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[硕士论文] 邱燕
水利工程 重庆交通大学 2018(学位年度)
摘要:长江航道是中国的水运大动脉,但一直受到各种地质灾害的威胁,尤其是长江上游航道段,崩滑灾害频发。本文采用理论分析加数值模拟的方法,研究了长江上游航道沿线崩滑灾害主要的发育特征以及对航道的危害模式本文的主要研究成果如下:
  (1)通过对近两百多年来长江上游山区天然航道、回水变动区航道、常年库区航道、两坝间航道段这四段航道区段崩滑灾害的分析、归纳与整理,发现变动回水航道区段两岸存在一系列的褶皱、断层和古滑坡体,当受到大规模降雨以及较明显的江水位变动时,崩滑灾害可能被触发;常年库区航道段由于地层往往呈现软硬相间、或者厚层坚硬岩层中夹有薄层软弱岩层,遇到强降雨情况时极易沿着砂岩、泥岩的接触面发生滑动而失稳;两坝间航道段由于受到库区水位影响很大,该地区又含有部分近代松散堆积层,在强降雨以及库水位发生快速变化时极易发生牵引式解体或慢速滑移的变形破坏。总体而言长江上游各航道区段中,常年库区航道段是崩滑灾害发生最频繁的区段。
  (2)以崩滑灾害高发区段即常年库区航道段作为研究对象,建立该航道段典型的“V”形与“U”形断面模型。根据对灾害的整理发现,崩塌灾害在“V”形断面航道中较常见,而滑坡灾害在“U”形断面航道中较常见。所以用Flow3d软件在“V”形断面模型中进行崩塌灾害入江模拟,在“U”形断面模型中进行滑坡灾害入江模拟。并根据《内河通航标准》等资料选取临界浪高和流速值,将浪高和流速均超过通航极限值的航道区域称为断航航道段,将断航临界断面距离灾害发生处的沿程距离称为断航距离,同理,将浪高和流速均对航运产生一定妨碍的航道段成为碍航区段,将碍航临界断面距离灾害发生处的沿程距离称为碍航距离。
  (3)研究了当入江方量以及崩塌高度不同时,崩塌灾害体对航运的影响程度。选取特征崩塌高度H=600m,模拟得到不同方量的崩塌体对航道产生的不同影响,得到了崩塌方量与断航距离、碍航距离的关系曲线图;选取V=8万立方米为特征方量,模拟得到其在不同崩塌高度时产生的断、碍航距离大小,得到了崩塌入水高度与断航距离、碍航距离的关系曲线图。根据上述曲线图可预测常年库区航道段崩塌灾害突发后可能对航道产生的影响,相关部门可对断航距离内的航道段采取禁航措施,以保证航运安全。且由崩塌方量与断航影响距离图可知,若崩塌高度为特征崩塌高度600m,当崩塌方量大于2万立方米时,则会对航道产生断航影响,相关部门可采取禁航措施保证船只安全,若崩塌方量小于2万立方米,则只对航道产生碍航影响,相关部门可提醒来往船只谨慎驾驶。
  (4)研究了当入江方量以及滑坡中心距水面高度不同时,滑坡灾害体对航运的影响程度。采用Magics软件对滑坡灾害体进行切割使得模拟过程与现实情况更加接近,选取特征滑坡中心高度H=350m,模拟得到不同方量的滑坡体对航道产生的断、碍航距离大小,作出滑坡方量与断航距离、碍航距离的关系曲线图;选取V=20万立方米为特征方量,模拟得到其中心在不同高度时产生的断、碍航距离大小,作出滑坡高度与断航距离、碍航距离的关系曲线图。同理可根据上述曲线图预测某些滑坡灾害突发后可能对航道的产生的影响,相关部门可对灾后断航距离内的航道段采取禁航措施,保证航运安全。且由滑坡方量与断航影响距离图可知,若滑坡中心高度为特征滑坡高度350m,当滑坡方量大于5万立方米时,则会对航道产生断航影响,相关部门可采取禁航措施保证船只安全,若崩塌方量小于2万立方米,则只对航道产生碍航影响,相关部门可提醒来往船只谨慎驾驶。
[硕士论文] 潘宇航
固体地球物理学 中国地震局兰州地震研究所 2017(学位年度)
摘要:地震各向异性是研究地球内部介质的重要内容,而剪切波分裂是研究地震各向异性一个比较直观且有效的方法。通过对不同圈层介质地震各向异性的研究,可以提取地下矿物的性质、各向异性介质内部结构和深浅部圈层的形变特征。青藏高原东北缘作为青藏块体东北部大型边界变形带,地处青藏块体、华南地块、鄂尔多斯地块和阿拉善地块的交汇处,是新构造时期以来较为活跃的地质构造单元,其内部发育了多条规模较大且活动形迹显著的断裂,如阿尔金断裂、祁连山北缘断裂和海原断裂等。研究青藏高原东北缘壳-幔地震各向异性,一方面可以讨论在青藏高原自身的地壳缩短和增厚的影响下,各向异性与区域应力场、局部构造的关系,以及青藏高原东北缘的地壳应力分布。另一方面可以探讨青藏高原东北缘深部岩石圈或软流圈的形变特征,寻求导致高原物质东流的“逃逸”通道,对解释板块运动、软流圈流动等问题具有重要意义。
  本研究选取青藏高原东北缘地区数字地震台网近场小震波形资料,应用SAM剪切波分裂分析,获得了各向异性参数,分析了该区地壳介质各向异性特征。结果表明:大部分台站的优势方向明显与区域内的主压应力方向一致,呈近NE向或NEE向,表明来自印度板块和欧亚板块的NE向或NEE向的水平挤压应力控制了青藏高原东北缘中上地壳应力场。但局部区域的快剪切波偏振方向与断裂走向一致,表明各向异性具有差异性,主要是由复杂的活动构造造成。分析认为祁连山-六盘山地震带各向异性方向主要受NE向或NEE向的背景应力场的影响,甘东南及其附近区域的各向异性情况主要受区域应力和断裂活动两方面的影响,个别地区各向异性具有差异性和离散型。利用青藏高原东北缘区域数字地震台网远震波形资料,应用切向最小能量法,计算得到各个台站下方上地幔介质各向异性的分裂参数,结果表明:祁连-河西走廊区,SKS快波偏振方向呈NW-SE,与主要断裂带走向较为一致,壳-幔变形模式为垂直连贯变形;在西秦岭北缘断裂带周围,研究发现时间延迟有较大幅度变化,这可能是岩石圈变形和软流圈物质流动共同导致;在鄂尔多斯板块内,快波方向呈NW-SE方向,可能暗示青藏高原深部物质运动是分叉绕流的。青藏高原东北缘不同区域台站下方的各向异性均具有差异性,进一步证实了青藏高原东北缘地区构造变形的复杂性。
[硕士论文] 吴明
构造地质学 中国地震局兰州地震研究所 2017(学位年度)
摘要:野马河-大雪山断裂位于青藏高原东北缘,是祁连山活动构造的重要组成部分,其分段活动性研究可以对该区地震预测和青藏高原的动力学模型建立提供可靠的基础资料。基于地震行业科研专项(201408023)--《中国地震活断层探察--南北地震带北段》野马河-大雪山断裂1:5万活动断层填图,以野马河-大雪山断裂为研究对象,从几何分段、断错地貌特征、滑动速率、古地震、地貌面位移量等方面,对野马河-大雪山断裂各个分段之间的特征进行了对比研究,并探讨了各断裂之间的构造转换关系。
  本研究主要内容包括:⑴野马河-大雪山断裂是一条全新世活动断裂,全长170km。分段活动明显,主要由3段构成,包括肃北段(西段)、野马河段(中段)、大雪山段(东段),从影像上解译的断裂几何展布以及从SRTM90m精度DEM上提取的山脉走向剖面图都显示出明显的3段特征。通过野外调查和测量给出了各段的水平断错位移和垂直断错位移值分布特征。⑵肃北段走向330°,倾向SW,倾角21~54°,总长约17km,主要以逆冲为主,通过无机人和差分GPS进行典型地貌测量,计算出逆冲速率约(0.72±0.1)mm/a~(0.86±0.16)mm/a。在该段共计开挖2处大探槽,一共揭示出4次古地震事件,古地震周期性不明显,最晚一次古地震离逝时间是(4192.5±97.5) a B.P.。⑶野马河段长约70km,总体走向NE70°,断裂整体以左旋走滑为主,兼具正断层性质,倾角较陡。通过典型地貌测量,计算水平滑动速率为(2.50±0.36)mm/a~(2.80±0.33) mm/a。在野马河段一共开挖了3个探槽,结合前人资料,最后确定野马河段断裂发生过5次古地震事件,古地震具有准周期特征,复发间隔为2000±800a。最晚一次古地震离逝时间是(1227.5±52.5)a B.P.。⑷大雪山段是一条以左旋走滑为主的断裂,兼具逆冲性质,倾角较缓,断裂全长约85km,全段可分为东西两个子分段,两分段走向分别为SE和NEE。通过典型地貌测量和前人资料,计算出该段的水平滑动定为(1.40±0.12)mm/a~(2.73±0.20)mm/a。在该段共计开挖了2个大探槽,结合前资料,最后确定大雪山断裂带上有5次古地震事件。最新的3次古地震事件具有准周期特征,周期为2000a左右。最晚一次古地震离逝时间是(1322.5±32.5)aB.P.。
[硕士论文] 陈昊
固体地球物理学 中国地震局兰州地震研究所 2017(学位年度)
摘要:动态应力触发主要是指大地震快速破裂所激发的地震波传播到某些处于临界状态的高应力区而引起的地震事件。1992年兰德斯7.3级地震后在美国西部许多地区都观测到了动态应力触发的地震活动后,国际地震学界开始了动态应力触发研究的关注。新疆地区地震活动强度大,频度高,是中国大陆强震活动的主体区域,也是小震密集活动的主要场所。2014年以来,新疆及邻区发生了多次7级左右地震。本文基于新疆区域数字地震台网台站的观测记录,采用离散波数法、包络函数和β统计值检验的方法,研究和讨论了2014年2月12日于田MS7.3地震、2015年4月25日尼泊尔MS8.1地震、2015年10月26日兴都库什MS7.8地震、2015年12月7日塔吉克斯坦MS7.4地震、2016年11月25日阿克陶MS6.7地震的发生对乌鲁木齐及周边地区与喀什-乌恰交汇区小震活动的动态触发作用。
  本研究主要内容包括:⑴2014年以来新疆及邻近区域5次MS≥6.7地震在乌鲁木齐及周边地区与喀什-乌恰交汇区的动态应力变化计算结果显示,于田7.3级地震与塔吉克斯坦7.4级地震在乌鲁木齐及周边地区产生的动态应力变化超过了动态应力触发阈值,具有一定程度的动态应力触发作用;于田7.3级地震、尼泊尔8.1级地震、塔吉克斯坦7.4级地震与阿克陶6.7级地震在喀什-乌恰交汇区产生的动态应力变化超过了动态应力触发阈值,表明了这几次地震对该区产生了较为明显的应力扰动。⑵基于包络函数分析方法,检测出2015年尼泊尔8.1级地震在喀什-乌恰交汇区触发了8次小震事件,其余4次MS≥6.7地震在在乌鲁木齐及周边地区与喀什-乌恰交汇区识别出的小震事件多为1至3次,数量偏少。一方面与研究区台网密度相对稀疏、波形噪声水平较高有关,另一方面可能与研究区域构造环境和应力状态有关。随着新疆地区台站密度的提高,今后可以使用模板匹配方法提高触发小震事件的检测能力。⑶β统计值分析表明,于田7.3级地震、塔吉克斯坦7.4级地震前后一个月内,乌鲁木齐及周边地区地震活动出现了较为显著的变化;于田7.3级地震、尼泊尔8.1级地震、阿克陶6.7级地震后1个月内,喀什-乌恰交汇区地震活动出现了显著增强变化。显示了强震产生的动态触发作用既存在面波通过后的即时触发,也有滞后一段时间的延迟触发。⑷除了塔吉克斯坦7.4级地震在乌鲁木齐及周边地区产生的动态库仑应力变化与检测的小震事件、β统计值结果存在不一致现象外,其余4次6.7级以上地震产生的动态应力扰动与检测出的小震事件、β值结果显示,其对乌鲁木齐及周边地区和喀什-乌恰交汇区区域地震活动性的影响是一致的。
[硕士论文] 王金烁
构造地质学 中国地震局兰州地震研究所 2017(学位年度)
摘要:我国是世界上地震活动性最强和地震受灾最为严重的几个国家之一,地震发震构造的研究具有重要的科学与工程意义。自70年代末以来活动构造在研究在理论上和方法上取得了突破性进展,使我国在地震与发震构造关系基础研究方面取得了重要的进展,但限于地质、地理、历史和自然条件等各方面的因素,仍有很多地震发震构造研究存在疑问,形成了历史疑难地震区、偏远交通不便的疑难震区以及无地表破裂的疑难震区,传统的活动构造研究方法在上述疑难地震区均无法得到有效应用。位于青藏高原东北缘的甘东南地区,是我国构造活动强烈和强震多发的地区之一,1654年天水南8级地震和1879年武都南8级地震,是该区有详细历史记载的两次破坏性最大的地震。由于地震离逝时间久远、地形地貌复杂、滑坡地质灾害发育、后期人为改造强烈、研究程度较低等方面的原因,有关1654年天水南8级地震和1879年武都南8级地震的发震构造及其活动性质等问题,一直没有令人信服的证据和认识,成为我国两个典型的历史疑难地震。
  本研究主要内容包括:⑴野外详细地震地质调查结果表明,哈南-青山湾-稻畦子断裂带是1879年武都南8级大震区已发现的地表活动证据最可靠的活动断裂带。该断裂带整体走向60°-70°,由北支哈南-青山湾-磨坝里断裂(F1)和南支高楼山-月亮坝断裂(F2)共同组成,长度分别为80余公里和60余公里,其新活动性北强南弱。⑵哈南-青山湾-稻畦子断裂带为一高角度的逆冲断裂,兼具一定的右旋走滑分量,断层错断了全新世黄土,推断应是武都8级大震的主要发震断裂之一。由于缺乏系统连续的冲沟水平扭动证据,地震地质调查给出的哈南-青山湾-稻畦子断裂的右旋走滑活动性质证据还需结合其它技术方法和资料加以完善说明。⑶区域三维地壳运动速度场观测资料揭示,青藏高原东北缘在整体向北运动的同时,还沿渭河盆地和鄂尔多斯地块南部发生一定的横向逃逸运动,其横向逃逸的南边界包括龙门山断裂、文县-武都-成县-太白断裂和礼县-罗家堡断裂。⑷根据区域GPS地壳水平运动速度场资料定性判定,武都8级地震发震构造哈南-青山湾-稻畦子断裂、天水南8级大震的发震构造礼县-罗家堡断裂,现今均为右旋走滑性质。⑸根据武都地震极震区羊汤河、龙坝河水系的同步右旋错动特征粗略估算,哈南-青山湾-稻畦子断裂的右旋走滑速率为0.8-1.0mm/a。
[硕士论文] 郭志宇
构造地质学 中国地震局兰州地震研究所 2017(学位年度)
摘要:我国城市地区的人口和经济相对集中,因而也是地震灾害潜在危险性最高的地区。地震防灾、救灾、减灾的主体都在城市,所以提高城市现代化的防震减灾措施,尤其是加强防震减灾信息化管理系统的研制,对于城市的长期稳定发展是必须的。震害评估是防震减灾的必要措施,它是指调查和评价因地震而造成的各类工程结构物的破坏、人员伤亡和经济损失,且多指直接经济损失。
  本研究利用广泛布设于城市道路、公共场所、构(建)筑物内部的视频监控设备所捕捉到的影像资料,通过一些鲁棒性的图像处理方法,结合计算机视觉技术、测震学、地震工程学和通信技术,对震时以构(建)筑物为代表的一系列工程设施进行同震监测,提供实时的数据处理结果和反馈信息,从而在最大程度上避免地震应急指挥的无序性,提高应急工作效率。首先介绍了新方法的技术基础,即视频监控影像的计算机图像处理技术。通过人工目视判读和计算机图像分类两种方法结合起来,以此获得监视场景内的目标运动特征及对应参数,从而为地震应急中震害信息的收集工作和后期构(建)筑物的抗震设计提供数据参考。接着集中讨论了震害评估的具体方案设计,针对基于视频监控震害指数和视频监控图像分类两种不同的信息提取方式分别设计震害快速评估方案。最后,文章通过对比几种常见震害评估方法,分析了传统技术在提取震害信息时的不足之处,并适时提出新方法的解决思路。对新技术方案的适用地震强度做了进一步的分析。由于新技术的实现十分依赖稳定的通信保障,因此文章还研究了强震对通信设施的常见破坏情况以及在何等强度下通信设施不被破坏,或者说破坏后依旧能够保障前后方信息交流这一重要内容,并得到了初步的结论----VIII±II度。由此可见,理论上新技术在大震发生后的应用还是非常可靠的。最后针对5·12汶川地震主震,进行了应急初期阶段灾区的震害情况快速评估这一正演模型的试算。该模型简化了视频监控影响资料的预处理过程,通过数据插值处理,应用预先设定的算法,验证得出新方法在5·12汶川地震主震这一实例震害快速评估中的应用是可行的这一初步结论。
[博士论文] 郑苗苗
地质工程 长安大学 2017(学位年度)
摘要:选取陕西省、甘肃省及宁夏回族自治区(简称陕甘宁地区)的黄土高原为研究区,以滑坡、滑坡隐患、崩塌、崩塌隐患、泥石流为研究对象,应用GIS技术对黄土高原地质灾害进行危险性评价,为政府部门构建大区域地质灾害管理体系提供科学依据及决策系统支持,为黄土高原地区的工程建设区划和防灾减灾工作的开展提供依据。
  基于黄土地质灾害研究的相关理论,借鉴国内外研究的最新成果,在现有地质灾害分类的基础上,进一步分析各种类型地质灾害与其发育的降水、地形地貌、植被、地层、构造、地震、人类活动等因素之间的关系,揭示各类地质灾害发育的条件和空间分布规律;进一步阐明黄土高原陕甘宁地区地质灾害发育的主要控制因素及诱发因素;结合目前黄土高原地质灾害研究的相关理论和国内外研究的最新成果,利用近年来陕甘宁地区地质灾害详细调查资料,收集、整理相关的地质灾害数据,构建黄土高原陕甘宁地区地质灾害元数据和数据库,通过编制黄土高原陕甘宁地区地质灾害分布图、黄土高原陕甘宁地区地质灾害危险性分区图,开展黄土高原陕甘宁地区地质灾害研究。
  根据《地质信息元数据标准》进行数据集分类、数据检索与分析、数据发布与共享等研究,构建黄土高原灾害元数据作为黄土高原陕甘宁地区数据库的基础。建立了较为完善的黄土高原陕甘宁地区地质灾害元数据和数据库,根据地质灾害类型的不同,给出不同的数据库数据结构,并将数据入库;分析了各种类型地质灾害与主要控制因素及诱发因素之间的关系,揭示各类地质灾害发育的条件和空间分布规律;进而初步完善了黄土高原陕甘宁地区危险性评价方法与指标体系,用层次分析法与信息量法相结合的方法,阐明了黄土高原陕甘宁地区地质灾害危险性评价的基本内容和实施步骤。
  现有的危险性评价数据库基本都为县域数据库,少数为市域、省域,然而地质灾害的变化与大区域、同一地貌条件有关,结合诸多外部条件,如降水、地形地貌、构造、地震、植被、人类活动等的影响,建立了大区域—黄土高原地质灾害连续变化过程的空间数据库进行危险性评价,解决了当前地质灾害科学研究中需迫切解决的一个重要问题。黄土高原陕甘宁地区地质灾害危险性评价结果表明:地质灾害极高危险区面积约74787.0km2,占总面积的20.4%,发育灾点6967处,平均灾害点密度0.093个/km2;地质灾害高危险区面积约103122.9km2,占总面积的28.1%,发育灾点4454处,平均灾害点密度0.043个/km2;地质灾害中等危险区面积约65217.7km2,占总面积的17.8%,发育灾点552处,平均灾害点密度0.008个/km2;地质灾害低危险区面积约59663.3km2,占总面积的16.3%,发育灾点69处,平均灾害点密度0.001个/km2;地质灾害低危险区面积约63893.8km2,占总面积的17.4%,发育灾点80处,平均灾害点密度0.001个/km2。
[博士论文] 徐继维
地质工程 长安大学 2017(学位年度)
摘要:地质灾害风险管理是地质灾害管理的高级阶段,欧美等发达国家大多已采用地质灾害风险管理体系。我国形成了一套以调查评价、监测预警、应急处置和工程治理为核心的地质灾害防治管理体系。地质灾害风险管理在我国尚处于起步和研究阶段,在推行风险管理,与国际接轨方面还存在很多术语相互矛盾、理论不明确,技术方法与技术标准不一致等深层次问题。本次研究以地质条件复杂,地质灾害发育的秦巴山地为研究区,在系统总结国际地质灾害风险管理理论与技术方法的基础上,梳理了地质灾害风险评估关键技术,探索了城镇地质灾害风险评估技术方法,取得的主要成果有:
  1.系统总结了国际地质灾害风险管理理论,分析了我国地质灾害防治管理与国际风险管理异同及改进之处,辨析了相关术语及易混淆的概念,提出了我国地质灾害风险管理体系框架,探索性提出了我国地质灾害风险评价标准。
  2.从风险要素出发,形成了一套地质灾害风险评估技术方法,探索了时间概率、空间概率、易损性等风险评估关键技术。
  3.建立了山地城镇远程地质灾害的危险性评估模型,结合危害性调查及风险矩阵,形成了山地城镇远程地质灾害风险评估技术方法。以山阳县城区远程灾害为研究对象,完成了城镇远程地质灾害风险评估。
  4.在研究极端降雨诱发因素发生概率的基础上,探索了基于诱发因素的区域地质灾害危险性评估技术方法。以山阳城区斜坡为研究对象,在地质灾害易发性评价与区划的基础上,开展不同降雨条件下城区斜坡危险性评价与区划,揭示不同降雨条件下危险性变化规律;同时根据承灾体调查及风险矩阵,完成山地城镇城区斜坡风险评估。
  5.在远程灾害及城区斜坡风险评估基础上,选取风险相对较高的山阳中学滑坡及红椿沟泥石流为研究对象,探索不同时间概率方法的定量风险评估研究。
  论文分析了我国地质灾害防治管理与国际风险管理异同及改进之处,从风险要素出发,形成一套地质灾害风险评估技术方法,探索了远程、城区及典型地质灾害风险评估方法,并通过实践应用验证其具有较好地适用性,对我国地质灾害风险管理体系的推行具有借鉴作用。
[硕士论文] 温晓坤
地质工程 长安大学 2017(学位年度)
摘要:泾河南岸黄土滑坡灾害极为发育,黄土层与古土壤层交界面往往形成富水带,对黄土滑坡的形成具有重要影响。古土壤的力学特性研究对于认识黄土滑坡的形成与控制机理是十分必要的,可以深化黄土滑坡的变形破坏机理及其Q2古土壤控滑机理研究。本文以泾河南岸寨头村滑坡为例,以Q2古土壤控滑机理为主旨,通过野外实地调查,对研究区内黄土滑坡的形成条件、发育规律等进行了总结;通过室内试验与数值模拟技术,对灌溉作用下古土壤对于黄土滑坡的控滑机理进行了较为系统的研究。
  本研究主要内容包括:⑴选取寨头村黄土滑坡中的Q2黄土层与古土壤层作为试验土样配置不同的含水量。其中,古土壤试样配置的含水量分别为:19%(减湿)、24%(天然)、29%(增湿)、34%(饱和),进行固结排水试验(CD)黄土试样配置的含水量分别为:19%(天然)、29%(饱和),进行固结不排水试验(CU)。通过三轴剪切试验研究发现,古土壤与黄土在饱和条件下抗剪强度都明显减小,且剪切过程中试样均没有明显的剪裂面,只是轴向缩短,试样外鼓。黄土在天然状态下应力应变曲线表现为硬化型,应力未出现峰值点;在饱和状态下表现为典型的应变软化型,应力出现峰值后,有明显的应力降,而古土壤则整体表现为典型的应变硬化型,剪切过程中无峰值出现。古土壤的有效内摩擦角随含水量的变化很小,而有效粘聚力与含水量呈曲线关系。利用三轴剪切试验数据建立的黄土及古土壤分别在天然、饱和条件下的邓肯-张本构模型的适用性具有一定的局限性。邓肯-张模型能很好地描述古土壤的应变硬化破坏,而对黄土的应变软化有一定的局限性。⑵对原状黄土与古土壤进行不同围压(50kPa、100kPa、200kPa、300kPa、400kPa、500kPa)条件下的三轴渗透试验。通过整理试验结果发现,在相同围压下,古土壤的渗透系数要远小于黄土,为相对隔水层;古土壤与黄土的渗透系数k均随围压的增大而明显减小,且围压较小时,渗透系数基本呈线性减小;古土壤与黄土在同一围压条件下垂直向渗透系数均大于水平向渗透系数,且在低围压条件下垂直向渗透系数要远大于水平向渗透系数。⑶泾河南岸黄土滑坡的破坏模式分为四个阶段:灌水湿陷,蠕动变形,裂缝产生阶段→土体饱和,裂缝发展阶段→土体液化,裂缝贯通阶段→稳定阶段。通过Midas-GTS数值模拟4种不同的工况滑坡应力应变场的变化,验证了灌溉过程中由于古土壤层的相对隔水作用对于滑坡产生的重要影响。通过对不同工况下的水平位移、竖向位移、最大剪应变以及位移矢量云图进行对比分析可得,最大剪应力出现在坡脚附近黄土与古土壤接触面处,斜坡在竖向产生位移,导致拉裂缝的形成,坡脚产生隆起现象,与实际调查滑坡现象一致。随着饱和黄土层由于灌溉水的积聚而逐渐增厚,斜坡的位移与塑性最大剪应变都不断增大,斜坡稳定性降低。
[硕士论文] 魏少华
岩土工程 长安大学 2017(学位年度)
摘要:陈仓区地处秦岭山地、关中平原、黄土高原过渡区,地质条件复杂,地形差异大,在多条断裂带、新构造运动长期强烈作用下,产生了大量的滑坡、崩塌、泥石流等类型的自然灾害,严重威胁着当地人民群众的财产和生命。因此,研究各种地质灾害在不同地质环境条件下的形成机理可以为陈仓区经济建设中减灾防灾和工程治理中提供可靠的理论,对促进地质环境保护与社会经济协调发展具有重要的理论和实际意义。
  本研究以陈仓区主要地质灾害为对象,以地质灾害详细调查为基础,从灾害形成的地质环境条件出发,对该地区的灾害形成机理和簸箕庄滑坡进行研究分析。首先,以分析陈仓区区域地质环境条件为基础,查明了地质灾害类型,分析研究了灾害的发育特征、危害特征和分布规律;其次,分别对地质灾害形成与地形地貌、地质构造、地层岩性、河流降雨、地震以及植被的关系进行分析,从静态和动态两方面对地质灾害的形成和影响进行探究;最后,以簸箕庄滑坡为例,根据其基本特征,分析其形成机理,提出了滑坡的变形破坏过程,根据现场勘探并结合室内物理力学指数,利用岩土理正、FLAC3D软件分别采用传递系数法和有限差分法对滑坡进行稳定分析和数值模拟。对调查资料的研究分析可知,研究区地质灾害以土质滑坡为主,区域上呈片状、带状分布,具有突发性、群发性和链生性基本特征,主要受降雨影响为主。簸箕庄滑坡数值模拟计算成果跟岩土理正基本相同,结果显示该滑坡在天然状态和饱水状态下,均处于稳定状态,在降雨和地震共同作用下,处于破坏状态。成果表明,降雨是该区域地质灾害形成的主要动态因素,对滑坡稳定性评价中, FLAC3D软件能够更加真实全面地反映滑坡现状并对未来发展趋势加以分析。因此,加强区域降雨量监测,采用FLAC3D模拟软件对陈仓区地质灾害的评估、防治规划具有重要的指导意义。
[硕士论文] 张正
地质工程 长安大学 2017(学位年度)
摘要:延安地区地质环境脆弱,地质灾害频发。尤其是黄土滑坡分布很广,对当地经济发展和人民生命财产威胁很大。延安市老滑坡复活中,以黄土-基岩接触面滑坡最为常见。这类滑坡的黄土基岩接触面倾角缓,一般小于10°,小于或近等于综合内摩擦角,理论上不应该发生滑动,但是却存在很多实例,例如二庄科滑坡、丁家沟滑坡、小砭沟滑坡、王家沟滑坡等。为了对该类滑坡有较全面的认识,本文以小砭沟滑坡为研究对象,对影响该类滑坡稳定性因素进行敏感性分析,并进行模型试验,探索其滑动原因及演化过程。
  本研究主要内容包括:⑴通过均匀设计理论,在不考虑参数相关性的影响下,对影响黄土基岩接触面滑坡稳定性因素进行敏感性分析,采用逐步回归法进行回归分析,并用实例进行验证,最终得出内摩擦角、坡比、坡高为最敏感性因素。⑵利用量纲分析法对模型试验的相似准则进行了推导,以此为基础制作了降雨条件下的延安地区黄土-基岩接触面滑坡模型试验系统,获取了孔隙水压力、垂直方向土压力、水平方向土压力、位移等相关物理量间的关系。⑶通过模型试验得出降雨条件下的该类滑坡地质力学模式为蠕滑-拉裂,滑动过程如下:表层蠕滑→坡脚垮塌→后缘拉裂、中前部产生拉张裂缝→坡面泥流→整体滑移、裂缝扩展→前部受挤压隆起、坡体重心降低。
[硕士论文] 韩莹莹
岩土工程 长安大学 2017(学位年度)
摘要:华严寺地处黄土塬坡,近年来在极端气候条件和人类工程活动的共同作用和影响下,边坡失稳情况严重,滑坡隐患对国家级保护文物和寺庙的安全造成了严重的威胁,引起了社会和新闻媒体的高度关注。单体滑坡,不同于区域滑坡,对其进行风险评价,要应用独特的理论和技巧;同时,华严寺单体滑坡目前欠稳定,因此,必须对它进行风险评价。国内外滑坡灾害风险评估理论与方法为依据,进而归纳概括,对华严寺滑坡进行了系统的风险评价,主要包括分析单体滑坡灾害危险性、承灾体易损性、以及风险估算三部分。
  本研究首先进行野外调查及收集资料,得出滑坡的基本特征,然后以此为基础对华严寺滑坡进行危险性评价,得出在天然、暴雨、地震及暴雨+地震工况下华严寺滑坡的稳定性系数分别为1.01、0.902、0.976和0.824,华严寺滑坡在诱发因素影响下为不稳定状态,同时运用条件分析方法对滑坡发生概率进行了计算,得出华严寺滑坡在诱发因素作用下的发生概率分别为0.551、0.054和0.059;通过运用2D-BLOCK软件模拟华严寺滑坡的失稳破坏,推测了华严寺滑坡的潜在危害规模;接着对华严寺滑坡潜在危害范围内的承灾对象进行了易损性分析,计算出不同种类承灾对象的承灾概率及价值损失率,对承灾对象价值损失进行计算,最后通过单体滑坡灾害风险值估算公式,得出华严寺滑坡在不同工况下的总风险值分别为63.546万元、285.115万元、38.986万元和36.441万元。以华严寺滑坡为例,对单体滑坡存在的风险进行分析和评价,所采用的风险评估方法对于其它单体滑坡灾害的风险评估具有一定的参考价值和借鉴意义,其评估结果及治理建议为景区规划提供参考依据。
[硕士论文] 刘志飞
地质工程 长安大学 2017(学位年度)
摘要:延安市位于黄土高原腹地,区内沟壑纵横,植被稀疏,黄土广泛沉积于侏罗系基岩组成的高低起伏的古地形之上。受降雨及河流侵蚀等因素影响,区内发育着大量滑坡,其中尤以黄土-基岩接触面滑坡规模大,危害严重。随着当地社会经济水平的提高,加之人们对滑坡灾害认识不足,大量的工程建设在老滑坡体上进行,使得老滑坡局部复活形成新的滑坡,威胁着区内人民的生命财产安全。小砭沟滑坡是延安地区众多黄土-基岩接触面滑坡的典例,开展该滑坡形成机制的研究,不仅在理论上有着重要意义,还可为延安地区该类滑坡的防治提供参考。本文在搜集区内资料、现场实地调查、勘探的基础上,进行了相应的室内土工试验、滑坡物理模型试验、数值模拟等,并对小砭沟滑坡的形成机理进行了深入分析。
  本研究主要内容包括:⑴通过对小砭沟滑坡的现场调查、勘探、工程地质测绘等,分析得出小砭沟滑坡按其形成时代不同,可分为小砭沟老滑坡与小砭沟新滑坡。⑵结合小砭沟滑坡的地质环境条件以及小砭沟滑坡的坡体结构,分析得出小砭沟老滑坡的形成主要是受河流侵蚀及降雨的影响,并据此设计了滑坡物理模型试验,再现了老滑坡的形成过程。将试验过程分为坡体软化阶段、蠕动变形阶段、破坏滑移阶段对老滑坡的形成过程进行了分析。⑶小砭沟新滑坡的形成主要是受近期工程建设开挖坡体影响。工程开挖使得产生的卸荷裂隙逐渐扩展,与老滑坡的滑带贯通,形成了一个新的滑面。随着抗滑段土体的开挖,发展成为新滑坡。⑷利用传递系数法及有限差分法对新滑坡开挖过程中的稳定性变化进行了分析,随着开挖的进行,小砭沟新滑坡的稳定性逐渐降低。利用有限差分法对开挖过程中小砭沟坡体位移及土体屈服状态进行了分析,对新滑坡的形成过程进行了深入分析。
[硕士论文] 上官超超
地质工程 长安大学 2017(学位年度)
摘要:合阳县隶属陕西省渭南市,地处陕西省关中地区东部,属于黄土台塬地区。境内黄土分布面积广,沟壑纵横,沟坡坡度大,台塬错落,以及人类工程活动的影响,导致区内地质环境条件较差,致使区内滑坡、崩塌、地面塌陷地质灾害时有发生,严重地威胁当地居民的生命及财产安全,制约了当地经济的长久发展。
  本论文主要依托《陕西省合阳县地质灾害详细调查》项目,以合阳县为研究对象,经过地质灾害详细调查,结合收集的区域地质环境资料,分析得出研究区地质灾害的发育特征、分布规律及其影响因素。通过对国内外关于地质灾害风险性评价的方法及成果的深入研究,基于合阳县1:5万地质灾害详细调查结果,利用层次分析法和模糊综合评判法,评价出研究区的危险性和易损性,最后利用ArcGIS的空间叠加功能,将危险性值和易损性值乘积得到了研究区的风险评价结果。本次论文研究取得了下列成果:
  一、危险性评价:通过对合阳县地质灾害发育特征的深入研究,得出了研究区地质灾害的形成及其诱发因素的7个主要指标,运用层次分析法得出7个评价指标的影响权重值,通过ArcGIS将各个指标量化并归一化,再利用栅格计算器对指标进行叠加计算,最终利用ArcGIS自然间断法将研究区危险性划分为高、中、低、极低四个等级。
  二、易损性评价:结合研究区承载体的特点,分析得出研究区易损性的3个评价指标,以合阳县各乡镇为评价单元,结合收集的各个乡镇的三个指标数据,通过模糊综合评判法对各个乡镇的易损性进行评价,将研究区易损性划分为高、中、低、极低四个等级。
  三、风险评价:将易损性评价四个等级赋值,转化为栅格,运用栅格计算器将危险性评价与易损性评价相乘,得出风险评价结果:高风险、中风险、低风险极低风险。统计各分区的面积并提出一些防治建议。
[硕士论文] 刘沛然
测绘工程 长安大学 2017(学位年度)
摘要:中国地裂缝除在辽、吉、甘、宁、鄂、粤、滇等省有零星分布外,主要集中在大华北平原的百余万平方公里地域内,其范围之广、数量之大、作用时间之长,实属罕见。由于地裂缝灾害具有成灾缓慢、成灾范围大、结构破坏性强且成灾阶段性强等特点,因此,地裂缝灾害是我国重点研究的地质灾害之一。研究地裂缝高精度监测技术及地裂缝成因机理具有重要的现实意义,可为政府部门城市建设、土地规划利用以及国家重大工程建设的优化设计、安全保障及节约工程费用提供技术支撑。
  本文所选研究区域位于河北省邢台市隆尧县,该地区发育着河北平原规模最大的地裂缝—隆尧地裂缝。由于隆尧地裂缝对当地城市建设,农业生产,人民生活带来巨大的损失。本文基于InSAR技术对隆尧地区进行大范围地面沉降及地裂缝监测。主要研究内容及成果如下:
  (1)对PS-InSAR形变监测中的StaMPS技术特点及具体参数进行了分析,详细论述了相位稳定性估计,PS点选取与形变估计的方法。本文首先采用振幅离差指数阈值法和相位稳定性估计确定PS候选点,对PS候选点进行分析和提取后。再对DEM误差、大气延迟、空间视角误差进行剔除,得出最后的数据处理结果。并对数据处理中不同参数的选择给出了建议。
  (2)利用覆盖河北邢台市的16景Envisat数据和15景ALOS数据,采用PS-InSAR技术进行监测,分别获取了研究地区的年均形变速率。并提取研究区域特征点进行形变时间序列分析,并对地裂缝进行了剖线分析,结合河北断裂带地质构造资料分析,结果显示隆尧地裂缝受到隆尧断裂带以及区域地下水开采的影响。
  (3)对高分辨率TerraSAR数据特点进行了详细介绍,并利用8景覆盖隆尧县-任县的TerraSAR数据,分别采用PS-InSAR技术和SBAS技术对该地区进行形变监测,分别得到该地区年均形变速率和形变时间序列结果。并对隆尧地裂缝水准剖线结果进行比较,验证了InSAR监测结果的可靠性。
[硕士论文] 景博
地质工程 长安大学 2017(学位年度)
摘要:甘肃陇南地区受喜山运动影响,区内新构造活动强烈,是我国滑坡灾害密集活动区区之一。郭家坡滑坡是其中比较典型的一个,且郭家坡村建造于滑坡体上。因此,本文以郭家坡滑坡为研究对象,对滑坡发生的工程地质条件、成因机理和稳定性进行了定性和定量分析研究,为当地滑坡稳定性评价提供理论借鉴,同时对于保障郭家坡村民的人身财产安全具有重要现实意义。论文主要研究结论如下:
  (1)郭家坡滑坡长950~1100m,平均宽750m,体积约3750×104m3,为一特大型堆积体滑坡。坡体表面被纵向冲沟切割,后缘黄土拉张裂缝发育。滑体物质主要为残坡积碎石土夹含砾黄土状土和强风化灰岩与板岩,滑床为板岩与灰岩互层。滑坡共发生过四次滑动,第一次为斜坡整体性滑动,第二次为滑坡后缘局部滑动,第三次为汶川地震时滑坡后壁的浅层滑动,第四次为滑坡前缘人工削坡和降雨造成的滑动。
  (2)综合分析研究表明,强烈的构造活动形成了该区滑前的高陡斜坡和裂隙发育的地层,集中降雨和人类工程经济活动等在斜坡表面产生了较厚的残坡积层和强风化破碎岩体,进而斜坡岩土体很可能在武都南大地震的强烈震动下松动、破碎,受重力和地震力的双重作用发生大规模的滑动,并造成白水江的改道。汶川地震和降雨又造成滑坡后缘陡壁的二次滑动。
  (3)运用极限平衡法和有限元法分析了滑坡的稳定性,结果表明滑坡中前部的堆积体在天然、降雨饱和与地震烈度小于 IX度工况下均处于稳定状态,而滑坡后缘陡壁在降雨饱和与地震烈度VIII度时处于不稳定状态,存在进一步滑动的趋势。
  (4)分析计算表明,后期地震作用造成的潜在滑动区位于滑坡后壁顶部,方量约164×104m3,威胁范围在下滑方向504m内;而集中降雨作用引起的潜在滑动区位于滑坡后缘中上部,方量约96.5×104m3,威胁范围在下滑方向206m内。在潜在滑坡的威胁范围内应采取必要的防灾减灾措施。
[硕士论文] 曾金
地质工程 长安大学 2017(学位年度)
摘要:岚皋县魏家院子滑坡是典型的堆积层-基岩接触面滑坡,该滑坡严重威胁着周边人民群众生命财产安全。目前工程界对滑坡稳定性评价一般以滑带土的抗剪强度指标为依据,但是堆积层—基岩接触面滑坡受下伏基岩及上覆土体的双重控制,它的变化特征及形成规律有别于一般滑坡,所以选用常规的岩土体参数作为治理工程的设计指标是不够全面的。因此,研究该滑坡的变形特征及形成机理对治理工程措施的比选,优化工程治理资金使用比例,促进当地经济发展具有很重要的意义,该研究对同类型滑坡的勘察设计也具有一定参考价值。-本文通过现场勘查、室内试验、小型物理模型试验及数值模拟等多种方法,研究了该滑坡的变形特征,岩土体物理力学性质及降雨条件下滑坡对降雨入渗的响应特征,通过对岚皋县魏家院子滑坡的二维数值模拟,揭示其变形破坏机理。
  本研究主要内容包括:⑴通过现场勘察,查明了滑坡区地形地貌、岩土体类型、地层结构等工程地质条件及变形破坏特征。⑵通过室内试验对滑坡区的滑体土及基岩物理力学性质进行了研究,测得了评价该滑坡体相关的参数,得出了含水率对岩土体强度的影响关系曲线,为后续的物理模型试验、数值模拟及揭示形成机理奠定了基础。⑶通过物理模型试验及数值模拟,分析总结了降雨入渗对边坡稳定性影响及变形破坏的响应特征。⑷通过对岚皋县魏家院子二维数值模拟,分析比对天然工况和暴雨饱和工况下的应力应变状态,揭示了该滑坡的形成机理。认为典型的堆积层二元地层结构是该滑坡形成的决定性因素,降雨入渗导致水流在基岩面附近富集是该滑坡发生的重要诱发因素。这两种因素耦合作用的结果导致了该滑坡的形成。
[硕士论文] 张记军
地质工程 长安大学 2017(学位年度)
摘要:近年来,随着我国基础建设和资源开采的大力发展,人类工程活动对环境的破坏日益加剧,随之发生的崩塌、滑坡、泥石流等地质灾害严重危害着人们的生命财产安全,制约着我国经济的发展。而汾阳市地处吕梁山东麓,由于特殊的地质环境条件,使得该区地质灾害极为发育。本文依托“汾阳市地质灾害详细调查项目”,在野外全面系统的调查和室内资料综合整理的基础上,系统分析了汾阳市的地质灾害发育特征、分布规律及其危害性,总结归纳出汾阳市地质灾害的形成条件和影响因素,然后在GIS技术的支持下,采用模糊综合评判法和 Logistic回归分析模型两种方法对汾阳市地质灾害危险性进行分区评价,旨在为汾阳市地质灾害防灾减灾提供更有效的、更科学的依据。
  本文研究的具体内容如下:
  (1)通过对汾阳市地质灾害资料的收集和野外调查数据的统计分析,深入研究汾阳市的地质灾害的发育特征、分布规律及危害性,总结出汾阳市地质灾害的形成条件和影响因素。
  (2)依据地质灾害详细调查的数据和DEM(数字高程模型),建立地质灾害评价因子体系并进行量化。建立了灾害点密度、灾害点面积密度、坡高、坡型、坡度、地质构造、岩土体类型、人类工程活动及降雨9个因素构建地质灾害危险性评价体系。同时运用Arcgis的水文分析功能构建斜坡单元作为汾阳市地质灾害危险性区划的评价单元。
  (3)在地质灾害危险性区划评价方面,本文采用模糊综合评判和Logistic回归分析两种方法,依靠GIS技术,得到两种不同的评价结果。经对比分析两种区划的评价结果,取更为精准、更接近实际情况的结果作为汾阳市地质灾害危险性分区评价的依据。
  (4)在地质灾害危险性分区评价的基础上,为汾阳市地质灾害的防治提供全面的、科学的、有效的建议。
[硕士论文] 姚佩超
测绘工程 长安大学 2017(学位年度)
摘要:随着全球卫星导航定位系统的快速发展,位置服务已经应用于社会生活的方方面面,人们对高精度的定位需求也越来越强烈。随着网络 RTK定位技术的快速发展与普及,高精度定位已经被应用在多个领域,尤其是在灾害监测、大气探测等领域应用广泛,然而这些应用领域需要大规模的布设站点。但是常用的双频接收机成本较高,限制了 GNSS技术的推广应用。本文针对目前高精度大规模应用中的成本问题,研究了北斗/GPS单频逆向网络RTK定位算法,设计与实现了基于GNSS的地质灾害实时监测与预警软件。本文的主要研究内容和成果如下:
  (1)针对北斗/GPS组合定位中涉及到的时空基准统一问题,本文详细介绍了北斗/GPS定位中常用的时间系统和坐标系统,并给出了北斗/GPS在组合导航定位中时间系统与坐标系统基准统一的方法。
  (2)对于网络 RTK定位中涉及到的数据预处理问题,将数据预处理分为粗差的探测与剔除和周跳的探测与修复两部分。详细介绍了常用的粗差探测与剔除方法,特别是针对周跳的探测与修复问题,介绍了单频数据常用的高次差法、多普勒观测法、一种自适应滤波法。并对高次差法和多普勒观测法进行了算例分析,得出了两种方法适用的条件。
  (3)对利用网络 RTK技术实现高精度定位的算法作了详细阐述,主要包括双差观测方程的建立及线性化、模糊度浮点解的求解及利用LAMBDA算法固定模糊度等所涉及的算法。针对单频接收机定位中的电离层延迟改正方法,介绍了网络 RTK中双差电离层延迟改正数的生成方法。
  (4)最后利用 C#语言,设计与实现了基于 GNSS的地质灾害实时监测与预警软件,从软件的总体设计方案、数据存储形式及功能模块实现等方面做了详细介绍。针对变形监测海量的数据特点,提出了文件及数据库的存储形式,方便数据的管理。并利用实测数据,对软件算法的正确性进行了验证并给出了定位结果的精度。
[硕士论文] 李博
地图制图学与地理信息工程 长安大学 2017(学位年度)
摘要:数据挖掘是当前GIS领域的热门话题,如何从海量数据中高效的提取信息是研究者普遍关注的问题。挖掘方法的选取,对数据挖掘的效率和结果的可靠性将起到决定性的作用。在地质灾害的易发性评价当中,如何从纷繁复杂的影响因素中选取指标,建立的提标体系是否合理,直接关系着评价结果的好坏。因此,选取合适的方法,挖掘出影响地裂缝生长与发育的因素,建立指标体系,从而得出对实际生产生活有指导意义的地裂缝易发性评价结果是非常必要的。本文对基于缓冲区的空间协同定位选取指标的方法进行易发性评价探索。首先,选取有代表性的渭河盆地地裂缝,将其应用到易发性评价指标体系建立中;然后,结合层次分析法,获得研究区的地裂缝易发性区划;最后运用传统方法建立指标体系生成的评价结果进行对比,对地质灾害评价指标体系的建立进行了有效性探究。
  本研究主要内容包括:⑴通过勘探、野外调查以及相关文献资料的搜集,概括总结了渭河盆地地区的自然地理、气象水文、地形地貌、地层岩性、地质构造和水文地质的特点,以及该地区地裂缝的分布、特点及危害方式。⑵以渭河盆地地裂缝作为研究对象,把各影响因子概化为点、线、面对象,并以地震点和断层数据为例,利用把缓冲区和空间协同定位结合的方法,从理论的角度,判断其对地裂缝形成与发育的作用程度,并结合相关勘探数据、文献资料,得出断裂对地裂缝的生成和发育起到主控作用,但地震只是诱导因素,加速了地裂缝的生成发育。⑶分别以缓冲区的空间协同定位的方法和传统方法建立渭河盆地地裂缝易发性评价指标体系,运用层次分析法确立各因子权重、评估模型,在ArcGIS中通过栅格计算得到易发性分级区划,通过评价结果对比,得出新方法与渭河盆地的实际情况吻合度更高。进而表明运用基于缓冲区的空间协同定位方法建立灾害易发性评价的指标体系的可行性。
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