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《吉林大学》 2012年
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黑方台灌区台缘黄土滑坡稳定性研究

马建全  
【摘要】:黄土滑坡,作为一种地质灾害,它与洪涝、飓风等自然灾害一样,可掩埋村庄、农田、摧毁工厂、中断交通、堵塞河流、造成人员伤亡等,给国家和人民生命财产、经济建设带来巨大的损失。尤其是近年来,黄土台塬区因农业灌溉而触发的滑坡正引起公众、各大媒体和工程地质界的重视。因此研究灌溉诱发型黄土滑坡的形成条件、形成机理及其稳定性,揭示该类滑坡孕育、发展直至消亡的过程,具有重要的理论意义和现实价值。 本文以甘肃省永靖县黑方台台塬缘边黄土滑坡为研究对象,在系统归纳总结灌溉诱发型黄土滑坡研究现状基础上,通过收集、整理大量文献资料,分析了研究区的地质环境背景和滑坡灾害特征;利用计算机数值模拟手段研究灌溉渗透过程中地下水运移规律,从而分析探讨黄土边坡稳定性与灌溉渗透过程中地下水的相互关系;利用颗粒流(PFC2D)数值模拟软件对黑方台焦家崖头的黄土滑坡运动过程进行了模拟。论文研究取得了以下主要结论: 1)研究区已发现的35处滑坡,主要是黄土滑坡和黄土-基岩滑坡,以黄土滑坡发育数量最多为主,且大部分是不稳定的中型浅层新滑坡;黄土-基岩滑坡发育数量少,但其规模较大,大部分是较稳定的大型深层新滑坡。划分出了6种平面形态类型和2种纵断面形态类型。从滑坡坡长、坡高、坡宽、坡度、主滑方向等,描述并总结了滑坡外形发育特征。从滑坡后缘、前缘发育特征分别总结了黄土滑坡和黄土-基岩滑坡的边界特征。对滑坡变形及运动特征提出了4个变形过程及2种运动形式。 2)对灌区黄土层地下水的补给条件及排泄方式进行了分析,并在此基础上建立了水文地质概念模型及数学模型,利用FEFLOW进行了灌区地下水三维非饱和非稳定流数值模拟,分析结果可知:随着年灌溉量的不同,地下水分布情况有所不同,但总的趋势是地下水水位随着灌溉量的增加而升高,地下水由西向东流动,由东部台缘及两侧向外排泄;台塬中心黄土层饱水带厚度也是随灌溉量逐渐在增加的,厚度由中心向四周逐渐变薄;不同灌溉条件下,台塬不同位置地下水位变化幅度及水位上升幅度也有所不同,在灌溉的头5年间,地下水位上升最快,其后地下水渗流场趋于稳定流动,地下水变化幅度不仅和灌溉量的大小有关,而且和其所在地的位置有关系;依据监测点数据,找寻到了灌溉量与地下水位上升幅度的关系曲线。 3)在已有地下水运移规律研究的基础上,针对研究区滑坡灾害发生机制,提出了考虑非饱和抗剪强度及渗透力的极限平衡方法,从8个方面对其进行了研究,并详细地推导了稳定系数计算公式。采用MATLAB语言对该方法进行编程使其程序化,编制了基于非饱和抗剪强度理论及渗透力的斜坡稳定性评价程序(PUSG)。 4)选取黑方台焦家崖头的典型斜坡为例,设计了一系列计算方案,考虑不同工况下(不同年灌溉量下地下水位工况)的不同的评价方法(传统极限平衡法、基于非饱和抗剪强度及渗透力的极限平衡法),采用PUSG程序对其进行斜坡稳定性计算。对比两种方法计算结果,随着年灌溉量的增大,斜坡稳定系数呈递减趋势,但地下水位对计算结果的影响程度不同,传统极限平衡法的稳定系数计算结果显示,随着年灌溉量的增大,稳定系数从1.045降低到1.003,斜坡稳定系数均大于1,且小于1.1,表明斜坡为欠稳定状态,处于蠕动-拉裂阶段,地下水位对斜坡稳定性计算影响不明显。基于非饱和抗剪强度及渗透力的极限平衡法的稳定系数计算结果显示,随着年灌溉量的增大,稳定系数从1.283降低到0.796,当年灌溉量大于500×104m~3时,斜坡稳定系数均小于1.1,表明斜坡处于欠稳定或不稳定状态。因此,年灌溉量500×104m~3为一个界限值,即斜坡稳定年灌溉量界限值,当年灌溉量小于这个界限值时,该斜坡将处于稳定状态,当年灌溉量大于这个界限值时,该斜坡将处于不稳定状态,地下水位对斜坡稳定性计算影响较为显著。 5)结合研究区滑坡变形特征及运动特征,利用颗粒流(PFC2D)数值模拟软件,对黑方台焦家崖头黄土滑坡“软化潜蚀”阶段、蠕动-拉裂阶段、滑动-破坏阶段和稳定-压密阶段4个阶段的运动过程进行模拟,并对模拟结果进行分析,再现黄土滑坡从变形、破坏到消亡的运动过程。
【学位授予单位】:吉林大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2012
【分类号】:P642.22

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【引证文献】
中国博士学位论文全文数据库 前7条
1 钱程;冻融作用下黑方台黄土力学特性及微细观结构变化研究[D];中国地质大学(北京);2018年
2 曾磊;季节性冻融过程黄土斜坡水文效应及其稳定性研究[D];长安大学;2018年
3 潘攀;黑方台滑坡机理及防治对策研究[D];浙江大学;2017年
4 穆鹏;高烈度地震区黄土滑坡稳定性与防治技术研究[D];长安大学;2014年
5 李识博;高原水库坝基松散介质渗透—淤堵试验及机理研究[D];吉林大学;2014年
6 刘朋飞;非饱和黄土滑坡失稳机理研究[D];长安大学;2013年
7 王雪冬;长白山火口湖溃决引发的火山泥石流灾害危险性预测研究[D];吉林大学;2013年
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1 李兵;甘肃黑方台野狐沟演化特征及机制研究[D];兰州大学;2018年
2 李秀娟;裂缝及古土壤影响下黄土包气带水-气运移规律研究[D];长安大学;2018年
3 郭逸;黑方台滑坡后缘泉水携土出流对黄土各性质的影响[D];长安大学;2018年
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6 李志超;黑方台灌区土水化学性质测试研究[D];兰州大学;2018年
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10 王波波;降雨型浅层黄土滑坡的形成过程研究[D];华北水利水电大学;2018年
【参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
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中国重要会议论文全文数据库 前2条
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中国博士学位论文全文数据库 前7条
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2 龙建辉;高速远程黄土滑坡预测预报方法研究[D];长安大学;2008年
3 张刚;管涌现象细观机理的模型试验与颗粒流数值模拟研究[D];同济大学;2007年
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5 徐佩华;基于人工神经网络方法的锦屏一级水电站枢纽区高边坡稳定性分区研究[D];吉林大学;2006年
6 李萍;黄土边坡可靠性研究[D];长安大学;2006年
7 林斌;考虑损伤效应的黄土流变模型研究[D];长安大学;2005年
中国硕士学位论文全文数据库 前5条
1 贾政强;渭北黄土台原灌区地下水数值模拟研究[D];西北农林科技大学;2010年
2 李琦;黄土高边坡稳定可靠性分析[D];西北农林科技大学;2008年
3 姜海波;水帘洞煤矿工业场地黄土高边坡稳定性及治理研究[D];长安大学;2007年
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5 陈春;灰色系统理论在堤防岸坡稳定性分析中的应用[D];广西大学;2004年
【共引文献】
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1 卜凡;;基于经济增加值背景下的企业全面预算管理[J];经营管理者;2015年36期
2 要佳冬;;全面预算管理存在的问题与对策[J];边疆经济与文化;2015年12期
3 张静;;加强全面预算管理 不断提高铁路客车成本管理水平[J];内蒙古科技与经济;2015年23期
4 蒋洁;;企业预算管理存在的问题及解决对策[J];中国乡镇企业会计;2015年12期
5 柴艳;;浅析油田企业预算管理存在问题及对策[J];中国市场;2015年50期
6 金军英;;基于经济增加值的企业全面预算管理研究[J];全国商情;2015年24期
7 吴桂英;;全面预算在企业管理中的重要性及应用[J];中小企业管理与科技(上旬刊);2015年12期
8 姜化鑫;;全面预算管理体系框架和主要功能探究[J];现代商贸工业;2015年23期
9 毛晓菲;;浅析国有企业重组后全面预算管理问题及对策[J];现代经济信息;2015年22期
10 庄攀渝;;民用机场全面预算管理存在的问题及对策建议——基于C机场的分析[J];财政监督;2015年32期
【同被引文献】
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 陈小军;黑方台台塬斜坡演化特征研究[D];兰州大学;2017年
2 李智;降雨条件下非饱和带水—气二相流驱替规律研究[D];长安大学;2017年
3 李关博阳;强降雨触发浅层黄土滑坡的水文作用机制研究[D];华北水利水电大学;2017年
4 白玲;典型行业废水中盐分电导率测定方法研究与应用[D];山东师范大学;2016年
5 张亚卿;非饱和黄土入渗试验研究[D];长安大学;2016年
6 彭柳君;水在原状黄土中的入渗过程研究[D];北京工业大学;2016年
7 杨华;裂隙性黄土渗透特性试验研究[D];长安大学;2016年
8 钱伟;黄土中水—气运移规律试验研究[D];长安大学;2016年
9 张小筱;泾阳南塬黄土边坡饱和渗透系数特性研究[D];长安大学;2016年
10 王亚锋;青藏铁路地质灾害分布特征研究[D];西南交通大学;2016年
【二级引证文献】
中国博士学位论文全文数据库 前4条
1 钱程;冻融作用下黑方台黄土力学特性及微细观结构变化研究[D];中国地质大学(北京);2018年
2 曾磊;季节性冻融过程黄土斜坡水文效应及其稳定性研究[D];长安大学;2018年
3 江成鑫;山西某矿山高边坡马兰黄土非饱和特性及稳定性研究[D];中国地质大学;2016年
4 马强;吉林省泥石流灾害易发性分析与评价[D];吉林大学;2015年
【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 姚仰平;侯伟;;土的基本力学特性及其弹塑性描述[J];岩土力学;2009年10期
2 郭明伟;李春光;葛修润;王水林;吕颖慧;;基于矢量和分析方法的边坡滑面搜索[J];岩土力学;2009年06期
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6 李承海;罗庆锋;;降雨对土质边坡稳定性影响分析[J];岩土工程技术;2007年06期
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3 吴玮江;叶伟林;姚正学;杨涛;魏万鸿;刘伟;;甘肃永靖黑方台4·29罗家坡黄土滑坡的特征[J];冰川冻土;2016年03期
4 栾茂田;李顺群;杨庆;;对“非饱和土的基质吸力和张力吸力”讨论的答复[J];岩土工程学报;2007年07期
5 许领;戴福初;邝国麟;闵弘;;黑方台黄土滑坡类型与发育规律[J];山地学报;2008年03期
6 张先林;许强;彭大雷;赵宽耀;刘伦;任敬;;高密度电法在黑方台地下水探测中的应用[J];地球物理学进展;2017年04期
7 吴昊宇;裴向军;崔圣华;;灌溉型黄土滑坡变形破坏特征的离心机模型研究[J];建筑安全;2015年05期
8 毕俊擘;张茂省;朱立峰;胡炜;程秀娟;;基于多元统计的甘肃永靖黑方台滑坡强度预测模型[J];地质通报;2013年06期
9 董英;贾俊;张茂省;孙萍萍;朱立峰;毕俊擘;;甘肃永靖黑方台地区灌溉诱发作用与黄土滑坡响应[J];地质通报;2013年06期
10 王娇;邵生俊;陈攀;;非饱和重塑黄土的土水特性及压缩屈服与湿陷性的研究[J];岩土力学;2017年S2期
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1 朱立峰;张新社;王根龙;;基于地下水位响应的黑方台焦家滑坡稳定性分析[A];2011年全国工程地质学术年会论文集[C];2011年
2 许领;戴福初;邝国麟;闵弘;;黑方台黄土滑坡类型与发育规律[A];中国科学院地质与地球物理研究所2008学术论文汇编[C];2009年
3 孟庆贺;孙增生;;测斜仪在测定黄土滑坡深部位移中的应用[A];滑坡监测技术讨论会论文汇编[C];1988年
4 吴玉庚;刘竹华;;天水孟家山黄土滑坡模型试验研究[A];第五届全国工程地质大会文集[C];1996年
5 张永双;曲永新;陈情来;雷伟志;;浅析黄土滑塌与黄土滑坡[A];2002年中国西北部重大工程地质问题论坛论文集[C];2002年
6 杨秀元;王春辉;田运涛;杨强;;地质雷达在黄土滑坡勘查中的应用实例[A];2011年全国工程地质学术年会论文集[C];2011年
7 武彩霞;许领;戴福初;闵弘;谭国焕;邝国麟;周跃峰;;黑方台黄土泥流滑坡及发生机制研究[A];中国科学院地质与地球物理研究所第11届(2011年度)学术年会论文集(上)[C];2012年
8 孙魁;李永红;姚超伟;姬怡微;彭捷;;彬长地区滑坡发育特征及典型黄土滑坡成灾机制[A];2018年全国工程地质学术年会论文集[C];2018年
9 赵云刚;申红军;文君;;结合陕北滑坡工程浅析黄土滑坡勘察方法[A];中国地质学会工程地质专业委员会2007年学术年会暨“生态环境脆弱区工程地质”学术论坛论文集[C];2007年
10 牛强;牛燕宁;宋术双;;基于黄土流变特性与尖点模型的滑坡失稳时间预测模型[A];《工业建筑》2017年增刊III[C];2017年
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1 本报首席记者 杨军 记者 韩庆权;不忘初心 牢记使命 谱写新时代四方台建设新篇章[N];双鸭山日报;2018年
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3 王薇;朴素整洁的东四方台村[N];鞍山日报 ;2006年
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6 贾俊;黄土滑坡防治列入国家重点研发计划[N];中国自然资源报;2019年
7 本报记者 刘杰;黄土滑坡防治亟待加强[N];中国国土资源报;2005年
8 吴学军 袁烽;黑方台滑坡:38年夺命37条[N];甘肃经济日报;2006年
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3 段钊;黄土滑坡触发机理研究[D];长安大学;2013年
4 亓星;突发型黄土滑坡监测预警研究[D];成都理工大学;2017年
5 王念秦;黄土滑坡发育规律及其防治措施研究[D];成都理工大学;2004年
6 袁丽侠;宁夏海原地震诱发黄土滑坡的形成机制研究[D];西北大学;2005年
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8 张泽林;典型黄土滑坡启动机制及成灾模式研究[D];中国地质大学;2016年
9 刘朋飞;非饱和黄土滑坡失稳机理研究[D];长安大学;2013年
10 张芳枝;河流冲刷作用下堤岸稳定性研究[D];暨南大学;2010年
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1 杨飞;黑方台灌溉诱发黄土滑坡变形机理研究[D];长安大学;2013年
2 王思铎;灌溉诱发黄土滑坡机理离心模型试验研究[D];成都理工大学;2014年
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4 张雨晴;甘肃黑方台黄土滑坡系统分析[D];西北大学;2007年
5 石伦炎;降雨与滴灌条件下裂隙黄土滑坡试验及数值分析[D];成都理工大学;2017年
6 李关博阳;强降雨触发浅层黄土滑坡的水文作用机制研究[D];华北水利水电大学;2017年
7 严旭德;黑方台地下水动态及其灾害效应[D];兰州大学;2015年
8 安中秋;非饱和重塑黄土的变形、屈服与强度特性的真三轴试验研究[D];西安理工大学;2017年
9 李天磊;地下水诱发黄土滑坡机理及其稳定性分析[D];中国地质大学(北京);2018年
10 王雪莲;湿陷型侧压力及其对黄土滑坡的诱发机理[D];长安大学;2017年
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