碎石土滑坡变形解体破坏机制及稳定性研究

为总结碎石土滑坡的一般发育规律,分析碎石土滑坡的稳定性,揭示碎石土滑坡变形解体破坏的机制、碎石土古滑坡复活破坏主要机制和其主要诱发因素,通过资料搜集整理和分析、现场工程地质调查与勘探、现场测试与监测和室内外的物理力学试验,以地貌学、系统工程学观点,采用数理统计分析法、不平衡推力法、大变形弹塑性有限元算法、弹塑性有限元接触算法,运用非线性科学的尖点突变理论和碎石土边坡地下水管网状排泄系统的理论,系统研究碎石土滑坡的发育规律,分析滑坡体位移与降雨量以及滑坡稳定性系数与滑体饱水面积比、滑面岩土体抗剪强度参数之间的相关关系,建立碎石土滑坡位移与降雨量的通用统计模型和强降雨作用下浅层滑坡的尖点突变模型,分析降雨对碎石土滑坡稳定性的影响,揭示碎石土滑坡变形解体破坏机制以及碎石土古滑坡复活破坏机制和诱发因素,并提出碎石土滑坡稳定性分析方法.研究取得以下主要成果:(1) 碎石土自然边坡地下水排泄的管网系统发育,地下水的渗流具有很大的不均匀性和集中渗流的特性;碎石土滑坡的变形破坏是一个缓慢的发展过程;降雨(特别是强降雨)是碎石土滑坡的主要触发因素.(2) 分别对典型浅层和中层松散土质滑坡坡体位移、降雨量进行指数模型和幂函数模型的非线性回归分析和比较,发现浅层和中层松散土质滑坡坡体位移与降雨量相关关系一般服从幂函数分布规律.研究表明,滑坡稳定性系数与滑体饱水面积比的关系服从线性分布,滑坡稳定性系数随滑体的饱水面积比增大而减小.影响碎石土滑坡稳定性主要因素的敏感性分析结果表明,各种因素按敏感度从大到小排列,依次为滑面岩土体内摩擦角、地形坡度、滑体饱水面积比和滑面岩土体的黏聚力.(3) 提出采用不分离接触弹塑性有限元强度折减法分析顺层滑坡的稳定性和计算滑坡稳定性系数的新方法.结合工程实例分析表明,采用该方法分析顺层滑坡的稳定性可以更加逼真地反映滑坡变形、解体和破坏的实际情况. (4) 采用大变形弹塑性有限元极限塑性应变分析法确定碎石土滑坡的滑动面,并根据极限状态下塑性应变值的大小确定滑面不同抗剪强度取值段,提出全面考虑滑面上岩土体抗剪强度不同发挥程度的不平衡推力法,并通过实例分析表明该方法能更加精确地计算碎石土滑坡的稳定性系数和分析滑坡的稳定性,并更加真实地反映滑坡所处的实际状态.(5) 采用三维弹塑性接触有限元强度折减法计算碎石土滑坡的整体稳定性系数和分析滑坡稳定性及其变形解体破坏过程,揭示碎石土滑坡变形解体破坏的机制.结果表明,采用该方法可以考虑滑坡体的空间效应,更好地反映碎石土滑坡所处的实际状态及滑坡的滑动过程.提出利用三维弹塑性接触有限元算法的计算结果计算三维斜坡中任意剖面对应的边坡稳定性系数的方法,并与不平衡推力法和二维接触弹塑性有限元强度折减法计算滑坡稳定性系数的结果进行比较表明,新方法更适合分析碎石土滑坡的稳定性.(6) 结合工程实践,对降雨作用下碎石土滑坡的变形解体破坏过程进行分析,揭示降雨作用下碎石土滑坡变形解体破坏的主要机制和一般的力学机制,同时研究结果表明强降雨和长时间一定强度的连续降雨或强降雨分别是浅层碎石土滑坡和中深层碎石土滑坡发生失稳的主要触发因素.另外,提出采用滑体饱水面积比的等效抗剪强度的二维或三维弹塑性接触有限元算法与不平衡推力法相结合模拟分析降雨对碎石土滑坡稳定性影响的方法.并对碎石土古滑坡复活破坏过程和稳定性进行分析,揭示降雨作用下碎石土古滑坡复活破坏的主要机制和长时间一定强度的连续降雨或强降雨是碎石土古滑坡失稳复活的主要触发因素.同时,研究结果表明采用三维大变形弹塑性接触有限元算法分析碎石土古滑坡的稳定性,可以考虑滑坡体的空间效应,使分析结果更加准确.(7) 根据已有坡体滑动位移与降雨量的相关数据,建立一个强降雨作用下浅层滑坡的尖点突变模型,揭示强降雨作用下浅层滑坡突发失稳的破坏机制和强降雨是浅层滑坡最关键的触发因素和影响浅层滑坡稳定性系数大小的最主要外部因素.同时,根据建立的尖点突变模型,揭示少数浅层滑坡在强降雨过后突发失稳的滞后原因.     

碎石土古滑坡稳定性分析

为准确评价碎石土古滑坡稳定性,通过资料的搜集整理和分析、现场工程地质调查与勘探以及室内外的物理力学试验,采用三维大变形弹塑性接触有限元算法、数理统计分析法和不平衡推力法,结合柘州岭碎石土古滑坡工程实例,运用碎石土边坡地下水管网状排泄系统理论,分析降雨作用下碎石土古滑坡的复活解体破坏过程,计算和分析该类型滑坡稳定性。同时,结合其他工程实例,对弹塑性接触有限元算法在碎石土滑坡稳定性分析中的适用性进行研究。研究结果表明：采用考虑降雨作用的大变形弹塑性接触有限元算法可以考虑滑坡体的空间效应,较好地反映碎石土古滑坡在降雨作用下所处的实际状态及其复活破坏过程;对于浅层、中深层碎石土滑坡和复活碎石土古滑坡,分别采用二维、三维小变形和三维大变形弹塑性接触有限元算法分析相应类型滑坡的稳定性,可以得到符合实际、令人满意的计算结果。     

红土山滑坡稳定性分析及治理

在详细阐述了红土山区域地质及滑坡区工程地质的基础上综合分析了红土山滑坡形成机制,并对滑坡稳定性进行了定量计算,针对该滑坡的推力分布、滑体结构、地形条件、主要影响因素等,采用滑坡体前缘抗滑桩支挡,并结合地表排水工程进行滑坡治理,以供类似工程参考借鉴。     

管网渗流系统对边坡剩余下滑推力影响的物理模拟研究

为了研究管网渗流系统对土体渗透性能和地下水位以及边坡剩余下滑推力的影响,进行管网渗流系统的物理模拟试验。试验结果表明,管网渗流系统可提高坡体的渗透性,降低地下水位,从而使边坡剩余下滑推力明显减小,从而提高边坡的稳定性。指出在含碎石黏性土滑坡的防治中,应将地下水排水措施作为主要防治措施。     

碎石桩在滑坡治理工程中的应用研究

采用碎石桩治理滑坡,既提高了土体抗剪强度,又有利于滑坡体的排水,从而达到治理滑坡的目的。基于Priebe复合地基理论,研究碎石桩在云南华电镇雄电厂滑坡治理工程中的应用,验算了治理后滑坡的稳定性。治理后的滑坡稳定性较好,变形、裂缝均在设计控制范围内,对于今后碎石桩治理滑坡具有现实的指导意义。     

基于组合赋权灰色模糊理论的边坡地震稳定性研究

针对边坡地震稳定性评判中影响因素的不确定性和信息的不充分性,为提高判别结果准确性,构建灰色模糊边坡地震稳定性综合评判模型。利用隶属函数和点灰度建立综合评判矩阵,通过熵权法和改进的AHP法进行组合赋权,减少单一赋权缺陷,最后用置信度识别准则判定边坡地震稳定性等级。通过对16个地震边坡实例进行评判,与灰色聚类法和未确知测度法相比准确率更高。研究表明,组合赋权灰色模糊综合评判模型是有效且可行的,为边坡地震稳定性综合评判提供一种新方法。     

小型污水厂工艺选择的多层次模糊灰关联聚类分析

考虑到小型污水厂工艺选择受到很多不确定性或模糊性信息的影响,将模糊综合评判法与灰关联聚类分析理论相结合,在多层次指标体系的基础上,建立了一种新的定量综合评价模型——多层次模糊灰关联聚类分析综合评价模型,该模型使灰色关联分析法得到量化标度——最大关联度,并根据灰关联聚类值和最大关联度的大小来评判方案的优劣,其评价结果更接近实际情况。将该模型应用到工程实例中,所得结果与实际情况一致。     

碎石土渗透特性对滑坡稳定性的影响

结合工程实践，通过现场工程地质调查与勘探和室内外物理力学试验，采用数理统计分析方法和不平衡推力法，对碎石土的一般物理力学特性、渗透特性以及碎石土滑坡中地下水管网状排泄系统对滑坡稳定性和失稳破坏的作用机制进行分析和研究。结果表明，碎块石粒组的含量和以粉粒、黏粒为主的细粒土粒组的含量对碎石土渗透系数影响最大且最为显著，碎石土的渗透系数分别随土中碎块砾石粒组含量和小于0．1mm粒径的细粒土粒组含量的增加而呈自然指数增大和降低；碎石土滑坡中地下水管网状排泄系统对天然边坡的稳定起关键作用；当碎石土滑坡中地下水管网状排泄系统遭受破坏和堵塞时，地下水位将明显上升，从而使潜在滑面的孔隙水压力及下滑力明显增大，导致边坡稳定性系数极大地下降，甚至使边坡失稳解体破坏。     

武汉都市发展区浅层地热能应用潜力评价与研究

根据武汉市工程地质、水文地质特点及地源热泵系统的适用性,综合考虑各种影响因子下,利用模糊综合评判方法对武汉都市发展区浅层地热能开发利用适宜性进行了区划,在区划的基础上对武汉都市发展区浅层地热能容量进行了计算.同时,以地埋管地源热泵系统为例,对武汉都市发展区地埋管地源热泵系统可开发利用资源量进行分析,并分别对地埋管地源热泵系统制冷和供暖潜力进行了评价,为合理开发武汉都市发展区浅层地热能提供科学依据.     

模糊评价与灰色关联分析方法在铁路路基浅层岩溶稳定性分析中的应用

采用模糊评判理论和灰色关联分析对岩溶区路基的稳定性进行研究 ,结合湖南省某铁路路基岩溶勘探资料 ,提出了铁路路基下伏岩溶稳定性的综合评判模型 ,采用模糊统计方法构造各因素的隶属度函数 ,运用灰色关联分析确定评判中权值分配 ,最后对其进行模糊综合评判 ,评判结果较准确地反映了岩溶的稳定程度     

高速公路设岭隧道左线出洞口滑坡处治对策

分析了隧道工程地质条件、滑坡产生的原因,针对在施工过程中出现的边坡滑塌引起的仰坡滑动、出洞口护拱、喷锚支护开裂等现象,通过及时采取措施、地质补探,使得滑坡治理成功,最后总结出了处治滑坡的措施.     

斜坡稳定性安全系数的统一解

斜坡是山区、冻土地区,以及黄土地区广泛发育的一类地质形态.斜坡具有滑动深度小、滑动面易于确定、易受降雨和滑动面上水分影响的浅层滑坡特点.一般地,将地下水流线概化成与斜坡互相平行的直线和流线相互平行的水平线.从两类特殊渗流条件下的孔隙水压力入手,应用有效应力原理得出了无限斜坡稳定性安全系数的统一解,并通过工程实例对所得出的统一解进行了验证.文中提出的考虑渗流影响的无限斜坡稳定性分析方法对类似滑坡分析有一定的参考价值,尤其对于复杂渗流条件下的、流场研究程度较高的重要道路工程地段及桥涵附近边坡稳定性分析、坝基抗滑稳定性分析与验算等问题的研究具有实践指导意义.     

山体滑坡泥石流的地震力算法与防治

近来山体滑坡泥石流地质灾害频繁,而且与地震和降雨密切相关.因此提出常规地震力计算的一个改进算法,即在考虑地震加速度惯性力的同时再补充一项地震波持续振动产生的超静渗透力,它将减轻土体的有效重,更加容易滑坡.对于风化带乱石土层山坡,以平行坡面的直线滑动面为例,分别推导了下雨浸水饱和与非饱和情况下的浅层滑坡计算公式.经过比较不同坡比,地震加速度和超静渗透力的计算结果,常规计算不考虑超静渗透力时,抗滑安全系数会有高达25%的误差;当山坡下雨浸水饱和时,安全系数再减半,更易滑坡,在降雨迳流下必然形成泥石流.提出了几项防治措施,并介绍防治成功的工程实例.     

唐家山滑坡成因机制与堰塞坝整体稳定性研究

 根据唐家山滑坡的地质背景,研究滑坡及堰塞体工程地质特征,分析唐家山滑坡类型及发生的地质成因机制;基于唐家山堰塞体的岩体结构稳定性分析、宏观现象监控与地表位移监测,研究堰塞体的整体稳定性。研究得出如下结论与启示：(1) 唐家山滑坡属于基岩顺层滑坡,是典型的地震诱发高速滑坡,滑坡滑动带可能发育在层间剪切带,滑坡区发育的构造背景为复式倒转背斜的一翼。(2) 唐家山堰塞体整体结构以块状岩体为主,上覆风化松散堆积物,整体地质稳定性较好;堰塞体地表位移监测显示,泄洪对地表位移有影响,最大位移约140 mm,随后位移增量较小,目前处于稳定状态。(3) 应注重地震诱发滑坡→堰塞湖→溃决→洪水的“多米诺”链式灾变研究;应注重含层间剪切带斜坡的工程地质调查分析和地震滑坡危险性研究。     

地质灾害形成的内外动力耦合作用机制

 以三峡水电工程库区大型山体滑坡为研究对象,从三个方面研究地质灾害形成的内外动力耦合作用机制：(1) 通过对大量古滑坡的空间分布特征和发育时间的研究,寻求滑坡时空分布的控制因素,揭示滑坡发育演化与地球内外动力耦合作用的关系;(2) 通过对大型基岩滑坡滑带发育演化过程的研究,提出滑带形成演化的典型四阶段模式及其内外动力耦合作用机制;(3) 以三峡库区千将坪滑坡为例,通过对泥化夹层和滑带结构的精细地质分析和测试,重建滑带形成演化过程,研究千将坪滑坡发育及滑带形成的内外动力耦合作用机制。研究结果表明,新构造运动和第四纪气候变化的耦合作用是三峡库区发育多期大型古滑坡的主要动因;层间剪切作用和水岩相互作用的耦合是基岩滑坡滑带形成演化的主控因素;应重视三峡库区新生滑坡的研究,特别是对重点地层的层间剪切带地质力学特性的研究,将是发现和预测新滑坡的重要途径之一。     

兰州市红古区窑街20050906滑坡形成机理分析

兰州市红古区窑街地区地质构造条件复杂,人类工程活动强烈,地质灾害强烈发育。本文在野外地质调查、勘察和室内测试分析的基础上,对窑街20050906滑坡的形成机理进行了分析,滑坡区岩土体组成复杂,岩体风化卸荷严重,地表黄土中发育有陷穴和落水洞,下伏易风化泥页岩,岩层倾向与坡向一致,综合分析认为该滑坡在成因上属于黄土—基岩顺层滑坡,平面上分级分块特征明显。本文分析了多种工况条件下滑坡滑动前斜坡体的稳定性,在天然状态下斜坡体较稳定,在降雨、坡体堆载和坡脚开挖等因素影响下斜坡体发生滑动,并计算了各影响因素的影响权重。本文的研究方法和思路对于今后的类似地区滑坡的成因分析具有一定的指导意义。     

窑深沟滑坡稳定分析及整治设计探讨

以祁临高速公路灵石至霍州段窑深沟大桥东南窑深沟滑坡为实例，根据勘察资料，利用岩土力学知识，在公路修好并运行的情况下，计算出了其稳定系数和推测力，又以材料力学、结构力学等力学理论为基础，设计出抗滑桩或锚索抗滑桩等两种整治方案。     

高速公路滑坡稳定性评价及其治理模拟

 对一高速公路由于路基开挖引起的滑坡进行现场考察和工程地质勘察的基础上,详细分析了该滑坡的工程地质条件及其变形特征,认为该滑坡系路基切方致使坡体阻滑力降低,并形成滑动变形的临空面,导致坡体沿板溪群强风化硅化砂岩顶部与上伏震旦系江口组全强风化硅化砂质板岩不整合接触部位产生滑动。通过FLAC3D对滑坡稳定性的数值模拟,证明该滑坡是由于滑带强度低和开挖坡脚造成的,提出先压脚支护再继续开挖的施工方案。采用基于强度折减法和FLAC3D中的桩结构单元,对不同开挖深度及抗滑桩支护后开挖到设计路基时的安全系数进行了计算。计算结果表明,支护后开挖到设计路基的安全系数是1.33,可满足工程安全的需要。     

威宁咸德坪子滑坡成因初步分析

在阐明咸德坪子滑坡地质环境背景的基础上,分析影响滑坡孕育发生的各种因素,探讨滑坡形成过程,指出降雨是影响滑坡孕育形成过程中最重要的因素之一,尤其地下水对滑面的形成起到了至关重要的作用,不同暴雨强度条件下滑坡稳定性验算结果也证明了这一点。进一步的分析表明,滑坡未来仍然存在发生次级滑动的可能。该滑坡形成过程中,地下水动态变化明显,并有泉出露,是一个较有研究价值的实例。     

考虑裂隙水流拖曳力效应的平推式滑坡稳定性

为研究滑面裂隙水流拖曳力对平推式滑坡稳定性的影响,建立平推式滑坡渗流–径流耦合模型。该模型采用Navier–Stokes方程描述滑面裂隙径流,用Brinkman-extended Darcy方程描述软弱层多孔介质渗流。径流区和渗流区的流体运动均满足连续性方程,且在交界面处的流体满足流速相等和切应力连续双边界条件。根据上述条件推求出径流区和渗流区的流速分布,并引入Newton内摩擦定律求出滑动面裂隙径流拖曳力。利用刚体极限平衡理论对径流状态下平推式斜坡的稳定性进行分析,得出修正后的平推式斜坡抗滑稳定安全系数和后缘裂隙临界水深之间的关系。并结合工程实例讨论后缘水深、滑面倾角和滑面裂隙宽度对安全系数的影响。结果表明,考虑底部裂隙流体拖曳力效应时,滑坡安全系数下降了5.90%。因此,在进行平推式滑坡稳定性分析与计算中,应考虑滑动面裂隙水流拖曳力作用。