正断型隐伏地裂缝破裂扩展活动速率效应研究

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1、分类号:P64210710-2015126082硕士学位论文正断型隐伏地裂缝破裂扩展活动速率效应研究韩文卿导师姓名职称卢全中教授申请学位级别工学硕士学科专业名称地质工程论文提交日期2018年5月30日论文答辩日期2018年6月9日学位授予单位长安大学TheEffectsofactivityrateonPropagationofBuriedGroundFissuresADissertationSubmittedfortheDegreeofMasterCandidate：HanWenqingSupervisor：Pr

2、of.LuQuanzhongChang’anUniversity,Xi’an,China论文独创性声明工作所取得的成本人声明：本人所呈交的学位论文是在导师的指导下，独立进行研宄果。除论文中己经注明引用的内容外，均己，对论文的研宄做出重要贡献的个人和集体在文中以明确方式标明。本论文中不包含任何未加明确注明的其他个人或集体已经公开发表的成果，本声明的法律贵任由本人承担。论文作者签名：棘年（月７曰论文知识产权权属声明。本人在导师指导下所完成的论文及相关的职务作品，知识产权归属学校学校享

3、有以任何方式发表、复制、公开阅览、借阅以及申请专利等权利。本人离校后发表或使用学位论文或与该论文直接相关的学术论文或成果时。，署名单位仍然为长安大学（保密的论文在解密后应遵守此规定）７辦论文作者签名：年日制７爻爾导师签名；年月曰＾＾＾摘要地裂缝是人类社会发展中遇到的另一个独立于滑坡、泥石流、崩塌、地面沉降、地面塌陷的自然灾害问题，它既是地球表面的一种浅层破裂现象，又是一个受多种复杂因素制约和影响的地质灾害问题。目前已查明或出露的地裂缝大都是地表裂缝，事实上隐伏地裂缝的数量更多、范围更广

4、，不同隐伏地裂缝活动速率对这些隐伏地裂缝破裂扩展所导致的灾害特征、经济损失、社会效应也可能会有较大区别。本文在收集整理西安地裂缝概况、活动规律资料的基础上，开展了2组不同活动速率的隐伏地裂缝破裂扩展物理模型试验，并通过PFC2D离散元数值模拟软件展开了4组不同上覆土层厚度和差异活动速率影响的数值模拟试验，取得的主要成果如下：１、通过收集整理已有西安地裂缝运动特征、活动特征资料，绘制了西安地裂缝活动速率与影响带宽度关系图。２、开展了两组不同活动速率的隐伏地裂缝破裂扩展物理模型试验。试验发现隐伏地裂缝快速（塌陷）活动

5、时，反倾裂缝的倾角大，扩展宽度、影响带和破碎带宽度窄，破碎程度小，随着隐伏地裂缝上部土体塌陷后，土体上下盘中的竖向应力和水平应力先小幅下降，随后又开始缓慢增加，最后达到土体自重应力状态；在地表位移上表现为竖向沉降和水平张引同时发生，水平张引约占竖向沉降量的2/3。隐伏地裂缝慢速活动时，反倾裂缝扩展的倾角小，扩展宽度、影响带和破碎带宽度较宽，破碎程度大，直立裂缝发育深；随着隐伏地裂缝开始活动，土体上盘的竖向应力和水平应力缓慢增加，下盘的竖向应力和水平应力缓慢减小，裂缝停止活动后，达到土体自重应力状态；在地表位移上主

6、要表现为竖向沉降，水平张引量微弱。３、展开了4组差异活动速率、差异上覆土层厚度的数值模拟试验。试验结果显示：当隐伏地裂缝快速活动时，反倾裂缝扩展角较大，当隐伏地裂缝慢速活动时，反倾裂缝扩展角较小，该结果与物理模型试验结果一致；隐伏裂缝快速活动时，当模型上覆土体较薄时，模型上盘土体的竖向应力变化过程为压应力—拉应力—压应力；而当隐伏裂缝慢速活动时，上盘的竖向应力始终为压应力。4、基于最大周向拉应力强度因子理论，解析了隐伏裂缝活动时反倾裂缝的起裂角度与隐伏裂缝活动速率的关系，即隐伏裂缝快速活动（塌陷）时，反倾裂缝起裂

7、角度大，慢速活动时，起裂角度小。关键词：地裂缝，破裂扩展，活动速率，物理模型试验，PFC2D数值模拟IAbstractThegroundfissureisanothernaturaldisasterwhichisindependentoflandslide,debrisflow,collapse,landsubsidenceandlandsubsidenceinthedevelopmentofhumansociety.Itisakindofshallowrupturephenomenonontheearth'ss

8、urfaceandageologicalhazardphenomenonrestrictedandinfluencedbymanycomplicatedfactorsaswell.Atpresent,mostofthegroundfissuresthathavebeenidentifiedorexposedaresurfacecracks.Infact,thenumber