黄土古老滑坡原始地形恢复方法及其应用研究
作者单位：防灾科技学院
学位级别：硕士
导师姓名：薄景山;盛俭
授予年度：2021年
学科分类：081803[工学-地质工程] 08[工学] 0818[工学-地质资源与地质工程]
摘 要：黄土高原地处我国南北地震带和青藏高原北缘地震带上,地质构造复杂,新构造运动活跃,地震活动频繁,强烈地震多发,特大地质灾害发育。历史地震资料显示,黄土地区历次特大地震都诱发了大量的黄土地震滑坡,造成了重大的人员伤亡和经济损失。开展黄土地震滑坡研究有助于减轻黄土地区的地震灾害,对加速黄土地区的城镇化进程和“一带一路倡议的深入发展具有重要的理论和实际意义。由于气候原因,这些历史地震所形成的滑坡都保留下了较完整的滑坡地貌形态,为黄土地震滑坡研究提供了珍贵的野外现场资料。由于无法获取这些滑坡滑动前的地形资料,给黄土地震滑坡的研究带来了一定困难,恢复古老滑坡原始地形是研究黄土古老地震滑坡的基础。因此,黄土古老滑坡原始地形恢复方法的研究是当前黄土地震滑坡研究的热点问题,受到学术界的广泛关注。本文在古老滑坡现存地形资料的基础上,基于滑动前后滑坡体体积相等的原则,利用三维曲面插值等技术提出了一种黄土古老滑坡原始地形恢复方法,并利用统计获得的黄土塬、梁、峁的自然斜坡坡度以及滑坡稳定性计算的结果验证了滑坡原始地形恢复结果的合理性。完成的主要工作和取得的研究成果如下:1.分析了黄土的地貌特征,统计了坡度与坡向的分布规律分析和总结了黄土塬、梁、峁三种黄土地貌单元的地貌特征,根据黄土塬、梁、峁的地貌特征,利用91卫图助手软件采集了600组黄土地貌单元数据,其中,塬、梁、峁各200组。通过利用Arc GIS软件的3D Analyst功能对600组黄土地貌单元数据的坡度与坡向进行提取和统计分析,给出了黄土塬、梁、峁各自的坡度分布范围和坡向分布特征。2.采集了滑坡地形资料,确定了滑坡地形要素以1920年海原8.5级特大地震在宁夏西吉县三合村潘沟组形成的1号滑坡为例,利用91卫图助手软件,按照一定的采样间隔分别采集了滑坡后壁、滑坡体、滑坡后缘等滑坡基本要素的地形数据。在此基础上,结合滑坡野外调查的经验,提出利用滑坡两侧壁最底端位置的连线确定滑坡剪出口的位置,并根据滑坡剪出口与滑坡后缘、滑坡两侧壁边界线所形成的闭合界线确定滑坡的原始周界。同时,结合滑坡现有地形采样点数据,利用三次样条插值和三维曲面插值等技术确定滑动面的位置;在已知滑动面的基础上,结合已有的滑坡地形资料,提出了一种滑坡体体积快速估算的方法。3.提出了一种黄土古老滑坡原始地形恢复的方法在滑坡地形资料的基础上,基于滑坡体的体积在滑动前后应该相等的原则,在MATLAB软件平台上采用样条函数插值以及三维曲面插值等方法和技术提出了一种黄土古老滑坡原始地形恢复方法。利用该方法完成了对三合村潘沟组一号滑坡原始地形的恢复,并根据滑坡所处的黄土地貌单元的位置,利用黄土塬、梁、峁的坡度分布范围对恢复结果的合理性进行初步验证和范围控制。4.利用实例验证了本文地形恢复方法的合理性根据三合村潘沟组1号滑坡原始地形的恢复结果,建立相应的斜坡计算模型,利用Geostudio软件对其稳定性进行数值模拟分析。在分析的过程中,利用该软件的SIGMA/W、SLOPE/W、QUAKE/W模块分别对斜坡进行了静力稳定性分析和动力稳定性分析。滑坡稳定性的分析结果验证了恢复方法的合理性。本文还利用拟静力分析方法反演了斜坡失稳的最小水平地震动峰值。
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