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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

许向宁  
【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。


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