大型基岩顺层滑坡滑带形成演化过程与模式

大型基岩顺层滑坡是对人民生命财产及国家重要基础设施安全危害较为严重的滑坡类型,滑带的性质对于这类滑坡具有控制作用,大型基岩顺层滑坡滑带形成演化过程与模式成为这类滑坡研究的重要科学问题。以三峡库区为例,在分析基岩顺层滑坡分布与滑带发育特征的基础上,将滑带形成演化过程划分为3个阶段:原生软岩、层间剪切带和滑带;通过滑带形成过程中原生软岩、层间剪切带和滑带的性质对比,研究滑带形成过程中的物理性质、岩石矿物组成和含量、微结构和连接特征、矿物微观演变、物理化学性质和物理力学性质的演化过程,最后总结得出滑带形成演化模式。     

清江茅坪滑坡形成演化研究

茅坪滑坡是清江隔河岩库区当前变形最严重的大型滑坡，其形成演化研究对于茅坪滑坡发展趋势预测和防治有重要意义。首先，论述清江茅坪滑坡的研究现状，根据清江河谷岸坡发育演化的的地质历史和环境，从河谷演化的角度推定茅坪滑坡发生的时间上限为晚更新世。其次，研究茅坪滑坡的滑带和滑体结构特征，使用工程地质力学分析方法研究茅坪滑坡滑带和滑体物质的来源和成因。最后，讨论茅坪滑坡的形成演化过程与机制。     

大型高速滑坡启程流体动力学机理研究

大型高速滑坡在启程活动阶段中，由于锁固段突然被剪断，高度集中的剪应力突然被释放，常出现孔隙水压力突然增大；同时，饱水的滑带由于强烈的高速摩擦，使滑面附近产生高温，并使滑带水突然汽化，产生巨大的水汽化压力；孔隙水压力与水汽化压力耦合，使作用在滑面上有效应力减小。这两种流体动力学现象是大型高速滑坡产生启程剧滑的重要原因。通过三轴剪切试验，探讨了滑带孔隙水压力与剪切速率的关系，导出了大型高速滑坡启程活动阶段滑带孔隙水压力的计算公式。详细地研究了大型高速滑坡启程活动阶段滑面瞬态温度场的变化规律，导出了滑面温度变化的方程式，计算了云南头寨沟滑坡启程活动阶段由于强烈高速摩擦产生热量的传导深度，进一步对该滑坡启程活动阶段滑带孔隙水汽化效应进行了研究。     

强震过程滑带超间隙水压力效应研究:大光包滑坡启动机制

大光包滑坡是汶川地震触发的最大规模滑坡,其滑带地质背景为埋深400 m的饱水层间构造破碎带。为研究强震过程该带间隙水压力(孔隙和裂隙水压力)响应特征,设计夹饱水软弱层地质体单元模型,并开展系列振动台试验,结果表明:振动过程软弱层超间隙水压力显著大于上下硬层,且具有瞬态生成和逐渐累积特性,进一步揭示依赖模型非协调变形的"振动冲压-拉张"和"振动剪切"是瞬态超间隙水压力成因、依赖软弱层非协调变形的动力损伤是超间隙水压力累积成因,从而建立了垂直和水平振动耦合作用下包含间隙水压力系数r_w和间隙水压力作用的有效面积系数h的地震滑坡滑带有效应力模型。对于大光包滑坡,滑带h估测范围为0.7~0.9,当r_w为0.73~1.04时滑带抗剪强度可降为0;振动台试验表明,汶川强震过程大光包滑坡区地震动参数可使r_w达到这一水平。最后,提出大光包滑坡启动的"强震作用-层间错动带控滑-动力非协调变形致损、扩容-超间隙水压力激发-滑坡启动"演化过程机制。     

三峡库区千将坪滑坡地质力学模型试验研究

通过以微震和百分表位移为主要试验量测手段的地质力学模型试验,对三峡库区千将坪滑坡进行滑坡机制和利用微地震监测预报预警岩质滑坡的可行性研究。试验结果表明,蓄水前的强降雨对滑坡稳定性影响微弱或基本无影响,水库蓄水引起的浮托力作用仅使滑坡产生蠕滑变形,滑带被水浸泡弱化强度降低是滑坡真正的致滑原因。试验记录的微震事件较清晰地反映滑坡变形破裂破坏过程,并揭示滑带破裂贯通总体上具有自滑坡前缘逐步向滑坡中部发展的规律,从试验角度论证利用微地震监测预报预警岩质滑坡的可行性。     

高速滑坡中的热效应分析

从理论和数值分析两方面讨论滑坡滑带内热致孔隙压力及其对高速滑坡的影响。首先给出土体动力平衡方程、热和孔压的产生与耗散方程构成的热–水压–力学模型,然后在该模型基础上讨论滑带(局部化剪切带)产生的条件,对滑带宽度的演化及影响因素进行分析,最后探讨土体变形产生热而导致高孔隙压力及低摩擦系数的问题。结果表明,当热软化效应超过应变硬化效应后,失稳就将发生。失稳后,土体发生剪切局部化变形,在滑坡的滑面内产生剧烈变形。一般情况下,滑带宽度是变化的,其变化对滑带内应变、应变率有很大的影响,从而导致滑带内孔隙压力、温度等的明显变化。滑坡的加速运动是由于剪切带中材料的变形,热被集中于剪切带内,而导致其中孔隙压力的快速上升和土体强度的快速下降引起的。     

大型顺层岩质滑坡渐进破坏地质力学模型与稳定性分析

大型顺层岩质滑坡广泛存在于自然界中,是滑坡的重要类型之一,也是滑坡领域关注与研究的重点。根据滑坡滑面发展形态,将顺层岩质滑坡划分成两大类：前进式渐进破坏模式和后退式渐进破坏模式。从力学角度揭示顺层岩质滑坡渐进破坏过程的本质是滑坡力学参数弱化的过程。具体体现在滑带本构方程中为初始剪切刚度的降低。由此,定义弱化后滑带的剪切刚度与初始剪切刚度比值为滑带弱化系数,并引入S型曲线表述滑带弱化系数空间特征。在总结大型顺层岩质滑坡特点的基础上,提出渐进锁固力学模型,同时给出该模型的数学表达式。该模型能很好地体现滑坡渐进破坏过程中滑带力学参数的时效性及空间变异性特点。最后,给出该地质力学模型下渐进破坏过程中斜坡稳定性计算公式及步骤,并应用于武隆县鸡尾山滑坡中,分析其临滑前滑坡稳定性变化情况。     

大光包滑坡岩体碎裂特征及其工程地质意义

"5·12"汶川地震发生六年以来,对地震诱发最大的大光包滑坡开展了工程地质测绘、声波检测、钻孔取芯、电镜扫描等一系列工作,研究表明该滑坡滑带产生于震旦系灯影组三段(Zd3)白云岩的层内错动带。综合研究揭示滑床岩体碎裂化宏观特征如下:滑面以下0~1 m岩体呈砂土状,砂粒含量占到60%以上;1 m以下岩体平均声波波速2 500~3 000 m/s,完整性指数趋于0.15~0.77,岩体损伤程度总体上随滑床深度增加而减小,而滑面下同一深度岩体损伤程度随滑床高程的增加而增大,局部有差异性破碎。另一方面,微观研究揭示滑带岩体压剪晶体沿解理面折扭断裂,穿晶裂纹发育,表现为部分晶体松动架立,晶间连接丧失。研究揭示的工程地质意义:(1)滑带岩体性质主要受控于层内挤压错动的泥质花斑状白云岩,该层成分复杂,风化程度高,节理发育,完整性差;(2)"5·12"地震使滑带岩体产生强烈的剪切破坏(拉张和压剪破坏)和翼裂纹扩展,岩体的抗剪强度指标及完整性系数剧降,岩体质量劣化,在启动后巨厚滑体的碾压与揉搓作用下,滑带岩体的摩阻力进一步降低。综上,大光包滑坡滑带岩体损伤碎裂化是地震荷载作用下岩体内部缺陷动态演化的累进过程,滑带所在的地层岩性及岩体结构特征为其主要内因,强震荷载是其关键的外在诱因。     

粘土岩质大型滑坡滑带形成机制研究

粘土质大型滑坡在渭河中下游地区广泛分布,簸箕山大型老滑坡位于宝鸡市市中心北坡,其长期蠕变滑动致灾风险较高,是陕西省与宝鸡市国土局重点监测的大型滑坡。为判别分析滑坡变形监测数据与滑动趋势,急需理清其滑带变形样式和滑体运动过程。基于滑坡地形及地层岩性、地下水调查,结合连续取芯钻探数据,进行了滑带及原岩物质成分、水理化性质及应力应变特征的物理化学实验,通过滑带与原岩的实验数据对比分析,结论如下:(1)簸箕山滑坡滑带发育于三门组粘土岩黏粒含量较高的层位中,滑坡蠕变变形亦集中于该位置、渐进扩展;(2)滑带粘土矿物以蒙脱石为主,具有较强的膨胀性和裂隙化特征,使得粘土岩在地下水作用下发生劈理化、塑性化及泥质化,使得剪切面贯通形成滑带。     

滑坡温度特性研究及其在三峡库岸稳定分析中的应用

三峡库区中有上百个大型滑坡,确定这些滑坡发生时的最大滑动速度是库岸稳定性研究中的一个重要内容。研究滑坡温度场,一方面可以了解高速滑坡的机理,更重要的是,通过反测滑带温度。可以定量计算滑坡发生时的最大速度。本文研究了滑坡体、特别是滑带温度场的变化规律,导出了滑带温度场的变化方程;结合摩擦系数的变化规律,讨论了温度与滑动速度、滑动时间、滑体厚度以及滑体热力学参数的关系,并以试验结果加以验证,从而获得了滑体中温度场分布的基本规律;最后,作者根据三峡库区四个大型滑坡滑带温度值,定量给出了滑坡最大速度,其结果与现场资料相当吻合。     

奉节白衣庵滑坡演化的工程地质与历史地质分析

在对三峡库区白衣庵滑坡进行的大量野外地质调查和试验的基础上，对众多勘探资料进行研究；从工程地质与水文地质分析出发，揭示白衣庵古滑坡的解体演化规律和发展趋势。从第四系地层沉积关系和年龄、特殊地层变形破坏形迹及地质事件的相互关联性出发，对自衣庵古滑坡进行历史地质综合分析，阐明其发育演化历史，从而判别其稳定性。研究结果表明，白衣庵滑坡整体是稳定的，但局部不稳定，将以中小型滑坡为主的形式逐渐发生解体。采用古滑坡的工程地质与历史地质联合分析法，可揭示大型古滑坡在不同地质环境下的发生发展规律及其多样性，有利于从宏观上把握滑坡目前所处的发展演化阶段，以正确评价和预测滑坡稳定性的发展趋势。     

库水位下降对滑坡稳定性的影响

三峡水库2003年蓄水后，滑坡将可能成为三峡库区最严重的地质灾害之一，库水位下降和暴雨是导致滑坡的主要因素。根据三峡库水位调控方案考虑库区极端暴雨情况，利用有限元模拟库水位在175～145m波动和降雨时红石包滑坡Ⅲ的暂态渗流场，将计算得到的暂态孔隙水压力分布用于滑坡的极限平衡分析，并考虑基吸力对非饱和土抗剪强度的影响。探讨不同降雨速度、降雨条件对滑坡稳定性的影响。研究表明：库水位下降对滑坡稳定性的影响受控于滑坡土的入渗能力和滑坡结构形态，当暴雨强度为300mm／d时，红石包滑坡Ⅲ的临界降速1m／d。其成果将为库区滑坡治理提供科学依据。     

红层软岩顺层滑坡临滑预报的强度控制方法*

 我国西部地区侏罗系、白垩系、第三系红层软岩广泛分布，红层软岩岩体强度低、抗风化能力弱、水敏感性强、工程地质性质较差、滑坡灾害严重。红层软岩顺层滑坡赋存的地质环境条件是形成滑坡的控制性因素，岩体强度特征决定滑坡的力学变形机制。不同变形、破坏条件影响红层软岩滑坡运移机制与特征。红层软岩岩体强度各向异性规律性强，岩层层面在各种地质营力的长期作用下逐步演化为滑动面。在研究红层软岩不同破坏条件下岩体强度特征与岩层层面抗剪强度变化规律，分析红层软岩滑坡的蠕动变形与滑动面形成机制的基础上，通过对典型红层软岩顺层滑坡临滑预报实例分析，提出了一种红层软岩顺层滑坡临滑预报的强度控制方法。     

卡拉水电站边坡稳定及对坝址选择影响分析研究

 卡拉水电站位于雅砻江中游河段四川省凉山州境内，初拟装机1 080 MW。电站所处河段主要为砂板岩构成的纵向河谷，两岸岩层软硬相间，冲沟发育，物理地质作用强烈。在16 km河段内发育了9个大型或特大型滑坡体，总体积约772.05×106 m3。由于近坝址区山势陡峭、水流湍急、河道狭窄，滑坡体规模巨大，一旦失稳，将造成水库淤积或河道堵塞，并危及大坝及其他电站枢纽建筑物的安全，滑坡体的稳定性及其影响成为坝址选址的控制性因素。在环境地质背景研究基础上，对滑坡体稳定性进行宏观判断；通过极限平衡分析方法对典型滑坡体进行稳定计算；在滑坡体破坏规模分析、滑坡涌浪计算的基础上，分析滑坡体失稳后可能造成的工程影响，并按照“先避让、后处理”的原则，在综合考虑水能利用、电站建设条件等因素的基础上，对卡拉水电站坝址选择及下阶段的工作提出了初步意见和建议。     

三峡库区泄滩滑坡渗流场与应力场耦合分析

泄滩滑坡坡体从水力学特性来看为3层透水性较强的岩层(坡积物、滑坡堆积物和滑坡影响带)和2层透水性较弱的岩层(滑带和基岩)构成的互层状结构。以此为基础,进行了三峡库区蓄水至175m水平时泄滩滑坡的渗流场与应力场耦合分析,得出滑坡体内水头分布、滑带底面承受的浮托力分布以及各应力分量分布。可以看出,泄滩滑坡水力学特性上的这种互层状结构不利于滑坡体的稳定,耦合作用对渗流场的影响不大,但对应力场的影响较大。     

雪峰山高速公路隧道F2断层带的综合超前地质预报

 F2断层是雪峰山隧道通过区一条规模较大的断层带，在隧道施工中可能会对围岩稳定产生较大的影响，故在隧道施工期间对其开展超前预报。在雪峰山隧道施工过程中，运用多种方法对F2断层带进行综合超前地质预报。在超前地质预报中以地质分析为主线，运用TSP、洞壁应力测试、断层前兆预测法和断层错动机制解等多种方法开展综合预报。预报结果认为，ZK97+193～ZK97+220段已进入F2断层带的影响带，从ZK97+220开始已进入F2的边缘带，并预报ZK97+235桩号左右就进入F2的主干带。预报结果同实际开挖情况对比可知，预报效果较好。     

基于GIS区域边坡失稳灾害预测与评价

 滑坡和泥石流是边坡失稳后两种主要的运动方式，是山区重大的地质灾害。对既往滑坡和泥石流进行研究，以此作为基础来预测和评价本地区潜在的滑坡和泥石流灾害，是防灾减灾的一个重要措施。大多数泥石流是在强降雨的情况下，由滑坡滑入山谷河道而形成的。基于地理信息系统(GIS)和数值模型相结合的方法，采用两步骤方法预测和评价日本熊本县水俣市宝川区集地区的滑坡和泥石流灾害。首先分析该区域可能存在的新滑坡，然后假定这些滑坡在遇到强降雨时形成泥石流，利用数值模拟流动过程分析其在三维复杂地形下的泛滥过程，预测可能受害的房屋和路段。     

安县西部地震次生地质灾害及工程 地质力学问题思考

 2008年5月12日，发生于四川省汶川县的8.0级大地震已造成近7万同胞罹难，举国同哀。通过地震次生地质灾害的调查和深入思考，认为工程地质力学可以而且应该在抗震救灾和灾后重建中发挥重要作用。通过安县西部的初步考察发现，考察区内的地震次生地质灾害主要有顺层滑坡、坡积层滑坡、陡崖崩塌、滚石等。根据岩体工程地质力学的观点，地质结构面是考察区内地质灾害发生的重要控制性因素。在灾后重建阶段，必须要考虑重建选址、地质灾害监测、地质灾害防治等方面的工程地质力学问题。     

穿435 m落差断层大巷的地质保障及施工控制技术

 以穿过435 m落差、140 m宽度断层带的主运输大巷的安全开掘为工程背景，研究特大断层区巷道施工地质保障及围岩控制技术。在断层岩性组成、断层岩芯剪切滑动面擦痕特征、断层导水特性及现代活动性等研究的基础上，结合区域地质分析判定穿该断层区域巷道施工不会遭受到断层突水威胁，施工的关键在于巷道顶板安全控制，针对性地提出化学浆液预注浆控制迎头空顶区岩体垮冒技术。如何防止超大范围断层破碎带内松散泥质岩体渗水泥化则是成巷后的最大技术问题；高强预应力锚杆支护和滞后强化注浆技术相结合可有效防止泥化，实现巷道长期维护。针对顶板状况设计两种技术方案，采取分步实施的动态施工工艺，在围岩顶板空顶自稳时间很短时，采取超前预注浆和喷层、架棚、注浆、锚杆组合技术方案；在围岩空顶自稳期间允许施工锚杆时，采用锚杆、注浆和关键部位锚索加固方案，保证了巷道的施工安全和长期稳定。