高地震烈度区山体变形破裂机制地质分析与地质力学模拟研究

论文摘要

我国地处世界上两条最活跃的地震带之间，地震引发的地质灾害频发。笔者选择叠溪地震区作为主要实例，结合其它地震区对地震作用下山体变形破裂的发育分布规律、形成条件、演化机制、失稳判据以及各影响因素间的相关性等方面进行系统研究，得出以下主要成果和认识： 1、通过地质分析总结出区别于重力条件下山体变形破裂的典型特征和迹象，提出高地震烈度区倾外层状体斜坡滑坡型、高陡层（块）状体斜坡崩塌型和软弱基座体斜坡滑坡型三种典型性地质力学模式，并分析了其形成与演化过程。 2、提出地震作用下山体变形破裂的形成与演化是重力条件下形成演化的延续，地震力对已有变形破裂起到加剧、促进或诱发作用，其形成演化的力学机制与重力作用下类同（相似）。在浅生时效构造发育分布的高地震烈度区山体变形破裂和稳定性受其形成演化的控制。 3、研究了振动试验模型结构设计和材料配制方案以及相应的量测技术。对三种典型性地质力学模式开展了振动模型试验，结果表明： （1） 变形破裂一般出现在振动轨迹经历第一个峰值加速度和一个方向循环变化之后的第一个运动方向转变拐点。 （2） 岩质斜坡振动水平加速度达0.4g时开始出现变形破裂，接近0.8g时呈现出大范围整体失稳破坏。孔隙水压力激增启动的临界水平加速度为大于0.2g，接近0.4g时坡体滑动失稳。振幅越大，反复振动次数越多，振动加速度越大，持续时间越长，破坏程度越严重。 （3） 变形破裂与初动方向密切相关。振动初动方向一侧变形破裂迹象和程度明显强烈于对侧。 （4） 倾外层状体斜坡一般以滑移拉裂和滑移弯曲方式变形破裂，滑坡方式失稳；高陡水平向块（层）状体斜坡一般以滑移-压致拉裂方式变形破裂，崩塌方式失稳；高陡倾外和倾内块（层）状体斜坡一般以弯曲（倾倒）—拉裂方式变形破裂，崩塌方式失稳；软弱基座体斜坡一般以塑流—拉裂式滑坡失稳。 （5） 振动动反应幅值有明显的垂直放大和水平放大现象。高陡块（层）状体斜坡晃动板梁的支点位置一般出现在距坡脚坡高的1／3～1／2处，破裂失稳（崩塌）高度一般出现在距坡脚坡高的1／2～2／3范围。 4、结合地质分析和地质力学模拟试验，研究了地震与山体变形破裂各影响因素间的相关性，讨论了三种典型地质力学模式的失稳判据。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 选题依据及研究意义
• 1.2 国内外研究现状与进展
• 1.2.1 地震诱发地面地质灾害特征研究
• 1.2.2 地震诱发山体变形破裂机制研究
• 1.2.3 地震导致山体失稳的评判预测研究
• 1.2.4 地震模拟振动台的研究与发展概况
• 1.2.5 存在的问题及发展趋势
• 1.3 研究思路及技术路线
• 1.4 研究内容及主要创新点
• 1.5 我国强震区分布格局与地面地质灾害特征
• 1.5.1 我国的强震空间分布及地震区带划分
• 1.5.2 我国地震崩滑分布特征
• 第2章 高地震烈度区山体变形破裂典型实例地质分析研究
• 2.1 引言
• 2.2 叠溪地震区地质背景特征研究
• 2.2.1 自然地理概况
• 2.2.2 区域地质构造基本格架及断裂活动性
• 2.2.3 地貌特征与新构造运动
• 2.2.4 1933年叠溪地震概况
• 2.3 叠溪地震高烈度区斜坡变形破坏分区分带特征研究
• 2.3.1 叠溪地震高烈度区斜坡变形破坏总体特征与分区
• 2.3.2 叠溪较场区（A区）斜坡变形破坏特征
• 2.3.3 松平沟区（B区）地震崩滑灾害特征
• 2.3.4 右岸龙池区（C区）岸坡地质结构及地震中的表现形式
• 2.3.5 团结村—鱼儿寨沟区（D区）斜坡变形破坏特点
• 2.4 叠溪地震区斜坡变形破坏分区特征的形成机制探讨
• 2.5 其它几个典型地震区概况
• 2.5.1 四川松潘-平武地震山体变形破裂特征
• 2.5.2 云南龙陵地震山体变形破裂特征
• 2.5.3 云南丽江地震山体变形破裂特征
• 2.5.4 云南大关-永善地震山体变形破裂特征
• 2.5.5 台湾集集地震崩滑灾害概况
• 2.6 高地震烈度区山体变形破裂的几种典型性地质力学模式
• 2.6.1 典型特征或典型迹象
• 2.6.2 几种典型性地质力学模式
• 2.7 小结
• 第3章 振动条件下地质力学模拟试验设备与方法研究
• 3.1 引言
• 3.2 振动台设计原理与设备研制开发
• 3.2.1 振动台设计原理与技术参数
• 3.2.2 试验设备研制开发
• 3.2.3 振动试验设备特点
• 3.3 试验方法研究
• 3.3.1 试验目标任务与思路
• 3.3.2 振动地质力学模型相似理论
• 3.3.3 模型材料与结构设计
• 3.3.4 量测技术
• 3.4 小结
• 第4章 典型变形破裂机制的地质力学模拟试验研究
• 4.1 引言
• 4.2 倾外层状体斜坡滑坡型机制模型试验
• 4.2.1 模型及试验方案
• 4.2.2 模型试验结果
• 4.2.3 试验结果分析
• 4.3 高陡块（层）状体斜坡崩塌型机制模型试验
• 4.3.1 模型及试验方案
• 4.3.2 模型试验结果
• 4.3.3 试验结果分析
• 4.4 软弱基座体斜坡滑坡型机制模型试验
• 4.4.1 模型与试验方案
• 4.4.2 模型试验结果
• 4.4.3 试验结果分析
• 4.5 小结
• 第5章 地震导致山体变形破裂的形成条件及相关性研究
• 5.1 引言
• 5.2 岩体在动荷载作用下变形破裂的基本理论
• 5.2.1 动荷载作用下岩体的应力状态
• 5.2.2 岩体结构特征对应力波传播的影响
• 5.2.3 动荷载作用下岩体变形破坏特征
• 5.2.4 山体浅表生改造与地震作用
• 5.3 地震作用下山体变形破裂的一般机理
• 5.3.1 地震力对山体变形破裂的影响作用
• 5.3.2 地震波对山体变形破裂的作用机理
• 5.3.3 地震导致山体变形破裂的形成演化机制类型
• 5.4 地震作用下山体变形破裂的形成与演化
• 5.4.1 倾外层状体斜坡滑坡型机制的形成与演化
• 5.4.2 高陡块（层）状体斜坡崩塌型机制的形成与演化过程
• 5.4.3 软弱基座体斜坡滑坡型机制的形成与演化过程
• 5.5 山体变形破裂与振动参数的关系
• 5.5.1 山体变形破裂与地震震级和烈度的关系
• 5.5.2 山体变形破裂与振动加速度的关系
• 5.5.3 山体变形破裂与振幅、初动方向、振动轨迹和持续时间的关系
• 5.6 地震作用下山体变形破裂与山体内部结构和外形特征的关系
• 5.6.1 区域断裂构造的影响
• 5.6.2 岩体结构类型的影响
• 5.6.3 浅表生时效结构的影响
• 5.6.4 山体外形特征的影响
• 5.7 小结
• 第6章 地震导致山体变形破裂稳定性评判准则与判据讨论
• 6.1 前言
• 6.2 地震崩滑的宏观初判准则与方法
• 6.3 地震崩滑宏观再判准则与方法
• 6.3.1 综合指标法
• 6.3.2 灰色聚类法
• 6.3.3 神经元网络法
• 6.4 地震导致山体变形破裂稳定性评价判据探讨
• 6.4.1 倾外层状体斜坡滑坡型判据探讨
• 6.4.2 高陡块（层）状体斜坡崩塌型判据探讨
• 6.4.3 软弱基座体斜坡滑坡型判据探讨
• 6.5 小结
• 第7章 结论与展望
• 7.1 主要结论与认识
• 7.2 展望
• 致谢
• 参考文献