云盘头滑坡变形破坏机制研究

缓倾顺层岩质边坡由于其岩层倾角较缓,具有不易察觉其失稳且识别难度大的特点。以一个典型的缓倾顺层岩质边坡(贵州云盘头滑坡)为例,基于工程地质勘察,建立边坡地质模型,并结合底摩擦试验、二维离散元和有限元模拟等方法,探讨云盘头滑坡的变形破坏机制。结果表明:云盘头滑坡的变形破坏过程可分为微裂纹发育阶段、裂纹拓展阶段、滑体变形阶段与完全破坏阶段,并在坡脚存在关键块体;滑坡形成的主要原因是,坡体经过开挖导致软弱夹层出露,坡体内部发育垂直于软弱夹层的拉裂纹并将滑体分割成块体,随着坡脚关键块体向临空面滑移,后部次级块体随之移动并产生多米诺骨牌效应导致坡体发生整体滑移,变形模式属于典型的滑移-拉裂式。研究成果为探究缓倾顺层岩质边坡的失稳破坏有现实意义。     

水力作用下缓倾顺层岩质边坡滑移破坏机制分析

顺层岩质边坡的稳定性主要取决于滑动面的物理力学性质和地下水对边坡岩体的水压力。通过对缓倾顺层岩质边坡中的地下水力作用进行分析,在建立出流缝未被堵塞和出流缝被堵塞2种情况下的边坡水力学分析模型的基础上,推导出了边坡稳定系数和张裂隙临界充水高度的表达式,从而建立了边坡滑移破坏判据,认为当张裂隙充水高度或临界降雨强度达到临界值后,边坡在水力作用下将发生滑移破坏。选取实际边坡进行计算和分析,验证了公式的合理性,结果表明顺层边坡滑移破坏的实现取决于外界水力作用的触发,边坡稳定性系数的降低主要与张裂缝中的静水压力和滑动面上的静水压力有关,而动水压力的影响很小。其成果对设计和施工有重要的指导意义。     

倾角变化条件下反倾层状斜坡倾倒变形演化研究

倾倒变形是反倾层状岩质边坡的一种典型破坏模式,为了研究不同岩层倾角对反倾层状岩质边坡倾倒变形的影响,以澜沧江上游古水水电站坝前倾倒变形体为原型,从岩层倾角变化的角度出发,利用大型土工离心机试验分析了反倾层状岩质边坡的失稳破坏过程、变形演化特征与最终失稳模式等。结果表明：(1)反倾层状斜坡的变形演化过程基本概括为岩层压密-坡脚压裂阶段、弯折面形成-部分失稳阶段和弯折面贯通-彻底失稳3个阶段,岩层倾角的改变并不会影响斜坡阶段性演化过程;(2)岩层倾角越大的斜坡,斜坡形成弯折面所需时间越短,失稳破坏发生后坡体贯通性倾倒破坏深度更大,对应的变形范围越大,折断岩层的破坏程度越剧烈;(3)岩层倾角变化会导致斜坡的倾倒变形过程与最终失稳模式存在一定差异。倾角较小的55°和70°模型斜坡前部岩层在重力作用下发生明显弯曲倾倒变形,最终以“倾倒-弯曲-滑移”的失稳模式发生破坏;倾角最大的85°斜坡岩层发生的弯曲变形较小,最终以“倾倒-折断-崩塌”的模式发生破坏。研究结果对大型工程项目的顺利开展具有一定指导意义。     

缓倾层状高边坡典型破坏模式及宏观判据研究

 缓倾层状高边坡是三峡库区典型的岸坡结构之一,其稳定性主要由岩体结构和岩性组合决定。通过对长江上游云阳—江津100个高边坡详细调查,针对缓倾角层状岩质边坡特殊情况,考虑其形成机理将三峡库区缓倾层状高边坡典型破坏模式概化为风化崩落型、压剪滑移崩落型、拉剪倾倒崩落型、拉裂坠落型4种破坏模式。以岩体结构控制论为指导,结合实例分析了4种破坏模式的基本特征。从陡崖(坡)断面形状、主控结构面特征、优势面数目、节理密度以及岩性等方面构建了缓倾层状边坡破坏模式的宏观判据。经云阳—江津100个高边坡现场验证,利用这些宏观判据判识的破坏模式与实际相符。     

阶地型降雨滑坡的发育特征及成因机制分析——以大仁烟村滑坡为例

为探索降雨因素—河流阶地孕育滑坡的相关性,更深入地认识这类河流岸坡的变形破坏过程,在广泛分析大仁烟村滑坡地质结构的基础上,研究阶地型滑坡的失稳控制边界以及变形失稳机制模型。结合滑坡地质调查,利用有限元数值软件对降雨条件下的斜坡稳定性进行了模拟分析,进一步对降雨条件下斜坡的应力场、应变场和位移场进行了综合分析。研究结果表明:(1)中陡的地形、结构松散且易软化的阶地堆积体物质,以及陡倾的控制性结构面为该滑坡的形成创造了地质条件,而强降雨是主要触发因素;(2)滑坡剪出口位置位于坡脚施工开挖区域,滑坡的滑带位置位于强、弱风化基岩接触部位,岩土体的失稳高度达到200 m;(3)通过降雨条件下的应力、应变、位移场变化,推断其形成机制属于降雨作用下的推移式滑坡,滑体造成坡脚的桥墩瞬间被剪断。这些分析对阶地型降雨滑坡失稳机制的研究及稳定性评价具有一定的意义。     

强震作用下中倾外层状岩质边坡动力失稳机理研究

中倾外层状岩质边坡在静力条件下的稳定性一般较好,但是在对"5·12"汶川地震中失稳边坡调查的过程中,却发现了大量的中倾外层状岩质边坡动力失稳案例。为了得出该类型斜坡动力变形失稳机理,采用三维离散元数值模拟技术,对该类型边坡在地震作用下失稳机理进行数值模拟。结果表明:在地震荷载作用下,坡表各监测点PGA放大系数随高程增加呈现非线性增大且均大于1。在边坡水平剖面上PGA放大系数先增大,在距坡表50 m后逐渐降低;而竖直剖面上PGA放大系数在1/2高度下整体变化不大,超过该高度其急剧增大。地震作用下整个边坡的失稳机理为:边坡顶部优势层面逐渐张开,缓倾坡外的结构面发生剪切变形;随着变形的发展,坡体上部拉张裂缝向深处扩展,坡内锁固段岩层被破坏,控制性结构面贯通;滑坡沿贯通滑面快速滑下,摧毁坡脚铁路线并堵塞河道,整个边坡发生拉裂-滑移-剪断型失稳破坏。研究成果为类似地区的边坡工程地震失稳分析提供参考和依据。     

顺层岩质滑坡变形破裂扩展及高速失稳特征研究 ——以四川省"5·5"三河口顺层滑坡为例

2018年5月5日,四川乐山市三河口乡发生高速岩质滑坡,方量约23.4万m~3,滑坡自启动至堆积过程影像记录清晰。基于现场勘探和无人机航空摄影,对滑坡发育的形貌特征、结构特征、运动及堆积过程进行了调查,对滑坡的变形破裂扩展、形成机理进行了分析。研究表明:斜坡侧缘和后缘节理对滑坡启动起到主控作用,滑坡主滑用时16 s,最大水平运动距离约215 m,最大运动速度约24.1 m/s;斜坡在重力作用下沿层面发生蠕变,随着变形累积,周缘节理破裂逐渐贯通、掉块,侧缘的渐进贯通对最终破坏起到控制作用。该滑坡运动和破坏模式较为典型,研究成果对其他类似顺层岩质斜坡失稳机理研究具有借鉴意义。     

滑带土力学性质及其对滑坡的控制机理研究

为探究滑带土对土质滑坡的控制机理,剖析了部分滑坡滑带土的组成成份和影响滑带土物理力学性质的因素,并将滑带的形成过程与滑坡相应的发展阶段联系起来,揭示了滑带土对滑坡的控制机理。将影响滑带土强度的主要内因归结为含水量、粒度组分和矿物成份;主要外因为地下水的浸泡、埋藏深度和滑面剪切作用。将滑带的演化过程分为3个阶段:粉质黏土的形成,塑性变形及局部破坏和剪切面整体贯通。滑带土力学强度的降低,破坏了滑带中抗滑力与下滑力的平衡状态,产生剪切破坏面,因而导致滑坡的滑动。     

四川省万源市花楼乡董家梁滑坡特征及成因机制

万源市花楼乡董家梁滑坡属于典型的四川盆地盆周山区红层地层滑坡。通过现场调绘、工程地质勘探等手段,揭示该滑坡为强大水压力起主导作用的滑动变形破坏。根据滑坡滑动后的空间形态及残留体特征,将滑坡划分为滑坡启动区(A区)、滑坡西侧推挤滑动区(B区)、滑坡东侧牵引滑动区(C区)三个部分。研究表明滑坡启动始于地下水活动强烈的中部区域(A区),水压力随雨量增加而急剧增长,该区岩体受水压力推挤沿层面及侧裂结构面发生剪切破坏,形成楔形体滑动,同时牵引B区和C区岩体产生推挤、拉张、牵引滑动破坏。     

四川省万源市花楼乡董家梁滑坡特征及成因机制研究

万源市花楼乡董家梁滑坡属于典型的四川盆地盆周山区红层地层滑坡.通过现场调绘、工程地质勘探等手段,揭示该滑坡为强大水压力起主导作用的滑动变形破坏.根据滑坡滑动后的空间形态及残留体特征,将滑坡划分为滑坡启动区(A区)、滑坡西侧推挤滑动区(B区)、滑坡东侧牵引滑动区(C区)三个部分.研究表明滑坡启动始于地下水活动强烈的中部区域(A区),水压力随雨量增加而急剧增长,该区岩体受水压力推挤沿层面及侧裂结构面发生剪切破坏,形成楔形体滑动,同时牵引B区和C区岩体产生推挤、拉张、牵引滑动破坏.     

降雨诱发全-强风化岩边坡浅层失稳模型试验研究

以珠江－西江经济带先行试验区典型降雨诱发型滑坡为研究对象,引入流体力学相似原理以韦伯准则作为降雨相似标准,开展了3组降雨诱发滑坡全过程物理模型试验。分析了边坡对降雨入渗的响应规律、入渗过程对边坡变形的影响、边坡破坏过程与破坏模式,初步获得华南强烈风化地区降雨诱发滑坡形成机理与成灾降雨特征:①浅层岩土体风化强烈造成的高孔隙率是试验区降雨诱发滑坡的物质基础,非饱和岩土基质吸力消散是试验区降雨诱发滑坡的本质原因,降雨入渗后特定的基质势(含水率)分布是降雨诱发滑坡的条件。②降雨诱发全风化花岗岩滑坡灾害所需累积降雨量比强风化碎屑岩小,强风化碎屑岩滑坡滑动影响范围比全风化花岗岩大。③强暴雨诱发滑坡灾害所需累积降雨量比间歇性降雨小,强暴雨更易诱发滑坡,且诱发的滑坡规模更大。     

隧洞开挖渗流场变化对滑坡稳定性的影响数值模拟分析

为研究隧洞开挖对滑坡渗流场、坡体变形及稳定性的影响,在对某滑坡滑体物理力学及水理性质进行研究的基础上,采用Modflow有限元差分三维软件对隧洞开挖前后的地下水位进行数值模拟计算,分析隧洞开挖后渗流场的变化,并以此结合Geo-Studio软件对滑坡处于天然及开挖情况下水位变化后的稳定性及变形进行了分析研究。结果表明:隧洞开挖后地下水渗流场发生改变,隧洞开挖处产生明显涌水现象,开挖2 a后地下水位降低约20 m,开挖区形成明显“落水洞”,地下水位变化主要体现在滑坡前缘;隧洞上部2^#次级滑体在抗滑力减弱和有效应力增大的双重作用下变形加剧,其下滑带动1^#次级滑体变形。隧洞上部2^#次级滑体最大变形量12.42 cm,但滑坡的稳定性变化较小。     

基于离散元法的采空区诱发斜坡变形破坏过程研究

为研究节理条件下采空区对岩质斜坡变形破坏过程的影响,以贵州省清镇市小二岩危岩体为研究对象,运用PFC~(2D)模拟采空区影响下岩质斜坡渐进破坏过程,并在模拟过程中分别对斜坡坡顶、坡脚、采空区、采空区上方地表四个位置进行监测。初步研究发现:小二岩斜坡为缓倾上硬下软型结构,由于地下采煤导致小二岩斜坡出现变形,在开采作用下其主要的变形方式有采空沉陷和坡顶拉裂;研究区内节理裂隙发育,岩体被节理切割成块体,地下开采后,引起坡顶岩体应力变化,拉裂隙沿节理面产生,岩体发生累进性破坏,为崩塌的发生提供了积极条件;分析认为在对斜坡体进行节理化后,节理对于斜坡的变形具有指引作用,斜坡在采空区变形位置沿节理向陡崖顶部产生大量的拉张裂隙并且最终贯通,与小二岩斜坡的实际变形相近。     

水对岩石力学特性及边坡稳定的影响及其机理分析

采用MTS815.04电液三轴伺服试验系统,对安康至陕川界高速公路沿线的几处典型边坡岩石试样进行了室内试验分析,结果表明,几种不同岩性试样的物理力学性质(包括单轴抗压强度、弹性模量和泊松比)随含水量的增加呈现减小的趋势,其中石灰岩和板岩随含水量的增加力学性质变化较大,砂岩和闪长岩变化较小。试验结果证实孟召平等人提出的含水量与岩石力学性质拟合方程较为符合工程实际。降雨是引发滑坡灾害的重要因素之一,目前研究降雨对边坡稳定性影响的方法主要有两种:统计分析方法和数值模拟方法。对降雨引起的岩质边坡失稳现象的研究结果表明,其影响机理主要有:降雨软化坡体、地下水位的升高、降雨对边坡坡面的冲蚀、水-岩化学作用以及裂隙中的渗流等。     

南江县浅层土质滑坡降雨入渗规律与成因机理

为揭示土质滑坡中降雨入渗规律和滑坡成因机理,通过对四川南江县100多个滑坡进行现场调查、统计,选取二潢坪滑坡深入剖析典型滑坡成因机理,对降雨量、GPS累积位移、土体孔隙水压力、土体含水率等综合因素分析后,采用有限元数值法对滑坡的降雨入渗过程进行模拟。结果表明:浅层土质滑坡中孔隙水压力及含水率变化有明显滞后现象,降雨初期以垂直坡面入渗为主,一段时间后则以坡向渗流为主;斜坡中前缘孔隙水压力变化比后缘对降雨更敏感,其原因为前缘黏性堆积体、侧壁陡崖及基岩面共同构成斜坡储水边界;因滑体结构的各向异性,降雨过程中土体中局部孔隙水压力及渗流力瞬时剧增,土体饱水使得软黏土层发生软化,最终导致斜坡整体失稳。     

南江县浅层土质滑坡降雨人渗规律与成因机理

为揭示土质滑坡中降雨入渗规律和滑坡成因机理,通过对四川南江县100多个滑坡进行现场调查、统计,选取二潢坪滑坡深入剖析典型滑坡成因机理,对降雨量、GPS累积位移、土体孔隙水压力、土体含水率等综合因素分析后,采用有限元数值法对滑坡的降雨人渗过程进行模拟.结果表明:浅层土质滑坡中孔隙水压力及含水率变化有明显滞后现象,降雨初期以垂直坡面入渗为主,一段时间后则以坡向渗流为主;斜坡中前缘孔隙水压力变化比后缘对降雨更敏感,其原因为前缘黏性堆积体、侧壁陡崖及基岩面共同构成斜坡储水边界;因滑体结构的各向异性,降雨过程中土体中局部孔隙水压力及渗流力瞬时剧增,土体饱水使得软黏土层发生软化,最终导致斜坡整体失稳.     

四川理县欢喜村冰水堆积体降雨条件下变形机理研究

四川理县欢喜村具有干暖河谷气候特征,降雨量少、蒸发量大,冰水堆积体在降雨作用下的变形特征及机理与以往降雨型滑坡有较大差异。通过水土化学试验、矿物成分检测、电镜扫描(SEM)、降雨模拟-现场中剪试验等手段查明冰水堆积物遇水结构损伤机理,以及由此引起的强度衰减特征及幅度,在此基础上,采用SEEP/W模块分析堆积体降雨条件下地下水浸润、饱和特征及孔隙水压力变化趋势,结合地质环境条件归纳总结堆积体变形机理及过程。研究表明:冰水堆积物遇水后,细粒组分内矿物(以石膏为主)溶解、颗粒重排列共同导致充填细粒土结构弱化、损伤,进一步发展促使大颗粒间相互作用程度减弱,加之粒间水的润滑、软化最终引起土体整体强度大幅度衰减,其中c值降低20.6%,φ值降低34.1%,c值下降幅度弱于φ值;此外,研究区特殊的地质环境条件导致缓坡段降雨入渗效果优于陡坡段,饱和时间、范围、深度的不同形成土体强度差异变化,加之前缘良好的临空条件,导致坡体近前缘端表层易朝临空方向产生蠕滑变形,变形体后缘形成拉张裂缝,并为降雨入渗提供通道,多次降雨-蠕滑变形累积作用使变形体前缘锁固段减小,形成失稳破坏。