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《西华大学》 2017年
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无黏性岩石碎屑流的运动特征及影响因素研究

戴佳伟  
【摘要】:因高速远程滑坡岩石碎屑流具有流动性强、滑动速度快、波及范围广以及滑坡启动时的突发性和其运动路径的不可预测性等众多特点,使得滑坡发生地人民的生命财产受到巨大的威胁。目前国内外对这种高速远程滑坡岩石碎屑流的研究成果颇丰,但是由于其发生前的早期识别能力较差,使得不能及时、安全的疏散人员,致使这种灾难性事件引起的死伤情况仍不断上演着。因此,对这种高速远程滑坡碎屑流的堆积物堆积规律以及其高速远程的影响因素研究具有重大的现实意义。本文对高速远程滑坡岩石碎屑流进行室内小尺度物理模型实验,试图找出其高速远程的影响因素以及岩石碎屑流发生之后的堆积物分布规律。再利用PFC3D离散元分析软件对岩石碎屑颗粒滑坡进行模拟,分析滑坡体运行速度、距离的变化情况,并与室内物理模型实验结果进行比较。再通过对高速远程滑坡岩石碎屑流的理论研究,推导出滑坡水平运动距离的计算方程式,为以后发生的高速远程滑坡碎屑流的水平运动距离预测提供理论上的依据。论文取得的主要成果与结论如下:(1)通过室内物理模型实验发现,在相同试验条件下,同等体量的碎屑颗粒,颗粒的尺寸越大,其水平运动的距离越远,滑坡体的重心下降的越大,呈现出的流动性越强。并且,粒径大的岩石颗粒会使得滑坡面产生更大的振动的加速度,且引起振动的速度变化范围更大,而滑坡面的振幅却并不随颗粒粒径的变化而有所变化。(2)岩石滑坡碎屑流的远程阶段呈现出高速、远程的运动特点,其影响因素是滑坡体的滑动使得滑坡面产生了振动,从而导致了滑坡体与滑坡面之间的接触时间减短,则滑坡体在滑行过程中由于摩擦阻力的能量损耗就会降低,最终使得滑行的速度与水平运动的距离增大。而粒径越大岩石颗粒引起滑坡面振动的频率越高,则其与滑坡面接触的时间相比较粒径小的岩石颗粒更短,最终呈现出了颗粒粒径越大的滑坡体滑行的速度越快、滑行的距离越远的现象。(3)将岩石碎屑箱中的颗粒进行竖向分层之后发现,岩石碎屑颗粒在滑行之后会出现一个非常有趣堆积现象:处在上层的岩石颗粒,不论其运动的最远距离还是其最终分布的范围都比位于下层的岩石颗粒更大,并对这种现象的发生机理进行了分析。对于含有不同级配的岩石碎屑滑坡体,其水平运行的距离、堆积物的堆积长度与堆积宽度只与其中大粒径岩石颗粒含量有关。(4)利用PFC3D离散元分析软件对颗粒滑坡体进行模拟滑行之后,得出分层颗粒滑坡的速度与滑动距离的变化规律,其结论与室内物理模型实验的结果相符合。(5)对国内外29个高速远程滑坡碎屑流的记录数据进行标准化处理及分析之后得出:滑坡体高程与滑坡水平运行距离之间的关系呈线性的,而滑坡体体积与滑坡体运行距离之间的关系为非线性关系;并对影响滑坡水平运动距离的两个自变量因素进行分析比较之后认为,影响滑坡体水平运行距离的主要因素是滑坡体高程,次要影响因素是滑坡体体积,两个自变量回归分析的复测定系数分别为R2=0.816、R2=0.2933,即滑坡体高程更能影响其水平滑动距离。并由一元线性回归法得出滑坡体高程与水平运行距离之间方程式,由一元非线性回归法得出滑坡体体积与运行距离之间方程式。通过分析先确定出滑坡体水平运动距离与其高程、体积的方程形式,再由多元非线性回归法得出最终的标准回归方程式。
【学位授予单位】:西华大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2017
【分类号】:TU45;P642.22

【参考文献】
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