地震诱发陡崖层状危岩群体崩塌破坏的前兆特征研究

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陡崖危岩崩塌是山区的三大地质灾害之一,是一种严重的地质灾害。危岩是位于陡坡上被岩体结构面切割并且稳定性差的岩块,通常呈带状出现,其崩塌破坏会造成巨大的灾害。通过多年深入研究和探索,目前对于单个危岩块体崩塌的研究已经取得了丰硕的成果,但是由于单个块体的崩塌是力学机制破坏产生的,是一种材料非线性失稳问题;而群体危岩崩塌既需要考虑力学机制破坏又需要考虑几何位置,是材料非线性失稳问题和几何非线性失稳问题的综合。因此,单个块体崩塌的研究结论对群体崩塌的研究帮助不大,导致群体崩塌研究目前并不深入,仍有许多值得探讨之处。基于此,本文利用离散元数值方法和复杂网络理论的相关知识对影响层状危岩群体崩塌的影响因素进行了定量分析研究;提出了群体崩塌的破坏模式的分类方法,根据崩塌位移角的取值提出一种崩塌破坏判断的新方法,分析和探讨了关键块体对于层状危岩群体稳定的影响作用。最终完成了以下工作:  1.陡崖层状危岩崩塌破坏模式的规律研究。运用离散元软件程序对陡崖层状危岩群体的崩塌进行了模拟,对影响层状危岩群体崩塌的各个影响因素进行了分析,归纳总结了四种陡崖层状危岩群体崩塌破坏的模式。  2.陡崖层状危岩崩塌破坏的判断方法。运用离散元软件程序对陡崖层状危岩群体的崩塌进行了监测,通过引入位移角,准确的找出了危岩崩塌破坏的时间。分析了节理间距、危岩高度、危岩赋存高度、震动波振幅、层面倾角和陡崖坡度对崩塌时间的影响。通过软件模拟的结果,找出了崩塌位移角的变化规律;给出了不同节理间距的情况下,崩塌位移角的取值范围;  3.陡崖层状危岩的复杂网络建模。通过分析复杂网络和层状危岩群体之间的相似性,证明利用复杂网络理论建立层状危岩块体的数值模型是可行的。将层状危岩群体转化为一个复杂网络模型,得到了层状危岩群体的数值表达,并进一步运用复杂网络理论的节点收缩法,找出了复杂网络中关键节点的位置,从而确定了层状危岩群体中关键块体的位置所在,证明利用节点收缩法寻找关键块体是可行的;  4.关键块体崩塌对陡崖层状危岩群体稳定性的影响。根据关键块体位移角的取值,找出关键块体崩塌的时间点,用关键块体崩塌前后复杂网络的最大网络连通度的取值变化情况说明关键块体崩塌对层状危岩群体稳定的影响。
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