泾阳东风滑坡运动过程模拟.docx

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泾阳东风滑坡运动过程模拟东风滑坡位于泾河南塬，该处是关中盆地黄土滑坡灾害最为严重的地区之一，也是泾阳县农业较为发达、人口集中的区域，经济地理位置重要。为此，本文拟用LS-RAPID软件还原并模拟已发生的泾阳东风滑坡的整个滑动过程，从而反演出土的粘聚力和内摩擦角等参数，就可以用这些反演的参数来计算该区域滑坡的滑距和滑速，预测该区内潜在滑坡的致灾范围，为规划选址提供参考，也可提前治理滑坡隐患处，尽量减少灾害的发生和人员的伤亡。1.东风滑坡的地形地貌东风滑坡后壁到前缘长度360m，最大宽度536m，厚度3～15m，体积约99.6万m3，堆积面积（比原地形多出的面积）86734m2，最大水平滑动距离252m。滑之前斜坡高度70m，坡角50°。坡顶黄土塬上距边缘38m处有一小型引水渠通过。2.基本假定由于滑坡的运动通常体现介质的连续性和密度的不变性，特别是高速滑坡，甚至呈现碎屑流动性，基于此，Sassa提出可将滑体认为是不可压缩流体，并进行以下假设，提出滑坡运动的地质模型[1-3]。（l）假设把滑坡土块的运动当做非压缩性液体来计算，且认为滑坡土块是由内部拥有摩擦角的粒子构成的液体。滑坡土块的运动遵守连续运动方程和动量守恒方程。（2）运动中的垂直方向的流动与水平方向的流动相比较，垂直方向对于灾害波及范围没有太大的影响，因此可以假定不考虑垂直方向的流动。3.模型建立4.模拟参数选取取滑带土做重塑试样，做完全排水反复剪试验，试样分为天然和饱水两种状态。由于滑坡滑动将土体结构破坏，所以其粘聚力c值较小，但不为零，根据实验结果选取其值为0.9，值也是在实验测得的数据范围中选取得到。稳态抗剪强度τss是指在完全不排水的稳定状态下土的抗剪强度，它的值是由环剪试验得到的。土柱侧压力系数，取值范围0～1，表示滑体的液化程度。k值越大表示滑体液化程度越大，当k=1时，滑体完全液化，完全具有了水的流动性；当k=0时完全没液化，比如固体滑坡。其选值也是根据经验及模拟结果的不断调试得到的。孔压系数Bss是反映土体饱和程度的指标，是一个经验参数，取值范围见表2。5.滑坡模拟把滑坡恢复成滑动之前的地形及滑动面的位置后，将区域横向分成79×50等间距的网格，横向和纵向间距均为10m。用LS-RAPID软件模拟滑动过程：首先将网格各节点的高程数据（包括滑前各节点高程和滑面节点高程）导入，其次输入选定的参数，最后即可开始模拟。软件自动计时，同时显示该时刻的最大滑距和最大滑速。模拟进行到27s后，滑动停止。停止后堆积形态与实测形态基本相似，堆积面积86841m2，最大宽度540m，最大水平滑距255m，实际的堆积面积86734m2，最大宽度536m，最大水平滑距252m。所以从形态，堆积面积、最大宽度、最大水平滑距上，模拟的结果都和实测滑坡十分接近（如图1），故以上给出的模拟参数是合理的。6.东风滑坡模拟滑速分析最大速度虽然不能代表平均速度的大小，但是可以反映平均速度的变化趋势，图2是滑体所有条柱中的最大速度在滑动过程中的变化曲线。由图可以看出，速度增长的很快，增大到峰值后开始波动下降，最大速度波动较大，但是波谷点几乎成一条直线，持续下降，与后一阶段的直线相连，斜率几乎相等，这表示下降的速率几乎相等。这一变化趋势表明滑道上各点的摩擦系数基本相等。图2东风滑坡模拟滑动过程中最大速度的变化曲线图滑坡后缘、中部和前缘土体的速度趋势显示速度先急剧增大再逐渐减小至零，依时间来看，滑坡后缘最先开始滑动，前缘最晚启动，这些都符合滑坡运动特点，即在重力作用下，物质由高处向低处滑动的特点。参考文献：[1]Vicente Medina，Marcel Harlimann，Allen Bateman.Application of FLATModel，a 2D finite volume code，to debris flows in the northeastern part of the Iberian Peninsula[J].landslides，2008，5：127～142.[2]李先华，陈晓清，胡凯衡，等.GIS支持下的滑坡运动过程数字仿真[J].岩石力学与工程学报，2001，20（2）：175～179.[3]田金华.滑坡可视化技术研究―滑坡体地面和滑动面3-D可视化模型[D].武汉：武汉理工大学，2004.