本文關(guān)鍵詞：文家溝滑坡碎屑流動力特性分析

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【摘要】：高速遠程滑坡-碎屑流是一種破壞性極強的地質(zhì)災(zāi)害,具有突發(fā)性、高速性、遠距離等特點。因此,對其影響因素、高速遠程機理及運移堆積特性的研究顯得尤為重要。由于滑坡-碎屑流的罕見性及突發(fā)性,現(xiàn)場監(jiān)測數(shù)據(jù)十分匱乏,所以在運用理論公式求解或數(shù)值模擬試驗時就會涉及到大量難以確定的參數(shù),而室內(nèi)模型試驗在一定程度上卻可以彌補數(shù)值模擬試驗基本參數(shù)缺乏的問題,為數(shù)值模擬試驗的研究提供一些基本參數(shù)。本文通過室內(nèi)物理模型試驗和數(shù)值試驗對影響滑坡-碎屑流動力過程和堆積特性的因素進行了研究,并通過數(shù)值模擬的方式再現(xiàn)了文家溝滑坡-碎屑流運動堆積過程,主要工作和成果如下:(1)通過室內(nèi)模型試驗,研究了重力驅(qū)動下碎屑顆粒沿滑床運移堆積特性,分析材料類型、顆粒粒徑、坡面坡度、碎屑體積、崩塌次數(shù)和釋放形態(tài)等因素對碎屑體運動距離,堆積長度,堆積寬度及堆積高度的影響。結(jié)果表明,卵石堆積體相對與礫石堆積體堆積范圍較小,釋放形態(tài)和坡面坡度對運動距離和堆積形態(tài)影響較小,運動距離隨崩塌次數(shù)和體積的增加而減小。(2)基于均勻設(shè)計試驗對滑坡-碎屑流室內(nèi)試驗進行模擬,通過BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)建立了數(shù)值計算微觀參數(shù)與運移堆積特性之間的對應(yīng)關(guān)系,采用反分析方法確定了室內(nèi)模擬試驗所需的微觀參數(shù)。(3)依據(jù)文家溝滑坡工程地質(zhì)特征,建立了PFC~(3D)數(shù)值計算模型,分析了文家溝滑坡三維運動全過程,討論了滑面摩擦系數(shù)、平行粘結(jié)強度、顆粒接觸剛度對滑坡運動距離及堆積特征的影響。分析結(jié)果表明:當坡面摩擦系數(shù)取0.2,顆粒平行粘結(jié)強度取2MPa,顆粒間接觸剛度取2×108KN/m時,模擬結(jié)果與實際情況基本一致。文家溝滑坡-碎屑流從啟動至顆粒完成堆積約115s,滑體最大速度為114m/s。由于滑體與山體發(fā)生三次劇烈碰撞,滑體動能減弱,運動能力降低,導(dǎo)致大部分顆粒沉積在文家溝溝谷內(nèi)。
【關(guān)鍵詞】：滑坡-碎屑流 模型試驗 均勻設(shè)計 BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò) PFC~(3D)
【學(xué)位授予單位】：華北水利水電大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：P642.22
【目錄】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-10
• 1 緒論10-18
• 1.1 選題目的及意義10
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀及進展10-16
• 1.2.1 滑坡-碎屑流的定義10
• 1.2.2 滑坡-碎屑流物理模型試驗研究10-12
• 1.2.3 滑坡-碎屑流高速遠程理論研究12-15
• 1.2.4 滑坡-碎屑流數(shù)值試驗研究15-16
• 1.3 主要研究內(nèi)容及創(chuàng)新性成果16-17
• 1.4 技術(shù)路線17-18
• 2 室內(nèi)模型試驗18-32
• 2.1 試驗設(shè)備及材料18-21
• 2.1.1 試驗設(shè)備18-20
• 2.1.2 試驗材料20-21
• 2.2 試驗方案21
• 2.3 數(shù)據(jù)測量21-23
• 2.4 試驗結(jié)果分析23-30
• 2.4.1 顆粒粒徑的影響23-25
• 2.4.2 坡面坡度影響25-26
• 2.4.3 碎屑體積與釋放形態(tài)影響26-27
• 2.4.4 釋放次數(shù)影響27-28
• 2.4.5 材料類型28-29
• 2.4.6 試驗結(jié)果匯總表29-30
• 2.5 本章小結(jié)30-32
• 3 基于BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的滑坡-碎屑流動力過程微觀參數(shù)反分析32-48
• 3.1 基于均勻設(shè)計的滑坡-碎屑流動力過程數(shù)值模擬32-35
• 3.1.1 PFC~(3D)簡介32
• 3.1.2 均勻試驗設(shè)計32-34
• 3.1.3 數(shù)值試驗?zāi)Ｐ偷慕?/span>34-35
• 3.2 滑坡-碎屑流動力過程數(shù)值模擬35-40
• 3.2.1 本構(gòu)模型的選擇35
• 3.2.2 微觀參數(shù)的選取35
• 3.2.3 微觀參數(shù)的均勻設(shè)計35-36
• 3.2.4 均勻設(shè)計試驗結(jié)果36-40
• 3.3 基于BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的PFC~(3D)數(shù)值試驗微觀參數(shù)反分析40-44
• 3.3.1 BP網(wǎng)絡(luò)模型簡介40-41
• 3.3.2 BP網(wǎng)絡(luò)模型特點41
• 3.3.3 BP網(wǎng)絡(luò)學(xué)習算法41-42
• 3.3.4 網(wǎng)絡(luò)的訓(xùn)練過程42-44
• 3.4 數(shù)值計算微觀參數(shù)反分析BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的建立44-47
• 3.4.1 輸入輸出樣本的選擇與設(shè)計44
• 3.4.2 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的創(chuàng)建44
• 3.4.3 BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的訓(xùn)練和仿真44-47
• 3.4.4 微觀參數(shù)反分析結(jié)果47
• 3.5 小結(jié)47-48
• 4 文家溝滑坡-碎屑流基本特征與成因機理分析48-56
• 4.1 滑坡概況48
• 4.2 地形地貌48-49
• 4.3 地層巖性49-50
• 4.4 區(qū)域構(gòu)造50-53
• 4.5 滑坡特征53-54
• 4.5.1 滑源區(qū)54
• 4.5.2 運移堆積區(qū)54
• 4.6 運動過程分析54-55
• 4.7 成因機制分析55-56
• 4.7.1 啟動機制55
• 4.7.2 滑體碎屑化機制55-56
• 5 文家溝滑坡動力過程數(shù)值分析56-78
• 5.1 參數(shù)選取56-58
• 5.1.1 數(shù)值阻尼56
• 5.1.2 巖體力學(xué)參數(shù)56-58
• 5.2 模型建立58-60
• 5.2.1 滑體58
• 5.2.2 三維地表58
• 5.2.3 初始條件與邊界條件58-59
• 5.2.4 計算終止條件59-60
• 5.2.5 監(jiān)測點布置60
• 5.3 計算結(jié)果分析60-67
• 5.3.1 坡面摩擦系數(shù)影響61-63
• 5.3.2 平行粘結(jié)強度影響63-65
• 5.3.3 球體剛度影響65-67
• 5.4 文家溝滑坡-碎屑流動力過程數(shù)值模擬67-75
• 5.4.1 不同時刻滑體位置67-69
• 5.4.2 滑體運動速度69-75
• 5.4.3 滑體碎屑化過程75
• 5.5 小結(jié)75-78
• 6 結(jié)論與建議78-80
• 6.1 結(jié)論78
• 6.2 建議78-80
• 參加科研項目及論文發(fā)表情況80-82
• 致謝82-84
• 參考文獻84-87

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本文編號：986485