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基于改进DDA方法的强震触发高速远程滑坡的模拟研究

中文摘要第3-6页
英文摘要第6-9页
主要符号第20-22页
1 绪论第22-40页
    1.1 选题背景及研究意义第22-24页
    1.2 国内外研究现状第24-37页
        1.2.1 强震触发滑坡分布的影响因素和滑动距离统计研究第24-26页
        1.2.2 滑坡动力响应规律及高速远程运动机制试验研究第26-33页
        1.2.3 地震滑坡动力过程的数值模拟第33-36页
        1.2.4 地震滑坡破坏及远程运动的理论分析第36页
        1.2.5 存在的问题第36-37页
    1.3 本文研究内容及技术路线第37-40页
        1.3.1 主要研究内容第37-38页
        1.3.2 技术路线第38-40页
2 强震触发滑坡的动力特征和基于GPU并行的DDA方法第40-70页
    2.1 引言第40-41页
    2.2 强震触发典型滑坡的动力特征第41-48页
        2.2.1 强震作用下斜坡的震裂第41-43页
        2.2.2 高势能及动能的启动脱离第43-44页
        2.2.3 运动过程中的高速远程碎屑流化第44-48页
        2.2.4 趋向静止的停积第48页
    2.3 滑坡高速远程运动的主要影响因素第48-52页
        2.3.1 滑体碎屑流化减阻第48-49页
        2.3.2 块体间节理摩擦衰减第49-50页
        2.3.3 滑动面摩擦减阻第50-51页
        2.3.4 孔隙水压力升高(液化)减阻第51-52页
        2.3.5 空气动力学效应第52页
    2.4 DDA方法动力模拟的适用性第52-54页
        2.4.1 分步大变形和大位移第52-53页
        2.4.2 无嵌入接触准则第53页
        2.4.3 严格的平衡要求和能量守恒第53-54页
    2.5 基于GPU并行的DDA计算效率改进第54-68页
        2.5.1 GPU架构和统一计算设备架构(CUDA)第54-56页
        2.5.2 预条件共轭梯度法第56-57页
        2.5.3 行压缩存储(CSR存储)第57-58页
        2.5.4 并行计算步骤第58-60页
        2.5.5 计算精度验证第60-61页
        2.5.6 GPU并行计算的高效性第61-68页
    2.6 本章小结第68-70页
3 基于节理动态摩擦衰减模型的溃滑型滑坡动力过程模拟第70-96页
    3.1 引言第70页
    3.2 节理面循环剪切试验及摩擦衰减模型第70-75页
        3.2.1 节理面循环剪切试验第70-71页
        3.2.2 节理面动态摩擦衰减数学模型第71-75页
    3.3 考虑节理参数动态摩擦衰减效应的DDA方法第75-84页
        3.3.1 DDA块体接触理论简述第75-76页
        3.3.2 剪切强度比的计算第76-77页
        3.3.3 相对速度影响系数的计算第77-78页
        3.3.4 FDJ-DDA的实现流程第78-80页
        3.3.5 FDJ-DDA的验证第80-84页
    3.4 东河口滑坡的动力过程模拟第84-93页
        3.4.1 模型的建立及地震动输入第84-87页
        3.4.2 节理面动态摩擦衰减效应的影响第87-91页
        3.4.3 节理面剪切强度的影响第91-93页
    3.5 本章小结第93-96页
4 基于滑动面速度-位移摩擦模型的拉裂-滑移型滑坡动力过程模拟第96-118页
    4.1 引言第96页
    4.2 滑动面速度-位移摩擦衰减数学模型及试验结果第96-101页
        4.2.1 滑动面摩擦经验数学模型第96-97页
        4.2.2 试验结果第97-101页
    4.3 考虑速度-位移摩擦衰减模型的DDA方法(FDSS-DDA)第101-103页
    4.4 大光包滑坡的动力过程模拟第103-116页
        4.4.1 大光包滑坡基本特征和DDA模型设置第103-106页
        4.4.2 岩体及速度-位移摩擦衰减模型的参数第106-107页
        4.4.3 输入地震荷载第107-109页
        4.4.4 滑坡启动过程第109-111页
        4.4.5 滑坡堆积及“刹车”过程第111-113页
        4.4.6 摩擦衰减效应对滑坡动力过程的影响第113-116页
    4.5 本章小结第116-118页
5 受滑源区孔隙水压力影响的滑坡动力过程模拟第118-136页
    5.1 引言第118页
    5.2 颗粒破碎引起的孔隙水压力模型及试验结果第118-122页
        5.2.1 孔隙水压力模型第118-120页
        5.2.2 模型参数的校准第120-122页
    5.3 考虑动孔隙水压力的DDA方法(PWP-DDA)第122-125页
        5.3.1 PWP-DDA的实现步骤第122-123页
        5.3.2 验证算例第123-125页
    5.4 牛眠沟滑坡的动力过程模拟第125-135页
        5.4.1 牛眠沟滑坡基本特征和模型设置第125-127页
        5.4.2 基于Hoek-Brown准则确定的岩体参数及输入的地震波第127-129页
        5.4.3 PWP-DDA模拟所得滑坡动力过程第129-131页
        5.4.4 滑源区孔隙水压力比第131-132页
        5.4.5 速度和位移效应第132-135页
    5.5 本章小结第135-136页
6 强震触发滑动路径上堆积体动孔隙水压力对滑坡运动的影响试验及模拟第136-150页
    6.1 引言第136页
    6.2 固结不排水三轴压缩试验第136-141页
        6.2.1 试验仪器及试样采集第136-138页
        6.2.2 试样制备第138-139页
        6.2.3 围压设定及试样饱和第139页
        6.2.4 试验荷载设置第139-141页
    6.3 试验结果第141-145页
        6.3.1 流动变形第141-142页
        6.3.2 冲击荷载的作用效果第142-143页
        6.3.3 循环荷载的作用效果第143-145页
    6.4 孔隙水压力比-时间变化规律第145页
    6.5 堆积体孔隙水压力对东河口滑坡运动的影响第145-148页
        6.5.1 忽略滑动路径上堆积体孔隙水压力变化的运动过程第146-147页
        6.5.2 考虑滑动路径上堆积体孔隙水压力变化的运动过程第147-148页
    6.6 本章小结第148-150页
7 考虑空气动力及撞击解体效应的抛射型滑坡动力过程模拟第150-174页
    7.1 引言第150页
    7.2 高速远程抛射型滑坡形成条件第150-151页
        7.2.1 陡峭且高位的滑源区第150页
        7.2.2 滑源区存在控制性结构面第150页
        7.2.3 抛射岩体的飞行及撞击第150-151页
        7.2.4 开阔的运动场地第151页
    7.3 大岩壳滑坡特征及破坏机制第151-155页
        7.3.1 分区特征第152-155页
        7.3.2 滑源区破坏机制第155页
    7.4 考虑空气动力学效应及撞击解体过程的数值模拟方法第155-161页
        7.4.1 抛射体撞击前空气动力学分析第155-158页
        7.4.2 考虑破裂分离技术的DDA方法第158-159页
        7.4.3 模拟步骤第159-160页
        7.4.4 参数及模型设置第160-161页
    7.5 模拟结果分析第161-172页
        7.5.1 飞行过程第161-164页
        7.5.2 撞击及后续动力过程第164-168页
        7.5.3 崩坡积碎石土对动力过程的影响第168-170页
        7.5.4 初始迎风角的影响第170-172页
    7.6 本章小结第172-174页
8 主要结论与展望第174-178页
    8.1 主要结论第174-176页
    8.2 本文创新点第176页
    8.3 今后研究展望第176-178页
致谢第178-180页
参考文献第180-198页
附录第198-199页
    A.作者在攻读学位期间发表的论文第198页
    B.作者在攻读学位期间正在外审的论文第198-199页
    C.作者在攻读学位期间申请发明专利第199页
    D.作者在攻读学位期间主持及参加科研项目第199页

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