“”汶川地震后映卧公路边坡崩塌灾害形成机理与危险性评估研究.pdf

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1、分类号：X14110710-2009026008博士学位论文“5.12”汶川地震后映卧公路边坡崩塌灾害形成机理与危险性评估研究成良霞导师姓名职称苏生瑞教授申请学位级别工学博士学科专业名称环境工程论文提交日期2014年4月25日论文答辩日期2014年6月17日学位授予单位长安大学 StudyonCollapseFormationMechanismandRiskAssessmentoftheslopeneartheHighwayfromYingxiutoWolongafter“5.12”WenchuanEarthquakeADissertationSubmittedf

2、ortheDegreeofMasterCandidate：ChengLiangxiaSupervisor：Prof.SuShengruiChang’anUniversity,Xi’an,China 摘要崩塌，作为山区公路主要病害类型，经常会给山区公路工程建设和安全运营造成严重威胁，进一步恶化山区公路环境。一般情况下，崩塌诱发的原因多是重力和降雨。在山区，强烈地震引起的崩塌灾害所引发的后果，往往比重力和降雨诱发的崩塌灾害要严重得多，其速度之快和规模之大往往造成村毁人灭、道路毁坏、江河堵塞等，带来惨重的人员伤亡和巨大的经济损失。在2008年“5.12”大地震中，仅四

3、川省境内就有9条高速公路、16条重要公路干线和大量山区公路遭受不同程度的破坏，其中，地震直接引发的崩塌灾害使得四川省省道S303线映秀至卧龙段（本文简称映卧公路）几乎全部瘫痪，导致公路交通中断，进而成为震后抗震救灾工作的瓶颈所在。对处于山区的映卧公路而言，震后崩塌是最为突出的地质灾害问题。所以，为保证山区公路被阻断后的快速抢通和后续安全，研究震后山区公路边坡崩塌灾害的特征是很有必要的。深入开展震后公路边坡崩塌灾害特征研究，可为日后山区公路的选址如何规避这同一类崩塌灾害提供理论基础。在此基础上，研究映卧公路边坡崩塌灾害的形成机理，对其危害性进行评估，其研究成果可以为

4、岩体变形破坏规律学方面的研究提供参考依据，为公路边坡崩塌灾害灾情预测和评估提供借鉴；同时对崩塌灾害防治工程的决策具有指导意义，以及于推动地震影响下交通基础设施的防灾减灾和生态环境的改造也有极其重要而深远的意义。本论文依托西部交通建设科技项目“震后公路边坡崩塌灾害评估与对策研究”中的机理与评估专题研究，以四川省震后重建的S303线为依托工程，在对震后S303公路沿线崩塌灾害进行系统调查分析的基础上，选取映秀至卧龙段（K0+000～K45+500）作为研究对象，结合前人资料和现有研究成果，深入研究了震后公路边坡崩塌灾害的特征；应用整体观方法，从时空的角度分析了震后公路

5、边坡崩塌灾害的时间特征和空间特征；从系统论的角度分析了震后公路边坡崩塌灾害的发育特征，从运动学的角度分析了震后公路边坡崩塌灾害的运动特征；从辩证法的角度分析了震后公路边坡崩塌灾害的破坏特征。在总结得出震后映卧公路边坡崩塌灾害特征的基础上，归纳得出震后公路边坡崩塌灾害的形成机理，并采用UDEC数值模拟软件反演了震后公路边坡崩塌灾害的演化过程，最后运用未确知理论进行了震后崩塌危害性分级研究；主要取得了以下结论：I （1）根据详细的震后公路地质调查，发现汶川强震引起的99处崩塌，造成映卧公路严重损毁。位于北川—映秀断裂和茂汶断裂之间的映秀—耿达段是崩塌灾害发育极强烈区，

6、崩塌灾害连续分布，70%以上公路被埋，公路几乎全部瘫痪。而在耿达以西，崩塌灾害减少，零星分布。（2）通过崩塌灾害调查和分析，汶川地震后映卧公路边坡崩塌的形成演化过程包含四个阶段：原始结构面的形成阶段、潜在变形体的形成阶段、震裂岩体的形成阶段和震裂岩体失稳破坏阶段，前三个阶段的形成相对较为缓慢，而第四个阶段是一个量变到质变的过程，这一过程所需时间很短，有时瞬间即可完成。由此概括出震后映卧公路边坡崩塌灾害形成机理是拉裂—滑移式、拉裂—倾倒式、拉裂—错断式、拉裂－溃屈式和拉裂－溃散式，其中以拉裂—滑移式、拉裂—倾倒式崩塌为主。（3）通过汶川地震后映卧公路边坡崩塌灾害的形

7、成机理，利用UDEC软件对震后公路边坡拉裂—滑移式、拉裂—倾倒式崩塌灾害进行模拟，反演了崩塌灾害的发育过程，得到了地震力的作用下拉裂—滑移式和拉裂—倾倒式边坡崩塌变形、应力分布的特点和动力响应规律。（4）综合地震崩塌的各类影响因素，从运动学角度研究了震后映卧公路边坡崩塌灾害中滚石的运动轨迹，在此基础上，结合现有的研究成果，对不同类型崩塌（滚石滑动、滚石抛射、滚石跳跃、滚石滚动）的运动轨迹进行了计算，为日后山区公路边坡滚石灾害的减灾防灾提供理论依据。（5）在对汶川地震公路沿线地震崩塌灾害进行系统调查分析的基础上，利用未确知理论对震后崩塌形成条件进行研究细分得出影响崩

8、塌发生的1