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崩塌滑坡的工程治理探索
摘　要：随着我国社会经济的不断发展，工程治理技术也有了很大的进步，在多种自然灾害当中，崩塌和滑坡是比较严重的，不仅会破坏人们的生态环境，还会威胁人们的生命安全，给人们带来巨大的财产损失。我国土地占用总体面积是比较大的，地理环境也是比较复杂的，如果发生崩塌事故和滑坡事故的话，就会阻碍我国社会经济的可持续发展，扰乱人们的正常生活。因此，进行崩塌滑坡的工程治理探索是十分必要的。“5.12”汶川地震后映卧公路边坡崩塌灾害形成机理与危险性评估研究--《长安大学》2014年博士论文
“5.12”汶川地震后映卧公路边坡崩塌灾害形成机理与危险性评估研究
【摘要】：崩塌，作为山区公路主要病害类型，经常会给山区公路工程建设和安全运营造成严重威胁，进一步恶化山区公路环境。一般情况下，崩塌诱发的原因多是重力和降雨。在山区，强烈地震引起的崩塌灾害所引发的后果，往往比重力和降雨诱发的崩塌灾害要严重得多，其速度之快和规模之大往往造成村毁人灭、道路毁坏、江河堵塞等，带来惨重的人员伤亡和巨大的经济损失。
在大地震中，仅四川省境内就有9条高速公路、16条重要公路干线和大量山区公路遭受不同程度的破坏，其中，地震直接引发的崩塌灾害使得四川省省道S303线映秀至卧龙段（本文简称映卧公路）几乎全部瘫痪，导致公路交通中断，进而成为震后抗震救灾工作的瓶颈所在。
对处于山区的映卧公路而言，震后崩塌是最为突出的地质灾害问题。所以，为保证山区公路被阻断后的快速抢通和后续安全，研究震后山区公路边坡崩塌灾害的特征是很有必要的。深入开展震后公路边坡崩塌灾害特征研究，可为日后山区公路的选址如何规避这同一类崩塌灾害提供理论基础。在此基础上，研究映卧公路边坡崩塌灾害的形成机理，对其危害性进行评估，其研究成果可以为岩体变形破坏规律学方面的研究提供参考依据，为公路边坡崩塌灾害灾情预测和评估提供借鉴；同时对崩塌灾害防治工程的决策具有指导意义，以及于推动地震影响下交通基础设施的防灾减灾和生态环境的改造也有极其重要而深远的意义。
本论文依托西部交通建设科技项目震后公路边坡崩塌灾害评估与对策研究中的机理与评估专题研究，以四川省震后重建的S303线为依托工程，在对震后S303公路沿线崩塌灾害进行系统调查分析的基础上，选取映秀至卧龙段（K0+000～K45+500）作为研究对象，结合前人资料和现有研究成果，深入研究了震后公路边坡崩塌灾害的特征；应用整体观方法，从时空的角度分析了震后公路边坡崩塌灾害的时间特征和空间特征；从系统论的角度分析了震后公路边坡崩塌灾害的发育特征，从运动学的角度分析了震后公路边坡崩塌灾害的运动特征；从辩证法的角度分析了震后公路边坡崩塌灾害的破坏特征。在总结得出震后映卧公路边坡崩塌灾害特征的基础上，归纳得出震后公路边坡崩塌灾害的形成机理，并采用UDEC数值模拟软件反演了震后公路边坡崩塌灾害的演化过程，最后运用未确知理论进行了震后崩塌危害性分级研究；主要取得了以下结论：
（1）根据详细的震后公路地质调查，发现汶川强震引起的99处崩塌，造成映卧公路严重损毁。位于北川—映秀断裂和茂汶断裂之间的映秀—耿达段是崩塌灾害发育极强烈区，崩塌灾害连续分布，70%以上公路被埋，公路几乎全部瘫痪。而在耿达以西，崩塌灾害减少，零星分布。
（2）通过崩塌灾害调查和分析，汶川地震后映卧公路边坡崩塌的形成演化过程包含四个阶段：原始结构面的形成阶段、潜在变形体的形成阶段、震裂岩体的形成阶段和震裂岩体失稳破坏阶段，前三个阶段的形成相对较为缓慢，而第四个阶段是一个量变到质变的过程，这一过程所需时间很短，有时瞬间即可完成。由此概括出震后映卧公路边坡崩塌灾害形成机理是拉裂滑移式、拉裂倾倒式、拉裂错断式、拉裂－溃屈式和拉裂－溃散式，其中以拉裂滑移式、拉裂倾倒式崩塌为主。
（3）通过汶川地震后映卧公路边坡崩塌灾害的形成机理，利用UDEC软件对震后公路边坡拉裂滑移式、拉裂倾倒式崩塌灾害进行模拟，反演了崩塌灾害的发育过程，得到了地震力的作用下拉裂滑移式和拉裂倾倒式边坡崩塌变形、应力分布的特点和动力响应规律。
（4）综合地震崩塌的各类影响因素，从运动学角度研究了震后映卧公路边坡崩塌灾害中滚石的运动轨迹，在此基础上，结合现有的研究成果，对不同类型崩塌（滚石滑动、滚石抛射、滚石跳跃、滚石滚动）的运动轨迹进行了计算，为日后山区公路边坡滚石灾害的减灾防灾提供理论依据。
（5）在对汶川地震公路沿线地震崩塌灾害进行系统调查分析的基础上，利用未确知理论对震后崩塌形成条件进行研究细分得出影响崩塌发生的10个因素，结合2个与公路相关的影响因素，分别进行定性赋值、定量计算，综合定性定量计算方法对选取评估单元内典型的崩塌单点进行危险性评估分析，将震后崩塌危险性分为4个级别：危险性极高区、危险性高区、危险性中等区和危险性低区，从而得到了震后公路边坡崩塌危险性分级划分图。
【关键词】：
【学位授予单位】：长安大学【学位级别】：博士【学位授予年份】：2014【分类号】：U416.14;P642.21【目录】：
摘要4-6Abstract6-12第一章 绪论12-30 1.1 选题依据及研究意义12-15
1.1.1 选题依据12-15
1.1.2 研究意义15 1.2 国内外研究现状15-25
1.2.1 公路边坡崩塌灾害研究现状15-18
1.2.2 震后崩塌灾害形成机理研究现状18-20
1.2.3 震后崩塌灾害数值模拟研究现状20-21
1.2.4 震后崩塌滚石运动研究现状21-23
1.2.5 震后公路边坡崩塌危险性评价研究现状23-25 1.3 前人研究程度及主要存在问题25
1.3.1 前人研究程度25
1.3.2 主要存在问题25 1.4 论文研究的主要内容及技术路线25-28
1.4.1 论文研究的主要内容25-26
1.4.2 论文研究的技术路线26-28 1.5 论文的主要成果28-30第二章 映卧公路地质环境及“5.12”汶川地震后崩塌灾害调查30-53 2.1 公路地质环境31-35
2.1.1 地形地貌31
2.1.2 地质构造31-33
2.1.3 新构造运动及地震33
2.1.4 地层岩性33-34
2.1.5 气象水文34-35
2.1.6 水文地质特征35 2.2 震后公路边坡崩塌灾害调查35-45
2.2.1 震后崩塌调查成果35-40
2.2.2 震后崩塌调查分析40-45 2.3 震后公路边坡崩塌影响因素分析45-52
2.3.1 余震的作用46-48
2.3.2 降雨的作用48-50
2.3.3 其他因素的作用50-52 2.4 本章小结52-53第三章 “5.12”汶川地震后映卧公路边坡崩塌灾害特征53-74 3.1 震后公路边坡崩塌灾害类型及其演化53-60
3.1.1 震后公路边坡崩塌灾害类型53-55
3.1.2 震后崩塌灾害类型的演化55-60 3.2 震后映卧公路边坡崩塌灾害特征60-72
3.2.1 时间特征60-61
3.2.2 空间特征61
3.2.3 发育特征61-62
3.2.4 运动特征62-64
3.3.5 破坏特征64-72 3.3 本章小结72-74第四章 “5.12”汶川地震后映卧公路边坡崩塌灾害形成机理分析74-99 4.1 地震作用下岩体震裂机理74-76
4.1.1 公路边坡特征74-75
4.1.2 地震对公路边坡的地震效应75-76 4.2 震后公路边坡崩塌形成机理76-98
4.2.1 拉裂－滑移式崩塌76-87
4.2.2 拉裂－倾倒式崩塌87-89
4.2.3 拉裂－错断式崩塌89-92
4.2.4 拉裂－溃屈式崩塌92-95
4.2.5 拉裂溃散式崩塌95-98 4.3 本章小结98-99第五章 “5.12”汶川地震后映卧公路边坡崩塌灾害数值模拟分析99-121 5.1 拉裂－滑移式震后崩塌的数值模拟分析99-109 5.2 拉裂－倾倒式震后崩塌的数值模拟分析109-119 5.3 本章小结119-121第六章 “5.12”汶川地震后映卧公路边坡滚石运动及计算121-149 6.1 震后映卧公路边坡滚石121-125
6.1.1 震后映卧公路边坡滚石调查121-124
6.1.2 震后公路边坡滚石运动形式124-125 6.2 滚石计算方法125-140
6.2.1 经验计算方法125-129
6.2.2 运动学计算方法129-140
6.2.3 两种方法的比较140 6.3 典型滚石运动轨迹计算140-147 6.4 本章小结147-149第七章 “5.12”汶川地震后映卧公路边坡崩塌灾害危险性评估149-173 7.1 未确知理论基本原理149-152
7.1.1 未确知理论概述149-150
7.1.2 未确知测度模型的概述150-152 7.2 震后映卧公路边坡崩塌危险性评估因子及分级标准152-165
7.2.1 崩塌与公路评估因子152-157
7.2.2 综合评估因子157
7.2.3 评估单元的划分157
7.2.4 危险性分级标准157-158
7.2.5 构造单指标测度函数158-165 7.3 未确知理论计算步骤165 7.4 未确知理论评价过程165-168 7.5 危险性评估结果及等级划分168-171 7.6 本章小结171-173结论与展望173-176 结论173-175 展望175-176参考文献176-188攻读博士学位期间的学术成果188-189致谢189-190
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