滑坡运动过程数值模拟文献研究综述
滑坡的稳定性数值模拟分析
3 改善边坡 的岩 土体 的力 学强度。 ) 4 合理规划 城镇 建设 。 )
5 滑坡 监测 。 )
表 2一 7为模型在各种工 况下计算 平衡 后滑坡体 内的应力 表
状态和位移情况 ( 中位 移为累计 位移 , 中各值 为最 大值 ) 表 表 。
表 2 天然状态下平衡计算结果统计
应力数据/ a MP
特 征的基础上建立地质模型 , 通过 F A 3 L C D模拟计 算 , 获取相关信息 , 并提 出防治 对策 , 从而减少滑坡 灾害发生。 关 键词 : 滑坡 , 数值模拟 , 稳定性 , 防治 措施
中图分类号 :U 5 T 47 文献标识码 : A
0ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ引言
拟分析 , 并提 出了防治措施 的建 议。
0 5 oO 1 .0 . 0 7 Oo0
3 分析 及 结论
由上述各种工况下应力数据和位移数据统计 表格 可以看出 :
1 地下水 的存在 大大弱化 了边坡土体 的强度 , 其抵抗变形 ) 使
饱和 状态
碎裂岩 滑带 砂 岩
0 100 0 3 00 .4 . 1 0 0 38 0 4 00 .0 . l 4 3 0O 0 2 00 .1 .4
位移数 据/ m
水 平 方 向相 对 位 移 竖 直 方 向相 对 位 移
拉应力 l 压应力 拉应力 l 压应力 指向 坡内I 坡外 向 指向 上
表 3 饱水状态下平衡计算结果统计
应力数据/ a MP 第一主应力 第三主应力 位移数据/m c
I 向下
1 7一 l12 4 e 3 1 3 0 6 . 2 3 05l .8 . e 2 0 1 . 一 . .6 2 6 2 . 2 l 4 5 l 4 .7 1 2 3 6
木长河水库滑坡稳定性及数值模拟研究
2 1 饱 和与非 饱和渗流理论 . 由于滑坡 体浸润线以上处于非饱和 ,浸润线 以下
处于饱和 ,随着库水位的涨 落滑坡 体中的地下水 位也 随之发 生变化 ,即在 滑坡体 中形成 了土体的非饱 和区 和饱和区。非饱和区土壤水 运动和饱和区的地下水 的 运动是相互联 系的 ,将 两者 统一起 来即所谓 的饱 和与
・
7 8・
全 国 中文 核 心 期 刊
路 基 工程
20 0 8年 第 6期 ( 总第 1 1 ) 4 期
木 长 河 水 库 滑坡 稳定 性及 数 值 模 拟 研 究
冯 永
( 中国地质大学工程学 院 湖北武 汉
范 玉龙
赵 拥 军
407) ( 3 0 4 湖北省水利水 电勘测设计 院) ( 昌市夷 陵区公路段 ) 宜
粉煤灰是 一种质 轻 、多孔 隙 、颗粒 均匀并具有 一 定水稳 定性 的无粘结 性材料 ,粉煤灰填 筑路堤有很好 的击实性 、动力特性 、水稳性 和冻稳 性 ,是路堤填筑 的优质材料。
参考文献 :
[ ]胡国 良. 1 粉煤灰击实试验方法 的探讨.电力勘测 , 94 ( ) 6 5 . 19 2 :4 — 0 [ ]蔡红 , 2 温彦锋, 边京红等 . 粉煤灰的压 实.中国水利水 电科学研 究院学
3 渗 流 模 型 的 建 立
c ・
2 2 非饱和土抗剪强度理论 . Feln 用延 伸的摩尔 一库仑公式表 示非饱 和土 r ud d
() 2
3 1 木长河滑坡的基 本特征 . 木长河滑坡位于湖北宣恩县木长河南岸 ,是 一顺 层老滑坡。滑坡前 缘高 程 为 4 0 m,后缘 高 程为 6 0 6 6 m,宽度 4 0m。滑坡 区滑 体 为第 四系 残坡 积物 ,下 5 覆为大冶组 灰 岩 。木 长河 滑坡 近期 发生 了变形 和 滑 动 ,经判断为古滑坡 复活 ,规模较 小 ,主要诱发原 因
数值模拟文献综述——地质工程
滑坡数值模拟研究文献综述滑坡是一种常见的地质现象,在山区常常有较高的发生频率。
基于滑坡对人类安全和生产资料的威胁,国内外学界和机构都积极投入到对这类地质灾害的研究和治理工作当中来。
尤其是近数十年,随着计算机技术的快速更新升级,数值模拟方法被广泛运用到了滑坡这一领域。
本文就发展较快的有限元和离散元等方法成果作简单的收集和整理,并简单谈谈个人的认识。
一、数值模拟研究现状1.1 国外研究现状国外针对滑坡的研究起源于瑞典,起初的研究较为零散。
随着经济发展,人们遇到的滑坡逐渐增多,这使得对滑坡的研究也逐步深入和系统化。
再到上个世纪后半叶,学者借助计算机开发出了各类数值模拟技术,尝试分析滑坡演变的原理和治理方法。
Bernardie S等[1]结合统计学和力学方法,利用一个计算降雨与位移的传递系数的脉冲响应模型和一个反映地下水压力的一维力学模型耦合,成功再现了滑坡在一般运动状态下的位移模式。
根据降水数据,对某一段时间内的滑坡位移进行了模拟,获得了较好的预测效果。
Marcato G等[2]针对在地震波地面效应下陡山斜坡的碎屑堆积层进行了建模,并着重关注可能触发的潜在滑坡运动。
研究采用离散元方法和UDEC代码来研究斜坡的运动。
结果证明,地震波的垂直分量对系统的变形影响很小,而水平分量则对变形的影响显著,即使是很小的地震波在水平方向上也可能使斜坡发生显著的运动。
Chryssanthakis P等[3]结合挪威西部的一个岩质滑坡,应用二维非连续介质代码UDEC 和BB(Barton-Bandis联合模型)分别构建了滑坡模型。
其中UDEC模型并不考虑孔隙水压力,结果显示坡体稳定;BB模型则在运行中使滑坡边界上的孔隙水压力递增,在水位上升的过程中斜坡的下部发生了滑坡。
数值研究的成果早前的报告吻合,说明孔隙水压力是发生岩质滑坡的主要因素。
Harada E等[4]通过使用三维离散元法对滑坡进行数值模拟,并从不同角度对模型性能进行分析,建立了一个动态可视化的灾害预警模型以降低山侧城镇的受灾损失。
贵州印江岩口滑坡过程的数值模拟分析
真计算模型 由于南侧的构造大裂隙与底层软弱带相连 为方便起见 把它看作边坡滑动边界 滑动面
的一部分 如图 所示 根据计算分析可以得出滑坡整个运动过程可分为启动加速阶段 高速运动
阶段 碰撞减速阶段和缓动夯实阶段 计算各阶段的滑坡变形体的运动状态和解体过程模拟结果如图
所示
由图 可见 边坡破坏首先从开挖处和最低处坡角开始 逐渐向上发展 最后整个滑体沿软弱结
变化规律以及滑坡的堆积形态 并与实测数据进行了对比 计算结果表明 根据位移和速度的变化 可把整个滑动
过程分为 个阶段 即启动加速阶段 高速运动阶段 碰撞减速阶段和缓动夯实阶段 较准确的模拟了滑坡体的灾
害影响范围和堆积规模 通过对滑体不同点位移和速度的分析 进一步明确了滑坡为牵引式滑坡和不同点在速度
位移和加速度上的变化规律 研究表明 对滑坡滑动过程的数值模拟可以进一步认清滑坡滑动和转化的本质 这
ü
式中 和 分别为块体重心处的位移 速度和加速度的水平分量 和 分别为块体重心处
的位移 速度和加速度的竖直向的分量 和 分别为重心处的旋转角 转动角速度和角加速度 为
块体与其相邻块体的接触数目
分别为块体质量和关于重心处的转动惯量 和 分别为平动和转
动的整体黏性阻尼 且
为整体黏性阻尼常数
厚层含燧石石灰岩
图 滑源区斜坡地质结构示意
中厚 厚层状微晶灰岩
离散单元法仿真分析
离散元基本方法
物理方程 据有关文献
可知 在离散元中 物理方程是假定块体间的相互作用力与其相
对位移成正比 即法向力 和 叠合 位移 的关系是
由于切向力 与运动状态和加载历史有关 宜用增量形式表示 即
式中 和 分别为接触点的法向和切向刚度 运动方程 确定接触法则下的块体运动方程为
矿山滑坡中的地质特征数值模拟探究
564.21 1426.53 1547.23
条块
4 5 6
剩余下滑推 力(KN/m)
2013.54 2536.89 2147.32
条块
7 8 9
剩余下滑推 力(KN/m)
2156.35 1956.23 1789.45
开挖分两级边坡进行,抗滑桩设计时设桩处推力依据表
3 所示,将所有抗滑桩布设于滑体较薄的主滑体两侧。
文献标识码 :A
文章编号 :1002-5065(2021)11-0207-2
Research on Numerical Simulation of geological characteristics in mine landslide
DU Wei-wei
(Fourth Institute of Geological and Mineral Exploration of Gansu Provincial Bureau of Geology and Mineral Resourses,Jiuquan 735000,China)
地质灾害发生的原因有很多,包括人类活动和内部地质 力量的作用,导致区域表面发生变化的自然现象,其中滑坡 地质灾害较为严重。人类活动已成为地质灾害发生最强大的 诱因。人类造成的地质灾害对全球环境的变化具有重大的影 响。预防人为地质灾害已成为目前环境监控的关键一环。矿 山滑坡的主要原因是陡峭山脊的岩石和土壤在重力作用下 通过各种自然作用(例如地球物理作用,生物作用,人类活 动和各种地形拼接等)滑落的过程 [1]。我国由于地形原因很 容易发生山体滑坡等地质灾害,一旦发生了类似滑坡的地质 灾害会产生严重的后果。
滑坡研究现状综述
滑坡研究现状综述滑坡研究现状综述滑坡是一种非常常见的地质灾害,它造成的危害可想而知,它影响甚广,因此,防治滑坡成为一个重大的课题。
本文对近年来国内外滑坡研究的最新进展进行总结,以便更好地掌握滑坡防治的理论依据。
一、滑坡发育的构造环境1、滑坡发育的地质环境滑坡发育的地质环境复杂多样,受地质条件影响较大,因而大量研究表明,滑坡的发育与山脉构造活动、断裂破坏、地壳变形和沉积作用的关系密不可分。
构造活动主要包括构造控制、构造因素和构造过程3方面。
滑坡发育与地质构造的交互作用十分明显,主要表现为:第一,构造运动引起悬崖、断崖、混合体系、崩落体系和地质构造特征的变化,从而诱发滑坡发育;第二,构造形成的滑坡引起活动破坏,对地质构造进行影响,从而构筑出滑坡的构造环境;第三,构造上受到滑坡作用的构造特征可以反映滑坡发育的性质和机理。
2、滑坡发育的地形环境滑坡发育的地形环境特征主要有河流交错、陡坡特征、水文作用、风蚀侵蚀等环境因素。
这些环境因素都对滑坡发育有了较大影响,例如河流交错会加速地质构造破坏和岩体局部破碎,从而促进滑坡发育;陡坡环境易于形成断崖和悬崖,促进滑坡发育;水文作用、风蚀侵蚀会在岩石表面形成大量抗滑特性不同的非对称微槽,形成破碎带,从而促进滑坡发育。
二、滑坡发育机理滑坡的发育是一个复杂的动态过程,主要表现为岩体在地质构造和水文作用的叠加作用下发生破坏的过程。
滑坡机理的研究从两个层面着手:一是地质工程学就滑坡的发育分类研究,主要涉及滑坡类型、发育类型和形成机理的研究;二是物理地质学就滑坡发育过程的研究,主要涉及岩石稳定性、岩石微观破坏机理和滑坡活动机制研究。
(1)岩石稳定性研究滑坡发育的前提是岩石存在某种不稳定性,因此,岩石稳定性是滑坡发育的关键。
稳定性问题主要有3个方面:一是岩体稳定性,即岩体破坏时的坡度和坡向;二是地形稳定性,即地形变化及其对坡面稳定的影响;三是滑脱稳定性,即滑脱在滑动过程中的循环变化及其发育稳定性的影响。
新滩滑坡研究报告
新滩滑坡研究报告一、引言1.1 滑坡背景及研究意义新滩滑坡位于我国西南地区,地处青藏高原与云贵高原的过渡地带,地理环境复杂,滑坡灾害频发。
近年来,随着区域经济的快速发展和人口增长,新滩滑坡对周边居民生命财产安全及基础设施的威胁日益严重。
本研究旨在深入剖析新滩滑坡的形成机制、发展过程及影响因素,为滑坡防治提供科学依据,具有重要的现实意义和理论价值。
1.2 研究方法与技术路线本研究采用野外调查、室内分析、数值模拟和稳定性评价等方法,对新滩滑坡进行深入研究。
具体技术路线如下:1.通过野外实地调查,收集滑坡的基本信息,包括地理位置、地形地貌、地质结构等;2.分析滑坡的形成与发展过程,揭示滑坡的成因机制;3.利用遥感技术和地理信息系统(GIS),对滑坡影响因素进行定量分析;4.基于现场调查和室内实验数据,建立滑坡稳定性评价模型,对滑坡稳定性进行评价;5.针对滑坡稳定性评价结果,提出相应的防治措施和建议。
以上技术路线确保了本研究结果的科学性和可靠性。
二、新滩滑坡概况2.1 地理位置与地质环境新滩滑坡位于我国西南地区,地处青藏高原东南边缘,横断山脉北段。
滑坡区属于高山峡谷地貌,地形陡峭,相对高差大。
滑坡北侧为新滩沟,南侧为岷江,地理位置十分重要。
地质构造上,新滩滑坡位于鲜水河断裂带与龙门山断裂带交汇部位,地质环境复杂。
新滩滑坡区内地层主要为中生代三叠纪砂页岩、泥岩及第四纪松散堆积物。
岩层倾向与坡面倾向相近,易于发生顺层滑坡。
此外,滑坡区内断裂发育,为滑坡的形成提供了条件。
2.2 滑坡形成与发展过程新滩滑坡的形成与发展过程可分为以下几个阶段:初期阶段:由于地形陡峭,岩体节理裂隙发育,地表水沿着裂隙渗透,降低了岩体的强度,导致局部发生小规模的滑动。
发展阶段:随着滑坡体的逐渐增大,滑动面逐渐贯通,滑坡体与稳定岩体的摩擦力减小,滑坡速度加快,滑坡规模逐渐扩大。
剧烈阶段:滑坡体在自身重力和地下水的作用下,迅速向下滑动,形成大规模的滑坡灾害。
滑坡文献综述
滑坡治理的工程背景滑坡是指斜坡上的土体或者岩体,受河流冲刷、地下水活动、雨水浸泡、地震及人工切坡等因素影响,在重力作用下,沿着一定的软弱面或者软弱带,整体地或者分散地顺坡向下滑动的自然现象。
运动的岩(土)体称为变位体或滑移体,未移动的下伏岩(土)体称为滑床[1]。
滑坡是斜坡岩土体沿着贯通的剪切破坏面所发生的滑移地质现象。
滑坡的机制是某一滑移面上剪应力超过了该面的抗剪强度所致(2008年国土资源部、水利部、地矿部地质灾害勘察规范)。
滑坡是一种常见的地质灾害,常常会掩埋村庄、摧毁厂矿、破坏铁路和公路交通、堵塞江河、损坏农田和森林等,从而给人民的生命财产和国家的经济建设造成严重损失。
滑坡常常给工农业生产以及人民生命财产造成巨大损失、有的甚至是毁灭性的灾难。
滑坡对乡村最主要的危害是摧毁农田、房舍、伤害人畜、毁坏森林、道路以及农业机械设施和水利水电设施等,有时甚至给乡村造成毁灭性灾害。
位于城镇的滑坡常常砸埋房屋,伤亡人畜,毁坏田地,摧毁工厂、学校、机关单位等,并毁坏各种设施,造成停电、停水、停工,有时甚至毁灭整个城镇。
发生在工矿区的滑坡,可摧毁矿山设施,伤亡职工,毁坏厂房,使矿山停工停产,常常造成重大损失。
滑坡给我们的生活生产带来了以上的破坏,这便赋予了研究和治理滑坡的意义。
滑坡的研究程度滑坡的组成要素:滑坡体一指滑坡的整个滑动部分,简称滑体;滑坡壁一指滑坡体后缘与不动的山体脱离开后,暴露在外面的形似壁状的分界面;滑动面一指滑坡体沿下伏不动的岩、土体下滑的分界面,简称滑面;滑动带一指平行滑动面受揉皱及剪切的破碎地带,简称滑带;滑坡床一指滑坡体滑动时所依附的下伏不动的岩、土体,简称滑床;滑坡舌一指滑坡前缘形如舌状的凸出部分,简称滑舌;滑坡台阶一指滑坡体滑动时,由于各种岩、土体滑动速度差异,在滑坡体表面形成台阶状的错落台阶;滑坡周界一指滑坡体和周围不动的岩、土体在平面上的分界线;滑坡洼地—指滑动时滑坡体与滑坡壁间拉开,形成的沟槽或中间低四周高的封闭洼地;滑坡鼓丘一指滑坡体前缘因受阻力而隆起的小丘;滑坡裂缝一指滑坡活动时在滑体及其边缘所产生的一系列裂缝。
滑坡国内外研究概况的综述
认 的 滑 坡研 究 最 早 的经 典 著作 , A. e m 是 H i 设前 , 可能进行灾害调查 、 尽 评价 和预 测 ,
尽 可 能 事先 避 开 , 采 取预 防 措 施 , 或 一防 止 究 , 因而 工 程 地 质 学 与 岩 土 力 学 以 及 工 程
的灾 害 记 载 是 滑 坡研 究 历 史上 发 现 较 早 的 发 展 , 防 灾 减灾 的要 求 也 更 高 , 对 更加 重 视 势 。 于 滑 坡 发生 的 地 质 条 件 复 杂 作 用 因 由
一
篇 专 门性 的文 献 资 料 。 至今 , 科 学 界 公 滑 坡 灾 害 的影 响 。 一 项 大 的 工程 开 发 建 素 众 多 , 是 一个 动 态 的 变 化 过 程 , 被 在 又 要弄 清 其 发 生 发 展 规律 , 要 多 学 科 交 叉 、 合 研 需 综
Q:
Sci ce en and Tec ol gy n hn o I nov i et on Her l ad
工 程 技 术
滑坡 国 内外研 究概 况 的综 述 ①
张 开 ( 湖南 省高速 公路管 理局 湖南张家界
4 0 1 1 3) 0
摘 要: 本文对 滑坡 研 究的国 内外现状 进行 了 综述 , 力求 为滑坡 治理提 供技 术参考 。 关键 词 : 滑坡 现状 治理 参考 中图分类号 : 6 2 2 P . 4 2 文献标 识 码 :A 文章 编号 : 6 4 0 8 ( 0 ) 2a- 1 2 0 1 7 - 9 X 2 1 0 () O - 2 2 0
Ke wo d l nd ld s r ng h n e e e c y r s: a si e, t e t e r f r n e
某平缓岩层滑坡变形速率数值模拟研究
表 1ꎬ滑坡工程地质平面筒图见图 1ꎬ滑坡 I 区剖面图见图 2ꎬ
本文主要以该滑坡变形最为显著的 I 区为研究单元ꎮ
表1
滑坡分区地形地貌特征概况表
Байду номын сангаас
滑坡分区 地形地貌特征概况
Ⅰ区
该区域滑坡滑体纵向长约 360 mꎮ 区域中后部平均 坡度约为 20°ꎮ 后缘拉张明显ꎬ第一级拉陷槽与该基 岩陡壁顶部最大相对高差约 50 mꎬ后部陡壁普遍高 于前部陡壁 5 ~ 20 m
本文通过现场实地调查ꎬ并结合已有的资料对该滑坡现 阶段的变形情况进行了进一步研究ꎬ通过这类特殊的滑坡变 形情况研 究 可 以 为 平 缓 岩 层 滑 坡 的 变 形 模 式 提 供 一 定 的 参考ꎮ
1 滑坡区基本特征
本文的研究对象位于四川省德阳市ꎮ 该滑坡体积约 2 500 万 m 3 ꎬ属于特大型滑坡ꎮ 在地貌上属于构造剥蚀深丘地
RAN Jiaxin ( Sichuan Institute of Building Researchꎬ Chengdu 610059ꎬ Chian) Abstract:There is one near horizontal layered landslide located in Deyangꎬ Sichuan. The landslide occured two large - scale movements in 1949 and 1981ꎬ which caused varying degrees of damage to the residents. This paper researched the landslides deformation by the investigation and analysis of relevant information and UDEC. It is founded that the increase of the water level in the tension crackꎬ the displacement and the displacement rate of the numerical model were also increased. A good rule of quadratic function is obtained between the growth multiple of deformation rate and the water level in the tension crack. Through the analysis of curve regression obtained the fitted equation:n v = 0. 085H w2 - 0. 65H w . Key words:water filling heightꎻsimulationꎻchange rule
国内外滑坡防治与研究现状综述
2、国内滑坡防治的现状和研究 进展
我国是一个地质灾害多发的国家,滑坡灾害的防治工作一直受到高度重视。 20世纪80年代以来,我国在滑坡防治方面取得了显著进展。
在监测预警方面,我国研究者利用遥感技术、自动监测设备和数值模拟等方 法,对多处大型滑坡进行了有效监测。例如,2008年汶川地震后,中国地质调查 局在四川绵竹市开展了基于遥感的滑坡监测预警示范区建设,为灾后重建提供了 科学依据。
已有研究的不足和本次演示的创 新点
尽管国内外学者在滑坡防治方面已取得显著进展,但仍存在以下不足之处:
1、现有研究多针对特定地区或特定类型的滑坡灾害,缺乏普适性的滑坡防 治方案;
2、现有研究多从单一角度出发(如监测预警或风险评估),缺乏对滑坡全 过程的综合研究;
3、现有研究多技术手段的开发和应用,缺乏对滑坡防治的社会经济和政策 方面的研究;
在风险评估方面,我国研究者结合遥感技术、GIS和数值模拟等方法,针对 不同地区和不同类型的滑坡灾害,建立了相应的风险评估模型和规范。例如,中 国科学院成都山地所提出了基于GIS的西南山区滑坡危险性评估方法,为该地区 的防灾减灾工作提供了有力支持。
在防治措施方面,我国研究者针对不同类型和规模的滑坡灾害,提出了多种 有效的防治措施。例如,对于小型滑坡,可采用排水、削坡和加固等工程措施; 对于大型滑坡,可能需要采用综合性防治措施,如植被护坡、土地利用规划和管 理以及公众教育和紧急应对计划等。
在风险评估方面,意大利和法国等国家制定了详细的地质灾害风险评估指南 和规范,明确了评估流程和方法。同时,一些研究者还提出了基于GIS技术的滑 坡危险性评估模型,如“CLUE-S”模型等。这些模型综合考虑了地形、地质、气 象等因素,可对滑坡危险性进行快速评估。
滑坡问题进展研究综述
滑坡问题进展研究综述陈杰(重庆交通大学河海学院,重庆400074)摘要:滑坡,作为一种主要的地质灾害,国内外对它的治理进行了大量的研究工作。
滑坡灾害分布广、发生频率高、危害大,具有多样性、多变性和复杂性的特点,给世界经济建设和人民财产安全造成严重损失。
本文对比分析了国内外的滑坡治理研究,分析滑坡主要危害,讨论治理滑坡问题的有效措施。
关键词:滑坡;治理;进展;监测1.国外滑坡研究发展概况伴随着地壳的形成,滑坡现象一直存在。
对于滑坡的系统研究源于瑞典。
Bree-mo在瑞士阿尔卑斯山区对其附近的河谷发生滑坡灾害的记载是滑坡研究发展历史上宝贵的文献资料。
滑坡研究至今,世界各国对滑坡问题的研究发表了一系列论文。
1965年,P.R.Salgueiro摄影测量方法应用于玻利维亚的拉巴斯滑坡,通过这种技术,对滑坡的分布和整个区域的动态影响进行了研究。
提出了控制滑坡进一步破坏性的有效措施[1]。
1999年,Martin Dehn提出了一种评估气候变化对滑坡频率影响的大气环流GCM方法,结果表明,间接的气候变化以及改变非气候参数对未来的滑坡活动产生重要的影响[2]。
Finlay P J对澳洲和香港的滑坡进行了滑坡风险研究,通过风险识别和风险预测,得出主要的研究结果有土地开发的原则、滑坡灾害的分类、滑坡灾害的调查、滑坡灾害造成的生命财产损失可接受概率等[3]。
Dai F c从滑坡灾害的危险性评价出发,将滑坡灾害与降雨进行比较,研究滑坡灾害的频率及其体积间的关系,为滑坡灾害的治理提供了有效措施[4]。
近代以来是对滑坡研究的高速发展阶段。
到了上个世纪60年代,W.L.Garrison首次提出了“地理信息系统”这一概念,随后各个国家开始致力于此项研究,并应用到滑坡研究。
随后印度R.P.Gupta与B.C.Joshi2以GIS方法对喜马拉雅山麓的Ramganga Catchment地区进行滑坡灾害危险性分带[5]。
2.国内滑坡研究发展概况建国初期,我国滑坡灾害频繁,对于滑坡的形成机理,运动因素和破坏方式的不了解,造成大量损失。
滑坡运动过程数值模拟文献研究综述
滑坡动态数值模拟文献综述引言由于受河流冲刷、地下水活动、地震及人工切坡等因素影响,斜坡上的土体或岩石在重力作用下会沿着一定的软弱面或者软弱带,整体地或者分散地顺坡向下滑动,造成滑坡事故。
根据一项已经完成的290个县(市)地质灾害调中,滑坡28738处,占这些地区地质灾害总数的51% [1],由此可见,滑坡是一项比较频发的自然灾害,这些灾害给人民的财产和生命安全造成了很大的影响。
特别是对于我国多山的国家,许多高速公路、铁路都绕山而行,还有一些重要的国家战略设施也都依山而建,若山体发生滑坡,滑坡体势必会对这些重要设施造成破坏,造成正常的交通和生产秩序的紊乱。
因此,研究山体滑坡,实现对滑坡的预报预警是亟需解决的一项艰巨任务。
课题背景及研究意义二十世纪六十年代以后,在世界范围内陆续发生过许多大型高速滑坡,给人类造成很大灾难。
这类滑坡大多具有极高的滑速和极远的滑程,在平缓的地面上,滑速有的超过10Okm/h,滑程可达几公里,甚至十几公里,并通过远程和高速及其引起的气浪和碎屑流化将不安全区扩展到滑坡形成区以外极远处,致使造成很大的灾害。
1963年10月9日意大利威尼斯省瓦依昂河下游的托克山斜坡,在瓦依昂特水库开始蓄水时坡体整体性高速下滑,激起了巨大的涌浪,致使坝内所有设施遭受破坏;对岸朗格尼亚镇、下游皮拉哥城和维拉诺尼镇、上游拉瓦佐镇均遭涌浪袭击而摧毁,死亡2400余人,整个水库完全破坏,造成震惊世界的灾难性事故【1】。
在我国,特别是在西北和西南地区,这类大型高速滑坡也多次发生,如1983年3月7日发生的甘肃东乡洒勒山大型高速滑坡,在不到一分钟的时间里滑出160Om,摧毁4个村庄,伤亡278人,最高滑动速度达30m/s[2].1985 年6 月12 日凌晨,新滩江家坡至广家岩1300万m3滑坡体高速向下滑动,新滩镇这个千年古镇顷刻之间被推入长江。
共有1569 间房屋、780 亩农田、77 艘船只被毁,直接经济损失832 万元。
国内外地震滑坡研究综述_张铎
征与分布规律的研究主要集中于从统计学角度分析地震滑坡与地震参数 ( 震级、烈度、震
源深度、震中距等) 和斜坡环境参数 ( 坡度、坡向、岩石类型等) 之间的关系。前者侧重
于对多次历史地震事件滑坡数据的统计分析,后者则多是针对单次地震事件中的滑坡进行研
究,且研究已经较为深入,并获得了许多规律性的认识。
2. 1 地震滑坡与地震参数关系研究 Keefer[1]对 《United States Earthquakes》 ( 美国地震) 1958—1977 年刊登的 300 个历史地
摘 要: 地震滑坡是大陆内部山区大地震活动中最为常见的地震地质灾害类型,不
仅数量多、规模大,而且危害性极大,常会对人类活动造成特别严重的损害,分析
研究地震滑坡对地震灾害危险性评价和防震减灾工作极为重要。通过系统总结和梳
理国内外地震滑坡的研究现状,对地震滑坡的发育规律、动力机理以及 “3S” 技
术在地震滑坡研究中的应用等方面进行了较为全面的论述。
震数据进行整理,提取了地震震级、震中距、烈度等数据,发现 Mw小于 4. 0 的 62 例地震事 件中,只有一个触发了滑坡,据此认为诱发滑坡的最小地震震级为 Mw 4. 0,其后首次给出 了震级与滑坡分布范围公式[5]:
logV = 1. 44( ± 0. 21) Mw - 2. 34( ± 1. 5)
我国处于 2 条全球性地震带的夹持地区,东为西太平洋地震带,西南为地中海—喜马拉 雅地震带。同时,我国新构造运动强烈,活动断裂十分发育,强震活动非常频繁。因此,我 国大陆地区是全球大陆地震最集中和活动性最高的地区,造成的地震滑坡及水土流失、生态
收稿日期: 2013-03-14 基金项目: 中 国 地 质 调 查 局 地 质 调 查 项 目 “青 藏 高 原 东 南 缘 重 要 活 动 断 裂 厘 定 与 活 动 构 造 体 系 综 合 研 究 ” (1212011120163) ; 基本科研业务费项目 “成果集成与战略研究 (2012-2013) ” ( DZLXJK201202) 作者简介: 张铎 (1990-),男,硕士研究生,主要研究方向为 “3S”技术及其地质应用。E-mail: 792989975@ qq. com 通讯作者: 吴中海 (1974-) ,男,研究员,主要从事活动构造与地震地质研究。E-mail: wzhh4488@ sina. com
《基于动态离散元的滑坡全过程数值模拟研究》
本文以湖南省自然科学基金项目《基于动态离散元的滑坡全过程数值模拟研究》(编号:05JJ30075)为依托,结合该项目的研究目标,在离散元数值计算方法及程序研制和滑坡动态模拟方面开展了研究。
针对滑坡这一高发地质灾害难预测的问题,本文结合离散单元法,从力学的角度来分析和认识滑坡的作用机理。
利用计算机可视化技术,把计算结果由传统的数字统计转换为图形。
将滑坡的破坏过程动态的重现,从而揭示了滑坡演化过程中的动力学规律。
在利用离散单元法进行计算时,考虑到其本身存在的一些问题,如参数选取没有标准等,本文基于离散单元的动态松弛法,从最关键的参数——时步入手,提出了由每循环步允许块体最大位移增量控制每步块体求解的方法——位移控制法。
该方法通过对块体的位移试算来决定时步的大小,不仅避免了时步选取不恰当造成计算中的如叠合过大等问题,还可以提高计算的精度和效率。
同时,本文还通过算例分析,得到离散单元的计算中块体的刚度系数选取的合理范围。
研制了基于离散元计算方法的滑坡块体稳定性分析程序,并针对该程序开发了配套的前处理程序和用以结果显示的后处理。
前处理包括模型绘制、参数输入和约束施加:通过后处理程序可以观察块体接触信息、应力大小、位移场和动态显示滑坡的破坏过程。
本文给出了程序研制的思路,对于关键步骤还附上了算法和流程图。
程序的编制中涉及到了大量的有关Visual C++函数和变量的使用,对于其中主要的部分,本文从程序和数据结构的角度做了介绍。
对武钢大冶铁矿东采区狮子山北邦A区V-132~V84m段约220m高的边坡做了详细的计算,通过工程实例可以知道位移控制离散单元法与实际监测情况吻合,说明了本文提出的位移控制离散单元法对滑坡这类非线性和大变形工程地质问题有较广阔的应用前景.. 文摘英文文摘第一章绪论1.1前言1.2滑坡研究现状分析1.3边坡稳定分析的数值方法1.3.1极限平衡法1.3.2有限单元法1.3.3边界元法1.3.4快速拉格朗日分析(FLAC)法1.3.5非连续岩体力学方法1.4离散单元法综述1.5本文的创新及特点1.6本文主要研究内容第二章离散单元法的基本原理2.1基本假定2.2力-位移方程2.3运动方程2.4迭代及计算技术2.4.1迭代技术2.4.2单元几何计算2.4.3计算过程2.5简单算例第三章离散单元法的位移控制计算原理3.1参数选择、影响及改进3.1.1刚度系数3.1.2时步的选择和改进3.2块体接触判断方法研究第四章节理岩体离散元计算模型的建立方法4.1结构面的地质特征4.1.1结构面的成因类型4.1.2结构面发育的韵律特征4.1.3结构面分级4.2节理岩体计算模型建立4.2.1地表轮廓线绘制4.2.2 Ⅰ~Ⅲ类结构面的绘制4.2.3节理的绘制4.2.4约束的添加第五章离散元动态模拟中的图形显示技术5.1科学计算可视化概念、意义及发展5.1.1科学计算可视化概念提出及意义5.1.2科学计算可视化的发展5.2离散单元法可视化现状5.2.1离散单元可视化的发展现状5.2.2离散单元可视化的主要问题5.3离散单元法可视化的实现5.3.1坐标与比例转换5.3.2块体模型的可视化5.3.3接触和应力的可视化5.3.4单元动态的可视化第六章离散元程序研制6.1程序开发环境和语言简介6.2程序结构及数据结构6.2.1程序结构6.2.2数据结构6.3程序界面设计6.4程序总流程图第七章基于位移控制离散单元法的滑坡动态数值模拟7.1滑坡动态数值模拟的意义和存在的问题、研究现状7.2工程概况7.3模型建立7.4计算结果7.4.1由文本文档建模7.4.2由前处理程序加密模型第八章结论及展望8.1结论8.2展望参考文献附录离散单元法在岩体力学中的应用分享到:更新日期:2012-05-06 | 点击:2次 | 一键收藏本论文摘要:岩体是一种地质材料,岩体的力学性质具有各向异性,高度非均质,不连续性等特点。
多工况下汉源二蛮山滑坡机理数值模拟
多工况下汉源二蛮山滑坡机理数值模拟陶骞;刘超;朱志铭;杨勇;邹祖银【摘要】In this paper, the FLAC software was used to establish the model of Ermanshan Mountain in Hanyuan County, Ya'an City, Sichuan Province and to simulate the rainfall landslide process. The stress-strain features and slope stability were calculated and analysed in order to offer a reliable basis for the prediction of second landslide induced by earthquake and disaster prevention and reduction. Under the assumption of earthquake condition, the experiment detail analysed the dynamic characteristics of the side slope and obtained the dynamic characteristic curve of the monitoring points. Under the assumption of rainfall condition, the safety coefficient table with different strength reductions was acquired based on the stability analysis of the slope. Researches showed that the relatively special terrain conditions, geological structure and unfavourable structural surface combination were the basis of the landslide. Saturated water loading and the infiltration softening effect of a large amount of water along the oblique groove tension crack structural plane during the earlier heavy rainfall were the key factors causing landslide.%利用FLAC3D软件对四川省雅安市汉源县二蛮山滑坡坡体进行建模,模拟降雨滑坡过程,并进行应力应变特征及稳定性计算分析,从而为深入研究地震及降雨诱发再次滑坡及防灾减灾提供可靠依据.研究中假设地震工况,对边坡进行详细的动力分析,得到了各监测点动力特征曲线;通过降雨工况下坡体稳定性系数分析得到了不同强度折减安全系数.研究结果表明,滑源区相对特殊的地形条件和地质构造以及不利的结构面组合是滑坡的基础;前期强降雨期间饱水加载以及大量雨水沿斜沟张裂结构面的下渗软化作用,是诱发滑坡发生的关键因素.【期刊名称】《地质力学学报》【年(卷),期】2012(018)004【总页数】11页(P440-450)【关键词】滑坡;地震工况;降雨工况;边坡稳定性;数值模拟【作者】陶骞;刘超;朱志铭;杨勇;邹祖银【作者单位】四川农业大学城乡建设学院,四川都江堰611830;西南交通大学土木工程学院,四川成都610031【正文语种】中文【中图分类】P6940 引言自汶川地震以来,四川灾区最大的威胁来自于地震后的次生地质灾害——滑坡与泥石流[1~3]。
鸡尾山高速远程滑坡运动特征及数值模拟分析
鸡尾山高速远程滑坡运动特征及数值模拟分析高杨;李滨;王国章【摘要】This paper is based on detailed geological survey of the Jiweishan landslide .It analyzes the characteristics of landslide geological environment background, slide source characteristics and deposition area.It discusses the movement characteristics of three phases including the landslide instability, collision and sliding accumulation.It establishes the geological model of Jiweishan landslide.It takes the advantage of DAN-3D numerical simulation software.The landslide is simulated by choosing the FVF combination model on the motion characteristics .It finally gets the landslide accumulation, scraping area and sliding distance features.Through analysis and comparison, the simulation results are consistent with the actual situation.So this analysis method can be used for early assessment and prediction of disaster area to provide technical support for rapid and long run-out landslide.%本文在对鸡尾山高速远程滑坡的详细地质调查的基础上,分析了该滑坡地质环境背景特征、滑源区特征和堆积区特征。
关于滑坡的文献综述
文献综述1.课题背景滑坡是指斜坡上的土体或者岩体,受河流冲刷、地下水活动、地震及人工切坡等因素影响,在重力作用下,沿着一定的软弱面或者软弱带,整体地或者分散地顺坡向下滑动的自然现象。
俗称“走山”、“垮山”、“地滑”、“土溜”等。
见附图1(附图1)在斜坡变形破坏地质灾害中,滑坡分布最广、发生频率最高、危害最大,是山区主要的地质灾害。
经过对娄烦县顺道村北104省道59—61Km处特大滑坡(见附图2)的调查,我们发现该滑坡对过往的车辆及行人有一定的威胁,所以需要对该滑坡体进行治理。
通过治理改地质灾害体,我们可以保障人民的财产和安全损失减少到最小。
(附图2)2.滑坡研究发展概况2.1国外滑坡研究发展概况从滑坡研究的历史来看, 人们对滑坡的科学描述是同地质学、工程学、自然地理学的成长分不开的。
大概到了16世纪,人们才把滑坡作为一个单独的科学研究客体来描述。
1512年,瑞士阿尔卑斯山区毕雅斯库镇附近的布伦若(Bree-mo)河谷发生大滑坡的灾害记载是滑坡研究历史上发现较早的一篇专门性的文献资料。
至今,被科学界公认的滑坡研究最早的经典著作,是A.Herm于1882年发表的一篇关于阿尔卑斯山区的埃尔姆(Elm)附近的滑坡的文章。
人类对滑坡的系统研究源于瑞典。
在1928~1945年间, 世界各国对滑坡的研究是片段和零星的, 且研究工作大多由单独科研人员小规模的进行, 只有瑞典、前苏联、挪威国立土工研究所进行研究,并发表了一系列研究论论与著文。
二战以后,对滑坡的研究工作逐渐系统而深人。
近年来国际滑坡界取得重要进展的一个主要方面就是滑坡灾害风险评价与GIS技术。
许多作者对区划制图技术、滑坡灾害及风险的评价方法作了最新的研究, 体现了滑坡灾害研究逐步由灾害评估向灾害管理研究方向发展。
M.Michael-Leib等把斜坡灾害的易损性、危险性、风险评价作为一体,并且以GIS 为技术平台,分别采用三维和平面评价系统,对Cairns地区进行了斜坡地质灾害的风险区划和危险性研究。
滑坡研究现状综述
第18卷 第3期 中 国 岩 溶 Vol.18 No.3 1999年9月 C AR SO LO G ICA SIN ICA Sep.1999文章编号:1001-4810(1999)03-0280-07滑坡研究现状综述⒇张建永(成都理工学院环境与土木工程学院,成都610059)摘 要 本文就滑坡的调查方法、稳定性评价、失稳模式、预报以及处理措施等简述滑坡研究的现状,对各种方法的适用性做出简要的评述,并指出滑坡研究的发展趋势。
关键词 滑坡;稳定性;失稳模式;预报;研究现状中图分类号:P642.2 文献类型:A随着人类工程活动日益频繁,规模日益增大,遇到的边坡稳定问题也越来越突出。
边坡失稳轻则增加投资,延长工期;重则摧毁建筑物,造成人员伤亡。
统计资料[1]显示,1951~1991年的40年中,我国工程滑坡灾害至少造成1169人死亡;经济损失更是巨大,仅云南漫湾水电站滑坡造成的损失就超过10亿元,延误工期一年以上.本文拟就滑坡的调查、稳定性评价、失稳模式及其影响因素、预报及处理措施等方面浅谈研究的现状。
1 滑坡的调查最直接也最常见的方法就是变形迹象调查。
后缘张裂缝、陡壁等地貌特征是滑坡存在的明显证据。
如果坡脚有泉出露,泉水流量和清澈程度的变化往往是滑坡即将发生的征兆。
在有些情况下,已经张开的后缘裂缝又趋于逐渐闭合,恰恰是滑坡即将发生的征兆(据王兰生)。
近年来,除了钻探、物探[2]等常规方法以外,还出现了一些新的勘探方法,如钻孔电视、地质雷达、钻孔CT等技术。
遥感技术正得到愈来愈广泛的应用[3],在大型工程的勘测阶段,利用遥感图像可以显著提高效率,改善工作条件。
在京九铁路的选线和施工阶段,遥感技术的成功应用说明了这一点[4]。
再如,石家庄西郊石灰岩山区的一大型滑坡就是首先在遥感图像上发现的,后来的实地考察证实了原判断[5]。
应当指出,遥感技术毕竟不能深入到地质体的内部,它得到的只是表层的信息,因此,遥感技术无法完全取代现场的勘察工作,而只能作为一种有效的辅助手段。
基于citespace的近四十年中国滑坡灾害风险研究综述
基于citespace的近四十年中国滑坡灾害风险研究综述摘要:本文以CNKI中1979-2020年2202篇有关滑坡灾害风险研究的论文为分析样本,利用citespace识别作者群、主要研究机构和高频关键词,对该领域近40a来的滑坡灾害研究情况做综合分析。
研究结果有助于对我国滑坡灾害风险研究的历史、现状和热点提供分析和追踪。
关键词:滑坡;地质灾害;风险评价;文献计量;Citespace1 数据来源和分析方法滑坡灾害风险评价是滑坡灾害风险管理的基础性工作,是制定各项防灾减灾措施,尤其是非工程防灾减灾措施的重要依据[1]。
因此,滑坡灾害风险评价对于减轻滑坡灾害的损失具有重要意义,已引起人们高度重视[2-5]。
论文数据来源于中国知网(CNKI)数据库,时间跨度为1979-2020年,检索与下载时间为2020年5月8日,共获得检索结果2431条。
对检索结果进行人工筛选,将数据以Refeworks格式导出,Refeworks格式文件在Citespace中进行转换,得到2202条有效文献样本数据。
本文旨在对我国中文文献近40年来在滑坡灾害风险研究领域的进展和动态进行综合分析。
2 结果与分析2.1 发文数量的时间变化据统计,1979-2003年,发文数量总体较少,呈小幅波动增长,年发文数量均在20篇以下。
文献类型多为期刊论文,可知在自2003年以前,滑坡灾害风险研究正处于起步阶段。
2003年国务院颁布实施《地质灾害防治条例》,极大地推动了我国地质灾害的研究与防治,2004滑坡灾害风险研究的年发文数量首次突破20篇,达到39篇。
至2007年,年发文数量基本上随年份增加而呈稳定上升态势,但每年发文数量仍在50篇以下。
2008年之后,由于汶川地震的发生,诱发部分地区发生山体滑坡,导致当年发文数量也达到了76篇,而次年发文量则突破了一百大关达到了102篇,至此滑坡风险研究的相关发文数量跃升新的台阶。
2011年国务院印发《关于加强地质灾害防治工作的决定》(国发[2011]20号),进一步促进了我国滑坡灾害风险研究的发展,年发文数量出现小峰值,此后年发文数量均保持在每年150篇以上。
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滑坡动态数值模拟文献综述引言由于受河流冲刷、地下水活动、地震及人工切坡等因素影响,斜坡上的土体或岩石在重力作用下会沿着一定的软弱面或者软弱带,整体地或者分散地顺坡向下滑动,造成滑坡事故。
根据一项已经完成的290个县(市)地质灾害调中,滑坡28738处,占这些地区地质灾害总数的51% [1],由此可见,滑坡是一项比较频发的自然灾害,这些灾害给人民的财产和生命安全造成了很大的影响。
特别是对于我国多山的国家,许多高速公路、铁路都绕山而行,还有一些重要的国家战略设施也都依山而建,若山体发生滑坡,滑坡体势必会对这些重要设施造成破坏,造成正常的交通和生产秩序的紊乱。
因此,研究山体滑坡,实现对滑坡的预报预警是亟需解决的一项艰巨任务。
课题背景及研究意义二十世纪六十年代以后,在世界范围内陆续发生过许多大型高速滑坡,给人类造成很大灾难。
这类滑坡大多具有极高的滑速和极远的滑程,在平缓的地面上,滑速有的超过10Okm/h,滑程可达几公里,甚至十几公里,并通过远程和高速及其引起的气浪和碎屑流化将不安全区扩展到滑坡形成区以外极远处,致使造成很大的灾害。
1963年10月9日意大利威尼斯省瓦依昂河下游的托克山斜坡,在瓦依昂特水库开始蓄水时坡体整体性高速下滑,激起了巨大的涌浪,致使坝内所有设施遭受破坏;对岸朗格尼亚镇、下游皮拉哥城和维拉诺尼镇、上游拉瓦佐镇均遭涌浪袭击而摧毁,死亡2400余人,整个水库完全破坏,造成震惊世界的灾难性事故【1】。
在我国,特别是在西北和西南地区,这类大型高速滑坡也多次发生,如1983年3月7日发生的甘肃东乡洒勒山大型高速滑坡,在不到一分钟的时间里滑出160Om,摧毁4个村庄,伤亡278人,最高滑动速度达30m/s[2].1985 年6 月12 日凌晨,新滩江家坡至广家岩1300万m3滑坡体高速向下滑动,新滩镇这个千年古镇顷刻之间被推入长江。
共有1569 间房屋、780 亩农田、77 艘船只被毁,直接经济损失832 万元。
滑坡产生的260 万m3土石高速入江,过江首浪高达70m,江中涌浪达39m,使上、下游各110km 的江段内96 条船只沉没,损失惨重,长江也因此断航一周,造成经济损失1 亿多元。
1991年9月23日发生的云南昭通头寨沟大型高速岩质滑坡,总体积大约1800x104m3的滑体高速下滑,仅在2~3分钟时间内冲入盘河,滑体的最大移动距离达3.65km,这场罕见的巨型滑坡一碎屑流灾害,造成了极为惨重的人员伤亡和损失,共有216人死亡,202间房屋被摧毁,94户村民半数以上无家可归,300头牲畜被埋,覆盖农田300亩,经济损失达200余万元[3];2000年4月9日发生在西藏易贡藏布下游的扎木弄巴特大规模滑坡,波及长度2600m,堵塞长度15O0m,形成高130m的天然坝,堵断易贡错(湖)的出口,使正常流量100m3/s左右的易贡藏布断流,而中、上游的地表径流和冰雪融水又不断地注入,使得库容75.4x108m3的易贡错水位由海拔2220m,每天以50cm的涨幅上升,直接威胁着湖区周围藏、汉等多民族居民和享誉中外的易贡茶基地l4]。
2008 年5月12日,汶川8.0 级大地震也触发了大量的高速远程滑坡,造成重大地质灾难,加重了地震灾害的损失,如北川县城城西滑坡直接导致1600 人被埋,数百间房屋被毁,北川老县城几乎一半被该滑坡摧毁。
如图1-7 所示为位于湔江北川上游约5km 处唐家山滑坡所形成的堰塞湖,对下游数十万人民群众的生命财产造成巨大威胁。
2009 年重庆武隆的鸡尾山滑坡运行了1.5km,造成10人死亡,64人失踪。
2010年贵州关岭滑坡体积约174.9万m3,滑程约1.5km,使得两个村组被毁,99人遇难。
2013年1月11日上午8时20分,云南省昭通市镇雄县果珠乡高坡村赵家沟村民组发生特大山体滑坡,46人被山体掩埋,2人受伤。
综上所述,这些滑坡事故所造成的次生灾害均给人类造成了巨大的损失。
水利水电工程建设属百年大计,目前修建于峡谷中的高坝大库愈来愈多,正确地预测库区可能的滑坡涌浪,是工程可行性论证中的一个重要内容,在保证工程安全的情况下,可以大幅度减少成本,为国民建设节约资金。
通过滑坡涌浪预测研究,可以及时采取适当的工程防范和治理措施,以最大限度地减小滑坡涌浪造成的灾害,从而保障人民的生命和财产安全,且可为防灾减灾决策的制定提供科学依据。
滑坡所引发的另一次生灾害-溃坝的发生和溃坝洪水的形成属于非正常和难于预测的事件,因而溃坝洪水造成的灾害往往是毁灭性的。
但是,如果做好溃坝洪水的分析与研究,进而制定切实可行的防洪预案,就可以在灾害发生时大大减轻下游的损失。
在我国,随着社会经济的发展,人口和社会财富在沿江和水库下游地区不断集中,因此,对溃坝洪水的分析与研究更加具有紧迫性和重要性。
这些重大滑坡事故给我们造成了重大损失,急需用一种更有效的手段预防滑坡灾害的发生。
而近些年来随着计算机技术的快速发展,计算机仿真模拟已经成为研究和预防灾害的一项重要技术,并且在工程的几乎所有领域都获得了较好的应用和效果,应用计算机仿真技术研究,是研究滑坡灾害机理,找出滑坡运动规律的更有效的手段,通过计算机建模模拟灾害的动态过程,可以对灾害的致灾范围和破坏强度做出预报预防,结合GIS技术,还可以生动逼真地再现灾害的发生过程。
滑坡运动过程特征描述滑坡的主要研究方法滑坡灾害给人类造成的损失巨大,越来越引起人们的关注。
国内外众多学者对滑坡涌浪的生成和传播规律进行了研究,通过建立模型模拟滑坡引起的涌浪的发生、发展和衰减。
早在十八世纪中期就有关于库岸滑坡撞击水体产生巨大涌浪的现象记载,但人们对涌浪的研究则是从二十世纪初开始。
滑坡涌浪计算研究主要是从1958年阿拉斯加的Lituya 湾事件以及1963 年意大利Vajont 水库失事之后才成为研究热点。
由于影响滑坡涌浪的因素十分复杂且难以清楚地表述,只能对其估计,加之在计算时边界条件和初始条件也难以明确确定,所以,直至目前滑坡涌浪的计算还没有一种通用的方法。
普遍采用的主要有以下三种:经验公式法、物理模型试验和数值模拟。
经验公式法起始于二十世纪四十年代,是一经典的解析方法。
经验公式法是建立在一定的理论及实际观测数据分析的基础上,通过资料分析建立经验公式来研究滑坡涌浪问题。
此法简便易行,但存在较大局限性,无法提供完整和系统的滑坡涌浪信息。
目前较为广泛使用的经验公式法有:Noda 法、Kanphuis & Bowering 公式、潘家铮法、水科院经验公式法、美国土木工程学会法、Slinger-land & Voight 公式[9]等。
物理模型试验方法从二十世纪七十年代开始采用,已取得一定经验。
物理模型试验克服了原型观测的一些缺点,因自身原因引起的限制很多,比如模型制作、滑体模型时速控制、场地限制、测量仪器的精度与灵敏度等。
长江科学院[10](1984)应用库首河段的水工模型,选择距离坝址较近且其稳定性差和规模大的新滩滑坡(距坝址26km-27km)和链子崖危岩体(距坝址65km),按不同的破坏条件、规模、不同库水位进行了涌浪试验。
庞昌俊[11](1985)在波浪水槽中进行了斜滑坡的涌浪试验来探索岸坡失稳而产生高速整体滑动所激起的涌浪特征和演变规律。
袁银忠[12](1990)在模型池中进行了滑坡模拟试验,用以确定数值模型计算结果的可靠性、涌浪经弯道后的变化及涌浪遇壁爬高及反射规律。
王育林等[13](1994)运用河工模型试验模拟了不同方量、不同入江角度的产生的危岩崩滑,进而提出峡谷型河道滑坡最大初始涌浪极其沿程衰减计算公式。
余仁福[14](1995)对龙羊峡水库近坝段进行了滑坡涌浪模型试验,模型比例尺是采用1:500。
Wiegel、Heinrich、Watts、Fritzet al[15-17]等也都针对不同的滑坡实例进行了涌浪物理试验。
到了二十世纪八十年代,随着计算机及数值理论的迅速发展,开始基于流体力学的基本方程(如N-S 方程)建立涌浪数值模型并利用计算机进行二维及三维有限差分或有限元计算。
数值模拟可以提供完整性和系统性的信息、不受时空的限制、模型可以重复使用、极大地节省时间和人力、物力和财力等。
但其不能独立于物理模型试验或原型观测而存在。
在许多实际问题中,还需要通过原型观测或模型试验提供某些参数并对所建立的数值模型进行验证。
按照不同的滑坡涌浪控制方程的离散方式,有关滑坡涌浪数值模拟研究主要有以下几种方法,包括有限单元法(FEM)、有限差分法(FDM)、有限体积法(FVM)、边界元法(BEM)和SPH(smoothed particlehydrodynamics)法等。
基于有限单元法的有:严骏龙[18](1983),王晓鸿[19](1996),Walters[20](1998)等;基于有限差分法的有周剑华[21](2003)、Lynett 和Liu[22](2005)等;基于有限体积法的有Heinrich[23](1992),姜治兵[24](2005),任坤杰[25](2006)等;基于边界元法的有S.T.Grilli[26](1999)刘建秀[27](1994)等;基于SPH 法的有杜小弢[28](2006), B. Ataie-Ashtiani[29](2007)等。
关于溃坝问题的研究基本上是从数值模拟和室内试验两方面进行的。
目前数值模拟是溃坝研究的主流,数值模拟一般仍从明渠水流运动方程出发,通过有限差分法(FDM)、有限体积法(FVM)和有限元法(FEM)等对控制方程进行离散[52-58]。
从工程实际应用的角度来看,溃坝的模型试验仍必不可少,特别是大型的工程,模型试验的参数是工程设计和施工的主要依据,同时模型试验的结果能用来验证数值模拟计算方法的可行性[59-63]。
统计分析统计分析方法是根据一个地区的历史资料的相关数据,大体得出这个地区的灾害的致灾范围和灾害强度,此方法旨在解决和预测一些影响因素相似的灾害。
在此方法中,灾害的研究在很大程度上依赖于已有的数据库资料,已有数据库资料的准确程度直接影响着预测的正确与否。
理论研究理论研究是通过对滑坡过程的运动机理和特征的力学分析研究,结合实验模型,对灾害的致灾范围和破坏强度做出预测判断。
数值模拟随着计算机科学的兴起和发展,人们能更快速地用计算机计算一些大量重复的计算,避免人类大量的重复劳动,正是基于这点,计算机在工程领域获得了快速的应用推广。
而计算机图形学技术可以将模拟计算的结果用图形生动地表示出来,结合GIS地形数据输入,使得模拟的结果更加逼真,因此,此法方式研究工程问题的潮流。
在1999年,意大利的Yoichi Okura【24】应用这一方法研究不同颗粒大小的石块对其在地面上滑行距离的影响。