地震条件下崩塌落石运动特性研究

来源 :西南交通大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:hanyi1983
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崩塌落石是我国西南山区常见地质灾害,经常造成人员伤亡和经济损失。地震是最主要诱发原因之一,其诱发的崩塌落石规模大、数量多、破坏力大,往往具有毁灭性。现有研究主要集中在地震对落石启动过程的影响,运动过程中地震对落石运动特性的影响研究较少,然而,较强的运动能力是地震崩塌落石拥有巨大破坏力的重要原因。针对此问题,本文简化落石启动过程,进行3885次振动台试验,在振动台试验的基础上,运用DDA进行数值模拟,研究地震条件下崩塌落石的运动特性。振动台试验表明:(1)简单水平荷载条件下振幅越大,落石弹跳能力越强,其水平运动距离比无动荷载时最大增加48%,横向偏移距离最大增加152%;(2)相对于棱角较少的落石,棱角较多的落石弹跳能力更强,弹跳段比例更大,落石水平运动距离和横向偏移距离按三棱柱、四棱柱、五棱柱、六棱柱顺序依次增大,六棱柱的水平运动距离最大是三棱柱水平运动距离的1.63倍;六棱柱的横向偏移距离最大是三棱柱横向偏移距离的3.99倍;(3)频率对水平运动距离和横向偏移距离影响均不显著,这可能是碰撞次数与碰撞冲击力耦合作用的结果;(4)长细比大的落石更易滚滑,水平运动距离和横向偏移距离随长细比增大而减小;(5)统计分析结果显示落石水平运动距离和横向偏移距离的主要因子为落石形状,其次为动荷载振幅,再次为动荷载频率。在振动台试验和DDA模拟相互验证的基础上,采用DDA建立落石模型,输入EICentro地震波和KMMH16台站监测到的熊本地震波,进行数值模拟,分析地震条件下落石的运动特性。结果表明:地震条件下落石水平运动距离比无动荷载时最大增加40%,地震对落石水平运动距离促进作用显著;落石水平运动距离与坡角正相关,可采取削坡减角方式进行落石灾害防治。作为地震落石运动特性的延伸,以实际危岩问题为例,以倾倒式崩塌为研究对象,输入清平地震波,采用DDA分析地震条件下倾倒式崩塌的破坏过程和运动特性。研究结果表明:地震对危岩崩塌破坏有促进作用,不同的地震输入方式对崩塌块体的运动特性有着显著差异。从计算算例来看,竖向地震对崩塌块体水平运动距离的影响程度可能甚至比水平地震对其的影响程度更大。
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