高速远程滑坡颗粒组构特征与坚向分带研究

论文摘要

本文以易贡高速远程滑坡为研究原型,进行工程地质模型概化,从颗粒流的角度,采用物理模型试验与离散元数值模拟相结合的研究手段,对高速远程滑坡源区颗粒组构特征与竖向分带进行研究。物理模型试验通过描述堆积体特征,对形成两种典型堆积结构颗粒组构条件进行了分析;数值模拟通过重现物理模型实验结果,分析了在不同堆积结构形成过程中颗粒的运移规律。基于两种方法的综合分析,从宏观和细观的角度初步揭示了滑体粒径组构特征对于高速远程滑坡竖向分带结构的影响规律,及其所反映的内在动力学过程,为高速远程滑坡动力学研究提供了强有力的理论支撑。本文得出的主要研究结论如下:(1)碎屑流堆积体可分为主体堆积区、前缘颗粒零星分布区。因停积过程存在冲击挤压作用,堆积体中存在横向脊、侧缘堤、舌状前缘等流态化地貌;碎屑流的运动过程可分为失稳启动、运动加速、运动减速、堆积完成四个阶段。颗粒流运动过程中重力势能逐渐转化为碎屑流系统内部及其与边界的摩擦与阻尼耗能。(2)不同分形维数下,碎屑流堆积体均存在不同程度的反粒序现象,大颗粒主要分布在表层及前缘位置;基于实验动态监测及数值模拟数据分析发现,分形维数较小时,碎屑流在运动中发育完全后呈离散流状态,在碎屑流深度方向存在较小的速度梯度,大颗粒在离散应力作用下向表层迁移从而形成反粒序。分形维数较大时,碎屑流在运动中主要呈密集流态,在碎屑流深度方向上存在相对较高的速度梯度,在这种内部剪切作用下,细颗粒从大颗粒间隙向下渗漏的筛分作用使颗粒发生一定程度的分选;颗粒最终的分选程度则随分形维数的增大而降低。(3)不同粒径组合方式下,反粒序排列与颗粒混合条件下碎屑流堆积体中存在反粒序现象,正粒序排列方式下的堆积体中依然是正粒序现象。说明正粒序及反粒序粒径组合方式下,碎屑流运动过程中基本保持颗粒的相对层位关系不变,没有或者没有明显的颗粒分选过程,颗粒混合条件下堆积体存在反粒序是因为碎屑流运动过程中存在分选作用;碎屑流运动过程分析表明,碎屑流运动中的分选过程是一个耗能的过程,致使颗粒混合条件下碎屑流的运动距离是最小的。(4)不同初始地层结构下,垂向地层碎屑流能形成较为显著的层序保留现象,但是地层界线发生了向运动方向的偏转。顺倾地层与水平地层的堆积体层序保留程度较低,地层中存在逆冲推覆构造、地层褶皱现象;分析表明,颗粒粒径及初始地层结构是影响碎屑流源层序保留程度的两个重要因素。

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 国内外研究现状评述
•     1.2.1 高速远程滑坡竖向分带特征研究
•     1.2.2 高速远程滑坡竖向分带机理研究
•   1.3 论文研究内容、研究方法、技术路线
•     1.3.1 研究内容
•     1.3.2 研究方法
•     1.3.3 技术路线
• 第2章 高速远程滑坡实例研究
•   2.1 易贡滑坡运动过程概述
•   2.2 易贡滑坡工程地质条件
•     2.2.1 地形地貌
•     2.2.2 地层岩性
•     2.2.3 地质构造
•   2.3 易贡滑坡堆积体空间形态与竖向分带结构特征
• 第3章 高速远程滑坡颗粒组构与竖向分带模型实验研究
•   3.1 实验方案设计
•     3.1.1 高速远程工程地质模型概化
•     3.1.2 实验装置设计
•     3.1.3 实验材料选取
•     3.1.4 实验变量设计
•   3.2 实验数据采集
•     3.2.1 动态过程监测
•     3.2.2 静态数据采集
•   3.3 模型实验结果分析
•     3.3.1 碎屑流堆积体整体特征分析
•     3.3.2 分形维数对堆积体结构的影响分析
•     3.3.3 粒径组合方式对堆积结构的影响分析
•     3.3.4 初始地层结构对堆积结构的影响分析
•   3.4 本章小结
• 第4章 高速远程滑坡颗粒组构与竖向分带数值模拟研究
•   4.1 离散元数值模拟软件PFC介绍
•     4.1.1 PFC数值模拟方法原理
•     4.1.2 PFC数值模拟实操思路
•   4.2 颗粒流离散元数值模型建立
•     4.2.1 模型建立
•     4.2.2 工况设定
•     4.2.3 参数赋值
•   4.3 数值模拟结果分析
•     4.3.1 碎屑流整体运动特征分析
•     4.3.2 不同分形维数碎屑流颗粒运移规律分析
•     4.3.3 不同粒径组合方式碎屑流颗粒运移规律分析
•     4.3.4 不同初始地层结构碎屑流地层变化规律分析
•   4.4 本章小结
• 结论与展望
•   结论
•   展望
• 致谢
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间参与的项目

文章来源

类型: 硕士论文

作者: 林小龙

导师: 程谦恭

关键词: 高速远程滑坡,碎屑流,颗粒组构,竖向分带,反粒序,源层序保留

来源: 西南交通大学

年度: 2019

分类: 基础科学,工程科技Ⅱ辑

专业: 地质学,地质学,工业通用技术及设备

单位: 西南交通大学

基金: 国家自然科学基金项目,重点基金项目(编号:41530639)川藏铁路高山峡谷区高速远程滑坡自激振动悬浮减阻,流变转化停积就位及阻滞耗能复合防控机理研究,国际(地区)合作与交流项目(编号:41761144080),面上基金项目(编号:41877226)高速远程滑坡动力破碎与竖向分带机理研究

分类号: P642.22

DOI: 10.27414/d.cnki.gxnju.2019.002331

总页数: 95

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