复杂滑坡三维离散建模方法及其在茂县滑坡中的应用

滑坡灾害调查发现,对于大型的高速远程滑坡,其堆积体中往往存在大粒径颗粒在上、小粒径颗粒在下的反粒序堆积现象。为了揭示大型滑坡反粒序堆积现象的机理和影响因素,借助离散元数值分析方法,研究分形维数、滑坡体积以及加速区长度对滑坡体内不同粒径颗粒移动过程的影响规律,并对鸡尾山滑坡进行模拟,分析其堆积体中反粒序堆积结构的形成原因。结果表明：滑坡体在滑动过程中因发生颗粒破碎而形成不同粒径大小的颗粒,在颗粒分选机制作用下,小粒径颗粒通过颗粒间的孔隙向滑坡体下方移动,大颗粒在剪切作用下越过小颗粒向滑坡体上方移动,最终在滑坡堆积体中形成反粒序堆积结构。颗粒分选过程主要通过动力筛分作用和剪切作用进行,其作用力大小与颗粒粒径大小和颗粒受到的上覆压力有关,分形维数越大、上覆压力越大,颗粒分选程度越小,反粒序堆积现象越不明显。     

四川茂县新磨村高位滑坡铲刮作用分析

2017年6月24日,四川省茂县叠溪镇新磨村发生高位顺层山体滑坡,滑动高差达1 160 m,滑动平距约2 200 m。该滑坡的滑动方量巨大,与其滑动过程中产生的铲刮效应有关。为分析其铲刮效应,文章通过现场调查、遥感影像解译和无人机航拍图像,确定该滑坡的滑动全过程为:多次历史地震造成滑坡源区岩体结构破碎,降雨沿顶部裂隙入渗导致水压力增大及石英砂岩中的薄层板岩软化,在长期疲劳效应下斜坡上部岩体最终发生滑动;上部滑体在运移过程中,对斜坡中部浅表风化层、部分基岩及下部老滑坡堆积体进行铲刮并重新堆积。采用Rockfall软件模拟源区滑体的运动路径、速度与能量,结果表明:在碎屑流区和老滑坡堆积区都存在明显的集中铲刮作用,整个滑坡的高危险区也主要位于该区域,所以危险性分区可代表不同滑坡区域的铲刮程度。计算得两个区域的铲刮方量分别为4.9×106,4.38×106 m3,滑坡总方量为13.35×106 m3。该模拟和计算方法迅速有效,可为以后类似滑坡的应急、救灾和铲刮方量计算提供参考。     

云南省彝良县麻窝滑坡危害范围三维数值模拟分析

滑坡失稳后的危害范围是危险区划分的重要依据, 也是开展滑坡预测和防治的基础。本文结合具体滑坡实例, 建立大型离散元3DEC数值模型对麻窝滑坡危害范围进行模拟分析。结果表明:麻窝滑坡变形破坏后的危害范围在滑体左侧(面向坡外)105m, 滑体右侧65m, 距滑坡纵向水平距离345m。从速度监测数据显示, 滑体通过剪出口后, 其横向运动的速度量值不大, 滑体总体的运动趋势是向下与向前。相比滑坡前缘和后缘, 中部速度更大, 更有可能远距离滑动。该研究成果可对当地防灾减灾决策提供理论依据, 因此, 建议位于滑坡下游缓坡段248～315m麻窝凼村庄搬迁或修建拦石墙等支挡措施。     

三维大规模滑坡离散元建模与模拟研究——以茂县新磨村滑坡为例

数值模拟是研究高速远程滑坡的重要手段。本文以茂县新磨村滑坡为例,提出一种三维大规模滑坡离散元建模与数值模拟方法。基于离散元法宏微观转换公式和数值模拟测试,快速得到与滑坡体砂岩力学性质类似的离散元堆积模型。并结合滑坡数字高程数据和地层信息,建立起符合滑坡实际地层条件和岩体力学性质的三维离散元薄壳模型,模拟了新磨村滑坡启动、高速下滑和堆积的全过程。模拟结果与实际的滑坡堆积体在形态和分布上非常相似,并且模拟的滑坡速度场变化特点和时间范围与理论估算与实测地震信号较为一致,验证了数值模拟结果的可靠性和方法的有效性。论文共享了数值模拟源代码,可快速构建三维滑坡数值模型,为高速远程滑坡的数值模拟研究和相应灾害范围评估提供一个可选的方法。     

2013年1月11日云南镇雄赵家沟特大滑坡灾害研究

2013年1月11日,云南镇雄发生滑坡,滑程近800m,堆积体积约40104m3,赵家沟村民小组60多间房屋被毁, 46人遇难。本文对旱季期间少遇的镇雄赵家沟特大滑坡灾害原因进行了现场调查,运用有限元法分析了久雨和采矿条件下滑坡失稳机理。从地质上,滑坡位于乌蒙山区常见的煤系地层区,上部为陡倾的三叠系中统灰岩、白云岩,中部为相对较陡的三叠系下统砂页岩地层,下部为平缓的二叠系上统页岩、泥岩地层,局部含煤,具有上硬下软的工程地质结构和上部富水下部隔水的水文地质结构,极易形成滑坡地质灾害。在地形上,形似靴状地形,上部陡峭地形导致山体易于失稳,而中下部开阔伸展良好的沟谷提供了远程的运动条件,较大的势能向动能的转化,容易形成高速远程滑动,造成严重的损失。可将滑坡区分成滑坡源区、铲刮与堆积区、滑覆成灾区3部分,其中,高速飞行的滑体直接滑覆了赵家沟村民小组数间民房,同时,其余抛散的滑坡体沿低缓沟谷部位液化滑动冲埋多间村民房屋,成为特大灾害发生的重要原因。有限元模拟结果表明:堆积层斜坡的地下水位上升,可使赵家沟滑坡稳定系数降低10%以上,说明对位于陡坡沟谷中的残坡坡积物来说,持久小雨也可触发滑坡失稳; 由于滑坡下部煤层较薄,顶板地层完整且距滑床厚达200多米,在20世纪60～70年代小煤窑开采情况下,对滑坡变形失稳没有明显影响。通过此次特大滑坡引发的社会问题,作者提出了加强特大地质灾害公共危机管理科学应对、加强煤系地层地区高速远程滑坡早期识别与风险管理和加强复杂地质灾害防灾专业知识培训的建议。     

贵州水城“7.23”高位远程滑坡冲击铲刮效应分析

以2019年贵州水城“7.23”滑坡为例,采用现场调查、无人机航测和数值模拟技术,分析了滑坡的运动过程和冲击铲刮特征,结果表明：（1）水城“7.23”滑坡属典型的高位远程滑坡,滑体高位启动后冲击下方凸起山脊,铲刮地表残坡积土层,并解体形成碎屑流,最大铲刮深度可达11 m;（2）模拟结果显示,滑坡运动最大速度为30 m?s-1,最大动能达8 900 kJ,铲刮体积达46×104 m3,最终体积为116×104 m3,灾害放大效应明显;（3）水城滑坡的冲击铲刮过程可分为冲击嵌入→剪切推覆→裹挟混合三个阶段。     

三维地质建模方法在复杂断块油气藏研究中的应用

断块油气藏断层发育,构造复杂,应用确定性地质建模技术可实现构造模型的三维可视化.通过对油气藏顶底层面断层线的精确编辑,实现油气藏内部断层之间复杂的切割关系,从而形成油气藏精确构造模型,解决了内部被多条断层切割的复杂油气藏构造建模研究过程中回避内部断层的缺陷.该技术可以建立油气藏精确构造模型,并在梨树断陷河山地区地震反演的应用中取得了较好的效果.     

应用MATLAB接口程序建立复杂地质体FLAC3D模型

FLAC3D非常适合于模拟大变形问题,尤其在材料的弹塑性分析、大变形分析以及模拟施工过程等领域有其独到的优点,但是FLAC3D非完全可视化的建模方式和网格划分方法大大限制了FLAC3D的通用性。通过编写MATLAB接口程序生成FISH脚本程序,完成了复杂地质体的建模,并以天子庙隧道为例说明建模的可行性与高效性。     

基于三维激光扫描技术的复杂三维地质体建模方法

FLAC3D平台下前处理阶段复杂地质体三维数值计算模型的建立一直是岩土工程数值模拟工作者面临的难题,而三维激光扫描技术在获取复杂物体的精细空间数据的方面具有独特的优势。因此,本文提出以逆向工程为过渡平台实现复杂三维地质体FLAC3D数值模型的构建。利用三维激光扫描技术精细几何数据的获取功能,对复杂三维地质体空间形状几何信息进行提取;利用Geomagic Studio良好的点云数据处理及曲面建模功能,准确地重构了复杂地质体的CAD曲面模型;利用Hypermesh强大的几何处理能力及网格划分能力,将复杂地质体的CAD曲面模型进行实体化和网格化;最后由FLAC3D软件内嵌的Fish语言编制的文件转换为FLAC3D能够识别的文件格式,从而实现了该软件前处理过程中复杂三维地质模型的高效、精准的建立。结合工程实例,对该方法的可行性与仿真效果进行了检验。结果表明该方法具有方便、快捷、合理且实用性强的优点。     

复杂巨型滑坡形成机制三维离散元模拟分析

滑坡位于金沙江下游某拟建的大型水电站库区左岸,距坝址较近,总体积约为2 560万m3,属特大型滑坡,其稳定与否将直接威胁到大坝安全和水库正常运营。由于滑坡成因复杂,对其进行合理评价和科学预测尚有困难。为此,结合野外详细勘查资料的分析,对其形成机制进行了定性分析,认为主要以滑移-弯曲型为主,局部可能存在滑移-拉裂或蠕滑-拉裂变形。在此基础上,运用三维离散元数值模拟分析方法,再现了其变形破坏演化过程,进一步证实了其滑移-弯曲型变形破坏机制,很好地解释了主滑带低于现今河床、主滑体南侧边界比较模糊等原因,从而为其发展演化趋势、稳定性和危害性评价提供了有力依据。     

初探IDL在地质三维建模中的应用

IDL(Interactive Data Language)交互式数据语言是进行二维及多维数据可视化分析及应用开发的理想软件工具.随着计算机软硬件水平的提高和各种"数字化"概念的提出,对地质体的三维建模需求也越来越迫切.文章旨在通过利用IDL对一包含4个钻孔和两套地层的地质空间的三维建模过程,初步探讨IDL在地质三维建模中的应用.     

PFC滑坡模拟二、三维建模方法研究

滑坡运动过程模拟避免了试验尺度与监测手段的限制,可以详细观察破坏过程,是定量评估滑坡灾变风险的重要研究手段。开展滑坡运动过程模拟的首要工作是建立滑坡模型。颗粒流程序（PFC) 虽然是滑坡运动过程模拟应用最广泛的程序之一,但在建立滑坡模型的前处理方面较弱,使得其在滑坡运动过程模拟中的推广应用受到限制。对此,本文指出了Ball-Ball和Ball-Wall两种建模方法的适用性、优缺点及滑体滑床边界确定方法,并以2014年地震触发的红石岩滑坡为例,以Brick填充法为基础,从获取地形数据、确定滑体和滑床区域、建立滑体和滑床几何模型、生成颗粒模型4个步骤出发,提出了基于数字等高线地形图建立PFC二、三维复杂滑坡模型的前处理方法,弥补了PFC软件前处理的不足,从而为今后基于PFC的滑坡运动过程模拟提供有益的帮助。     

基于逆向工程的三维复杂地质体精细建模及ADINA前处理在FLAC3D 建模中的应用

逆向工程技术作为一门新兴学科在复杂模型建模方面具有独特优势,并在许多领域得到了广泛的应用,在此基础上本文首次提出了基于逆向工程的三维复杂地质体精细建模技术,使得建立模型达到既可视又可算的目的。利用现行大型通用有限元仿真平台(ABAQUS,AD INA,ANSYS等)良好的网格划分功能且具有与CAD /CAM软件有着良好的接口这一优点,对模型进行网格划分,然后转换为FLAC3D能够接受的格式,从而克服了FLAC3D在前处理建模方面的不足。以AD INA为例对相应的接口程序开发过程进行了阐述,将上述技术方法应用于工程实例,取得了很好的效果。     

城市三维地质建模及其在城镇化建设中的应用

城市是建设在地质体之上的,这就注定城市的建设发展离不开地质工作的支撑。城市三维地质建模是三维信息技术在城市地质领域的一个典型应用,可大大提升城市地质调查成果的表达方式,提高城市地质资源环境的评价预测能力,对中国正在大力实施的城镇化建设具有重要支撑作用。对城市三维地质模型进行了分类,分析了城市三维地质模型的特点;研究了城市三维地质模型的构建,并对城市三维地质结构模型的构建进行了详细阐述;以北京市为例,给出了城市三维地质建模服务城市规划、地铁隧道选线施工、新城建设、重点工程选址、资源开发等方面的应用实例。     

城市三维地质建模及其在城镇化建设中的应用

城市是建设在地质体之上的,这就注定城市的建设发展离不开地质工作的支撑。城市三维地质建模是三维信息技术在城市地质领域的一个典型应用,可大大提升城市地质调查成果的表达方式,提高城市地质资源环境的评价预测能力,对中国正在大力实施的城镇化建设具有重要支撑作用。对城市三维地质模型进行了分类,分析了城市三维地质模型的特点;研究了城市三维地质模型的构建,并对城市三维地质结构模型的构建进行了详细阐述;以北京市为例,给出了城市三维地质建模服务城市规划、地铁隧道选线施工、新城建设、重点工程选址、资源开发等方面的应用实例。     

厦门三维地质建模方法研究及其在工程应用

主要根据厦门城市发展的战略需求,针对厦门市社会经济在可持续发展过程中所遇到的资源、环境与安全等问题,在充分搜集与整合并数字化厦门已有地质勘察、调查等资料及成果的基础上,综合运用地质学、地球物理化学、钻探方法和计算机信息技术等手段,全面调查城市地质灾害点与地质地层环境,建立厦门三维可视化城市地质信息管理服务系统,实现全市地质数据的一体化多层次管理和三维可视化,为城市重要重点项目的规划、选线选址、勘察设计及施工建设与运营管理提供最基础的地质信息化资源与决策平台。     

指数平滑法及其在滑坡预报中的应用

指数平滑法是一种非统计性的预报方法，它具有计算过程简单，适应性好等优点，本文介绍的是其中的二次曲线指数平滑法及其在骨坡中，短期预报中的应用。     

基于线框模型的复杂断层三维建模方法

建立了包含复杂断层面地质体的三维数学模型.为准确表达复杂地质体各要素的空间几何形态及其相互之间的关联关系,设计了线框单元体模型,并提出了整体描述断层面的技术思路,解决了地层交错情况下断层面和地层面的模拟难题;在上述基础上,结合平面地质图数据,实现了复杂地质条件下三维地质体模型的构建.     

滑坡危险度区划方法及其应用

在滑坡研究的基础上总结了滑坡危险度区划的研究方法。建立了综合因素分析和本底因素评价的指标体系,提出了综合因素叠加法、本底因素贡献权重叠加法和本底因素模糊判别推理法的区划模型,介绍了这些方法的应用及试验结果。还对滑坡危险度区划研究中存在的3个主要问题进行了讨论：评价指标数量选择、最佳权重确定方法和危险性等级划分的标准。