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《西南交通大学》 2002年
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大型高速岩质滑坡流体化理论研究

刘涌江  
【摘要】: 近年来,国内外相继发生了许多大型高速岩质滑坡,所有这些大型高速滑坡在其运动过程中都不同程度地表现出流体化的特点,这种流体化现象使得滑坡岩体的运动速度、运动距离成倍增加,大大地扩大了致灾范围。基于这一点,本文对大型高速岩质滑坡的流体化现象进行了全面而系统的研究:通过风洞模型实验,研究了大型高速滑坡凌空飞行阶段的空气动力学效应,研究了飞行中滑坡岩体在与途中不动山体发尘碰撞时的解体破碎效应,通过滑坡岩体高速碰撞模型实验研究了滑坡岩体解体破碎后部分岩体的加速运动效应,并应用离散单元法再现了云南头寨沟大型滑坡启动高速、近程碰撞、远程碎屑流运动的全过程,研究了岩体解体破碎后形成不同类型碎屑流的运动规律及运动方程,并对头寨滑坡流体化运动机理进行了实例分析,取得了以下主要结论和成果: (1)对于大型高速滑坡,大多在启程活动阶段已获得了高速,这使得这类滑坡在其离开剪出口之后以凌空飞行的形式向前运动,在其飞行过程中,滑坡岩体与空气强烈作用,并产生空气动力学效应,滑坡岩体在因碰撞而产生的解体破碎效应及部分岩体的加速运动效应的作用下,在远程活动阶段,以高速碎屑流的形式向前运动。因此,具整个运动过程具有明显的流体化运动特点。 (2)首次在风洞实验室进行了针对大型高速滑坡凌空飞行阶段空气动力学效应的模型实验,研究了影响飞行滑坡岩体空气动力学效应的不同因素;应用流体力学有限单元法对飞行滑坡岩体的空气动力学效应进行了数值模拟。并在此基础上,求得了大型高速滑坡岩体凌空飞行运动的微分方程式。 (3)首次应用碰撞过程应变能“分配”原理及岩体破坏的能量条件,导出了滑坡岩体在碰撞时发生破坏的临界速度公式及碰撞后滑坡岩体的平均速度和运动方向的确定公式,导出了碰撞过程用于岩体破碎的能量计算公式,并在此基础上,利用功耗原理,提出了滑坡岩体破碎后平均块度的计算关系式,从而较完整地分析了滑坡岩体碰撞的解体破碎效应。 (4)首次进行了滑坡岩体的高速碰撞模型实验,研究了碰撞解体后不同速度段岩体体积的分布规律,并应用峰值Extreme函数对实验结果进行了数据拟合,确定出了各形状参数的取值范围,从而得到了滑坡岩体高速碰撞后不同块体的分布函数,并在此基础上研究了滑坡岩体碰撞后部分岩体的加速运 西南交通大学博士研究生学位论文 第2 页 动效应,得出了获得加速的岩体比例与滑坡总体积及碰撞速度的关系。 (5)通过离散元数值模拟,形象地揭示和仿真再现了头寨大型高速滑坡岩’ 体失稳破坏后大变形阶段的运动过程、与小山头碰撞后的解体破碎效应及破 碎后部分岩体的加速运动效应。 (6)分别应用二相流理论研究了固液型碎屑流流速分布,得出了流速分布 及浓度分布的方程式,并进一步研究了固液型碎屑流流动过程的弛豫现象, 得出了固液型碎屑流的运动方程;同时,分析了固气型碎屑流(即干碎屑流) 的运动特点,给出了固气型碎屑流的Boltzmann方程,得出了干碎屑流的临 界坡角条件哈 a 2 ig s’,并给出了满足此条件下干碎屑流的运动方程。 厂)应用上述研究成果对头寨滑坡流体化运动机理进行了实例分析,结果 与实际符合较好。 本论文的创新之处在于,首次在风洞实验室进行了针对大型高速滑坡凌 空飞行阶段空气动力学效应的实验研究,首次进行了滑坡岩体高速碰撞模型 实验,在此基础上研究了滑坡岩体碰撞作用下部分岩体的加速运动效应。应 @ 用二相流理论研究了大型高速岩质滑坡远程阶段干、湿碎屑流的运动特点, 并分别得出了各自的运动方程。在上述研究内容的基础上,首次提出了大型 高速岩质滑坡的流体化运动理论,进一步完善了大型高速岩质滑坡的研究体 系,为大型高速远程滑坡预测及大型水电工程、铁路、公路工程勘察设计提 供理论依据,达到防灾减灾的目的。
【学位授予单位】:西南交通大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2002
【分类号】:P642.22

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【引证文献】
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中国博士学位论文全文数据库 前4条
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【参考文献】
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【共引文献】
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8 蒋海军;况雨春;朱志镨;伍开松;王勤;;粒子冲击钻井技术基础理论及试验研究[A];非常规油气资源勘探开发装备及应用技术研讨会论文集[C];2011年
9 李鹏举;冯光明;范玮刚;郑艳栋;张文涛;;煤岩体三轴卸围压的实验研究与应用[A];2010'中国矿业科技大会论文集[C];2010年
10 杨海涛;刘为洲;;垂直上向孔粒状炸药气动装填工艺机理研究[A];2010'中国矿业科技大会论文集[C];2010年
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10 甄晓霞;大跨径钢桥桥面铺装体系力学行为研究[D];华南理工大学;2010年
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【同被引文献】
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【相似文献】
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5 陈喜昌;谷明成;石胜伟;马显春;;岩质滑坡的时间预报与水力启动模型[J];工程地质学报;2009年06期
6 王兰生;李曰国;詹铮;;1981年暴雨期四川盆地区岩质滑坡的发育特征[J];大自然探索;1982年01期
7 孙军强;朱金荣;;某岩质滑坡的确认及稳定性评价[J];土工基础;2010年02期
8 F.姆克科恩,朱晓红;岩体滑坡预警系统[J];水利水电快报;2000年02期
9 曾庆利;张西娟;杨志法;;云南虎跳峡“滑石板”岩质滑坡的基本特征与成因[J];自然灾害学报;2007年03期
10 邓超;成勇;;十堰城区岩质顺层滑坡滑面力学参数分析[J];岩土工程界;2009年12期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 汪会帮;;破碎岩质滑坡防治对策[A];第八届全国工程地质大会论文集[C];2008年
2 何启标;赵定成;;李家峡坝前岩质滑坡的特征与稳定性的研究[A];中国典型滑坡[C];1986年
3 曹树祥;白国安;;黄河上游岩质滑坡[A];中国典型滑坡[C];1986年
4 曹琰波;戴福初;许冲;涂新斌;闵弘;崔芳鹏;;唐家山滑坡变形运动机制的离散元模拟[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
5 张云;陈永福;;滑坡三维稳定分析的一种近似方法及李家峡滑坡的三维稳定分析[A];滑坡监测技术讨论会论文汇编[C];1988年
6 孙钧;许建聪;;岩坡震害机制及其整治[A];自主创新与持续增长第十一届中国科协年会论文集(1)[C];2009年
7 杨宗佶;乔建平;何思明;;典型滑坡危险度评价研究[A];中国岩石力学与工程实例第一届学术会议论文集[C];2007年
8 章毅;;江西省几种常见的地质灾害发育特征及防治对策[A];中国减灾与新世纪发展战略——首届“中国21世纪安全减灾与可持续发展战略高级研讨会”论文集[C];1998年
9 曲焰;;武都滑坡发生发展及其预测[A];中国典型滑坡[C];1986年
10 黄一和;吴干城;王亚群;;杨大沟滑波的变形观测及地质分析[A];自然边坡稳定性分析暨华蓥山边坡变形趋势研讨会论文集[C];1991年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 本报特派记者 康维海 刘振国;“保证群众安全是我们的职责”[N];中国国土资源报;2010年
2 市减灾委办公室 市民政局 供稿;避灾自救——滑坡与泥石流[N];吕梁日报;2010年
3 成铁军;苏州多参数城市地调启动[N];地质勘查导报;2006年
4 记者  严志亮 通讯员  蒋永生 何俊;44省道上松线武义段封道禁行[N];金华日报;2006年
5 本报记者 李忠能;排除“病危”保民生[N];楚雄日报(汉);2009年
6 程平;开展城市地质调查工作势在必行[N];人民政协报;2005年
7 王铭;我国突破重大地灾监测预警关键技术[N];中国矿业报;2011年
8 本报通讯员 白文起 郑小兰;两条腿跑出来的工程师[N];地质勘查导报;2010年
9 韩亚卿 晏丽 徐振坤 施伟忠;秭归发生特大山体滑坡[N];中国国土资源报;2003年
10 ;改善滑带面力学参数巧妙治理滑坡[N];地质勘查导报;2005年
中国博士学位论文全文数据库 前2条
1 刘涌江;大型高速岩质滑坡流体化理论研究[D];西南交通大学;2002年
2 傅鹤林;块裂岩质边坡稳定性理论分析模型及工程应用研究[D];中南大学;2000年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 朱占雄;后缘充水型楔形岩质滑坡成因机理与稳定性评价方法研究[D];成都理工大学;2011年
2 何惠军;巴东新城区库岸岩质滑坡变形研究[D];湖南科技大学;2011年
3 成永刚;长晋高速公路K28~K32顺层岩质滑坡研究[D];西南交通大学;2004年
4 管宏飞;靠椅状顺层岩质水库滑坡机理及稳定性预测评价[D];三峡大学;2013年
5 卢树盛;三峡库区库岸顺层滑坡发育规律及失稳机制研究[D];西北农林科技大学;2011年
6 胡泽铭;四川红层地区缓倾角滑坡成因机理研究[D];成都理工大学;2013年
7 李康;渝东南地区顺层岩质滑坡稳定性分析[D];重庆交通大学;2011年
8 仁增曲扎;西藏地区滑坡处治技术与应用研究[D];重庆交通大学;2012年
9 胡俊杰;四川峨眉九里滑坡形成机理及稳定性研究[D];西南交通大学;2013年
10 李远耀;三峡库首区顺层基岩岸坡变形机制与稳定性研究[D];中国地质大学;2007年
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