降雨入渗下黄土滑坡稳定性模型开发与验证

来源 :兰州大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:quiet11
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
黄土高原地区滑坡发育类型广泛,其中降雨是诱发黄土滑坡的主要原因,降雨型滑坡已经严重影响到人类的生命和财产安全。为了避免和减少滑坡灾害造成的人员伤亡与经济损失,稳定性数值模型已经成为研究的热点课题。在数值计算理论研究逐渐深入和完善的背景下,加上计算机硬件条件的不断提升,数值模拟已经成为认识和预测滑坡失稳的重要方法。考虑降雨的滑坡稳定性数值模型不仅能提高降雨型滑坡空间概率预测结果,进而提高区域滑坡灾害事前防治效率,还能加强对滑坡失稳机制的研究,在防灾减灾等研究领域提供一定的参考。本文在已有研究的基础上,首先基于渗流方程和极限平衡法,形成了从入渗到稳定性具体的计算流程,建立了降雨滑坡预测的完整模型。然后利用Kozeny-Carman模型和转换函数法,根据黄土的物理化学参数,提出了预测饱和渗透系数和土水特征曲线的方法。接着利用其他软件和经典算例对开发的入渗和稳定性程序分别进行验证,发现模型具有可行性和正确性。最后以中岩山滑坡为对象,对两段典型数据进行模拟,评价该滑坡的稳定性,并假定强降雨情况,定量研究降雨对滑坡的影响。在水文参数建模研究中,本研究收集了其他黄土的水文参数和物理化学参数,验证了该参数预测模型的可靠性。同时,建立了液限和平均粒径与比表面积之间的关系,证明液限和平均粒径也可以用来预测饱和渗透系数。在预测中发现,土壤结构的差异控制着水文参数,土体结构表现在物理化学参数上,所以物理化学参数与水文参数关系密切。在降雨影响下的黄土滑坡稳定性模型的验证与应用中,首先通过典型算例和其他软件验证了本文模型具有可行性和正确性。然后基于地层数据和气象数据,根据降雨量和太阳辐射量计算两段标志时间内土体体积含水量分布,并与实际数据作对比,发现计算结果与实际结果吻合。接着根据各时段的孔隙水压力分布,计算最危险滑面和安全系数的变化,达到预测滑坡稳定性的目的。最终通过设置强降雨情况,得到安全系数随时间的变化规律,最终计算得到该斜坡的降雨量阈值为600mm。在最危险滑面的变化研究中发现降雨容易诱发更大更广泛的滑坡,对于厚度较小的滑坡,失稳原因主要是表层土体的孔隙水压力增加,对于厚度较大的滑坡,失稳原因主要是地下水位的抬升导致的静水压力增大。本文基于渗流方程和极限平衡法建立模型,并对水文参数建模,在验证方法有效之后,以中岩山滑坡为研究对象进行数值模拟研究。该研究对降雨型黄土滑坡的认识和预测具有重要意义。
其他文献
图谱理论是组合数学和代数图论研究的重要课题之一,主要研究与图相关的矩阵,如邻接矩阵、拉普拉斯矩阵、无符号拉普拉斯矩阵等,应用矩阵理论和线性代数等代数的方法来刻画矩阵的代数性质,从而建立图的拓扑结构和图矩阵之间的关系.在数学、物理、化学、通讯网络和生物科学中,谱图理论有许多重要的应用.本文主要研究三类运算图G1■kG2,G1◆kG2和G1▼SG2,并刻画它们的邻接谱,(无符号)拉普拉斯谱.作为应用,
学位
西北干旱半干旱气候下,蒸发量远大于降雨量,高矿化度的地下水中的盐分在毛细作用下不断向上运移并在地表附近积聚,从而引起土体力学性质的显著变化。特别是在黄土高原地区,盐分与水分的演化加剧了黄土的不稳定性。另外,水盐迁移造成土体发生变形的同时,土体的孔隙结构和分布的变化反向影响土体中的水盐运移行为。因此,黏性土盐分迁移与土体的变形行为存在一个动态互馈过程。通过研究非饱和土水-土耦合作用的盐分效应,来实现
学位
目前,常见于湿陷性黄土区的复合地基类型有CFG桩、灰土挤密桩、螺杆桩和刚柔长短桩复合地基等,但是黄土区高速铁路工程实践表明,这些复合地基存在对沉降的控制能力不足或桩土应力比过高的问题。造成这种现象的主要原因之一是地基处理对工程地质条件的针对性不足。本文针对黄土河流阶地工程地质条件,提出了一种加固区由“上层柔性部分”与“下层刚性部分”组成的变刚度组合桩复合地基类型,并通过开展现场静载荷试验、挤密系数
学位
目的 分析下肢骨折患者深静脉血栓(deep vein thrombosis, DVT)发生的独立危险因素,研究RAPT量表、Autar量表、Caprini量表对下肢骨折患者DVT的预测价值。方法 回顾性分析上海交通大学医学院附属第六人民医院急诊医学科2016年8月—2021年12月EICU中胫骨骨折、股骨骨折、胫骨合并股骨骨折患者的临床资料,统计DVT的发生率;采用Logistic回归分析患者发生
期刊
在我国,滑坡是一种常见的地质灾害,特别是在黄土高原地区,由于黄土的特殊性质,高含水量的黄土很容易发生液化,导致流动型黄土滑坡的发生,这类滑坡往往表现出很强的流动性,具有运动距离远、运动速度快、致灾范围广以及破坏性强等特点,对灾区人民的生命财产安全造成极大的威胁。因此,有必要对流动型黄土滑坡的运动距离进行预测,以减少灾害损失。随着计算机技术的普及应用,大量的数值模型涌现在滑坡运动预测领域,然而,针对
学位
数学生态学是生物数学的一个以数学的理论和方法研究生态学的重要分支,它可以利用数学理论和建模等方法研究生态学,是一门利用数学模型描述生物的生存与其生存环境之间的关系的学科.为了揭示生态学与数学之间的自然关系,人们对数学生态学产生了越来越浓厚的兴趣,其中研究种群生长、死亡、竞争、捕食关系的种群生态学是数学上最为成熟的生态学领域之一.一般两种群之间的关系为竞争、合作或者捕食,而三种群或者更多种群间的关系
学位
本文主要讨论了非散度型椭圆方程和一般椭圆型方程系数识别反问题.由于问题是不适定的,故而通过Tikhonov正则化方法和最优控制方法,消除反问题的不适定性并获得识别问题的最优解.两种方法侧重点有所不同,Tikhonov正则化侧重讨论正则化解的收敛性,而最优控制方法则重点关注如何控制问题中的不确定因素,至于正则化参数的选择则具有较大的自由度.本论文的主要内容如下:第一章主要介绍了椭圆型方程反问题的研究
学位
图的染色理论是图论研究的重要方向之一,其中图的点可区别染色问题是近几十年来研究的热门课题.2006年,张忠辅教授等先后提出了图的D(β)-点可区别边染色以及D(β)-点可区别全染色及相关猜想,随后引起了国内外学者的广泛关注.图的D(2)-点可区别边染色(简记为D2-VDEC)是指的一个正常边染色f,满足对任意的u,v∈V(G),当dG(u,v)≤2时,都有Sf(u)≠Sf(v),其中Sf(x)={
学位
我国地域幅员辽阔,是世界上遭受自然灾害最多的国家之一。地震作为一种长期频发的自然灾害,其瞬时突发性和强大破坏力给人民生命和城市建筑等安全造成了严重的威胁。因此,开展震后城市建筑地震破坏评估对灾后应急救援、社会秩序恢复和人民生活保障具有重要的意义。如何实现震后准确、全面、快速的城市建筑震害提取与破坏等级评估是工程结构防灾减灾领域长期面临的难题挑战。当前,建筑震害评估主要依赖专业人员现场目测调查与地震
学位
西北地区黄土长期处于高吸力低含水率的非饱和状态,其特殊工程性质在建设过程中引起诸多工程问题,因此工程建设中广泛采用石灰对黄土工程性质进行改良。改良后的黄土仍处于非饱和状态,此时孔隙水以结合水的形式吸附于土体表面,而结合水会影响土体的物理力学性质。因此,理解土体中的结合水及其状态是解释土体宏观物理力学特性的关键。本文以石灰改良黄土为研究对象,首先开展了不同石灰掺量改良黄土的等温吸附试验,并根据等温吸
学位