堆积体滑坡滑带渐近破坏分析

以钻孔倾斜仪深部变形监测资料为依据,以启动变形为基础,在文献[11]中研究了堆积体滑坡的变形机理,发现滑坡滑带的主滑面自下而上逐步发展.文章将研究堆积体滑坡滑带的渐近破坏机理.发现滑坡滑带同样首先从主滑面开始破坏,然后自下而上向滑带上盘发展,呈明显渐近破坏的形式,且在滑带范围内,抗剪强度自下而上呈递增趋势,表现出滑带介质的非均质性.根据滑带破坏机理,提出了滑坡的破坏预警标准.     

大岩淌堆积体滑坡滑带渐进破坏传播的确定性预警方法

 以大岩淌堆积体滑坡为例,提出一种预警渐进破坏传播的确定性方法,其创新在于能定量预警滑带破坏传播的全过程,包括破坏传播的方向和速度,破坏的相应日期以及滑坡的破坏程度。首先,系统地介绍滑带点破坏、线破坏和面破坏的传播特性,阐述剪切荷载作用下点破坏传播的全过程曲线,这种相对变形–时间关系全过程曲线类似于试验室刚性伺服压力机上的σ - e 关系曲线;发现线破坏自滑带下盘开始,铅直方向依次自下而上向上盘传播,水平方向自滑坡前缘逐渐向滑坡后部传播的特性;其次,主要从滑带的层状结构、岩层岩性、岩层力学特性及岩体破坏一般原理4个方面阐述铅垂方向破坏传播特性的机制;第三,在上述破坏机制的基础上提出堆积体滑坡滑带渐进破坏传播确定性的预警方法(PFPW),PFPW预警方法以滑带相对变形过程线分析为基础,以其时间过程线的峰值作为点破坏标准,以预警渐进破坏过程中不同破坏阶段为目标,使得通报和预报滑带破坏发生的时间、位置、程度以及破坏传播的速度都能容易而有效地进行。     

堆积体滑坡滑带启动变形分析

根据钻孔倾斜仪深部变形监测资料,研究了清江水布垭工程堆积体滑坡滑带的变形机制。发现滑坡的变形起源于滑带的主滑面;然后自下(盘)而上(盘)依次缓慢发展,滑带中的各点自变形启动到变形峰值历时13～28月不等。变形-时间曲线可分成两种类型,其一有匀速、加速、减速、稳定4个阶段,其二没有加速阶段,只有上述其余的3个阶段。变形发展的各个阶段与施工开挖和滑坡加固过程有关,并随滑坡开挖,变形启动和发展;随滑坡加固,变形受阻和逐步趋于稳定。根据上面提出的变形传播特性,提出滑带上盘变形加速启动预警标准,这种标准使预警的变形阶段可控,对监控滑坡安全有重要意义。     

具有蠕变特点滑坡的加速度变化特征及临滑预警指标研究

 具有蠕变特点的滑坡从变形启动到整体滑动破坏这一过程一般要经历初始变形、等速变形和加速变形3个阶段,且不同阶段有其不同的变形特点。依托于大量滑坡变形监测数据,对滑坡从开始变形到失稳破坏全过程中的累积位移、变形速率和加速度等的变化规律进行系统地分析和研究,发现加速度的变化表现出与累积位移和变形速率完全不同的特点。在斜坡变形进入临滑阶段之前的所有时间段内,加速度值基本在0附近作上下振荡,而一旦进入临滑阶段,加速度则骤然剧增,呈现出明显的突变特征。也就是说,加速度在斜坡进入临滑阶段前后呈现出迥然不同的特点。针对此特点,提出基于加速度的滑坡临滑预警方法和临滑预警指标d。根据该指标,可望实现滑坡的自动临滑预警。     

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。     

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。     

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。     

山区斜坡中微型桩及油气管道变形机制模型试验研究

为探究不同形式微型桩加固下的滑坡–管道系统相互作用机制和破坏演变过程,以西南山区天然气管道滑坡抢险工程为背景,开展注浆常规桩和注浆花管桩防护边坡的大型室内模型试验。以应变、土压力传感器和百分表对滑坡系统内结构物的相应指标进行监测,通过对桩体弯矩、土压力和桩顶位移数据进行分析。研究结果显示,在滑坡体系中,由桩、滑体和管道组成的系统在滑坡发育中的变化具有协调一致性,变形可分为4个阶段：初始阶段、均匀变形阶段、快速变形阶段和破坏阶段。微型桩主要以发生在滑带附近的弯剪破坏为主,在滑带附近,桩前土压力达到最大值,花管桩以滑带为轴具有旋转趋势,导致桩底产生较大的土压力。弯矩大小整体上呈现出“S”形曲线分布,并且由于桩顶承台的联系作用,桩体上部产生较大弯矩。花管桩一侧由注浆形成的桩土复合结构能更好地抵抗滑坡推力,桩体达到极限强度并破坏之后,复合结构仍然能起到一定的抗滑作用。通过多元融合数据分析,观察到管道变形发生时间较晚,为抢险工作提供了时间窗口。管道主要表现为受弯破坏和挤压破坏,接口位置为管道防护的薄弱点。微型桩在山区油气管道防护中具有重要的应用潜力,进一步的研究和改进对微型桩在滑坡治理中的应用具...     

黄土滑坡滑带土的蠕变特性

从陕西泾阳泾河南塬11个新近发生和临滑的黄土滑坡不同深度位置采取原状土样,根据滑坡所处的地质环境和灌溉水诱发条件,按不同应力水平和不同含水率情况,分别对滑带黄土和古土壤进行了三轴蠕变实验和直剪蠕变实验,获得了该类滑带土的蠕变特性:蠕变形变均包含等速蠕变、加速蠕变和蠕变破坏3个阶段,但从加速蠕变到蠕变破坏均历时短暂;滑带土均表现为塑性破坏特征;滑带土发生蠕变破坏时对应的应变量ε基本在10%以下,随着含水率的增加,蠕变破坏相应的应变量也随之降低;而直剪蠕变在不同含水率下的破坏应变量都在4%以内;历时(t0 min)的应力–应变等时曲线族几乎为一束曲线簇,均具有"归一化"现象,反映出该区滑带土具有良好的一致的蠕变变形特性。讨论了滑带土蠕变特性与边坡失稳时间预报模型之间的内在联系,为黄土滑坡的临滑预报作了实验研究和理论探讨。     

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。     

一种新的节理本构模型及几种新的滑坡稳定系数计算方法

在对滑坡渐进变形分析的基础上,提出一种新的节理本构模型,推理出本构模型参数的决定方法;分析临界状态应力特征,提出临界状态应变方程,将提出的本构理论和现行莫尔–库仑临界状态准则实现无缝连接。分析现行滑坡稳定性系数计算方法的优缺点,相应地提出滑坡稳定性系数几种新的计算方法：基于渐进变形的临界状态稳定性系数计算方法、部分条块强度折减稳定性系数计算方法、综合下滑力–摩阻力稳定性系数计算方法、最大主下滑力滑坡稳定性系数计算方法,以及每一条块滑坡稳定性系数计算方法。对传统滑坡稳定性系数计算方法和本文提出的方法进行对比分析,进而提出综合下滑力–摩阻力稳定性系数以及最大主下滑力稳定性系数计算方法较能反应工程实践。最后,以实例对所提出的计算模型进行对比分析。     

顺层滑坡变形破坏过程分析

为了分析风化岩质顺层滑坡的变形破坏过程,采用弹塑性接触有限元强度折减法,计算滑坡的整体稳定性系数和分析滑坡的稳定性以及变形破坏过程。结果表明,风化岩质滑坡的变形破坏主要是由滑体沿滑面的位移的不一致和塑性应变的不断发展引起的;采用弹塑性接触有限元算法可以更好地反映该类型滑坡所处的实际壮态及滑坡的滑动过程,为该类型滑坡稳定性的准确评价和预测预报提供可资借鉴的方法。     

推移式滑坡渐进破坏机制及稳定性分析

 在现行滑坡稳定分析的基础上,建立推移式滑坡渐进破坏稳定性分析法。在分析滑坡破坏机制的基础上,提出临界状态条块或单元,该临界状态条块或单元处于破坏和峰值应力之前两状态之间,并提出相应的决定方法。提出推移式滑坡2种破坏模式,模式I：整个滑体沿弱面发生推移破坏,模式II：后缘沿弱面发生推移破坏,而前缘局部沿滑体发生剪切破坏;在滑坡破坏控制的研究基础上,提出模式I滑坡破坏受弱面的基本力学特性所控制,对于模式II,滑坡后缘破坏受弱面的基本力学特性所控制,而前缘受滑体的抗剪力学特性所控制,2种破坏模式的临界状态逐步由后缘向前缘移动,也即是滑坡破坏不断地产生新的峰值应力状态和破坏后区状态。对推移式滑坡的变形规律进行研究,提出在滑坡模式I和II渐进破坏全过程中,滑坡破坏面上的每一点的时间与位移关系均会呈现不同的“S”型曲线特征,对于整个滑体而言,滑面上每一点的位移与高度关系曲线,在不同时刻呈现不同的抛物线型特征。分析滑面的位移与时间的关系曲线特征,提出滑面位移与时间的关系曲线呈现3种类型：类型a：I型非稳定时间曲线,类型b：I型稳定时间曲线,类型c：III型稳定时间曲线。研究现行滑坡稳定性系数的计算特点,提出滑坡稳定性计算的综合下滑力–抗滑力、主推力和基于位移变化的方法。研究了滑坡的运动特点,提出了主滑方向的定义,且主滑方向随力和位移的变化而变化。研究有限元滑坡稳定计算的特点,分析引起滑坡有限元法计算不收敛的原因,提出滑坡有限元计算的滑面边界法,其滑面既可以施加理想弹塑性模型边界,计算所得稳定系数可与传统的极限状态稳定计算结果相比较,又可以施加不同的应力–应变模型边界,从而获得真实的应力场和位移场,也可利用各种方法计算相对应的稳定系数;对于滑面确定可以采用各种优选计算和现场勘查方法。提出了各种对应关系图,这些图形有利于理解提出的系统理论。     

巫山青石滑坡复活机制研究与稳定性评价

受三峡库区175 m水位蓄水影响,引起了古滑坡复活,前后缘出现了大规模的变形,坡体的稳定性降低,直接威胁到景区、航道、电站的安全。本文根据滑坡的地形地貌及滑坡变形的监测数据,结合所处的地质环境条件,对滑坡的复活机理进行了系统的分析,在此基础上采用极限平衡法和FLAC数值模拟方法分析了滑坡的稳定性,得到滑坡目前处于基本稳定状态。滑坡属于牵引式滑移,其整体的稳定性取决于滑坡前缘强变形B、C区的稳定,若前缘强变形区再次发生大规模变形破坏,势必影响滑坡的整体稳定性。最后,针对滑坡提出了采用专业监测预警+裂缝封闭+截排水沟+清除前缘垮塌区表面危险岩块的综合防治方案的建议。     

水库滑坡变形特征和预测预报的数值研究

水库滑坡不同于一般山体滑坡,其稳定性受水位波动的影响十分明显。由于水库滑坡的特殊性和重要性,其变形特征和预测预报的研究已成为目前研究的热点和难点。库水水位的波动,改变了水库滑坡的水力边界条件,引起坡体内渗流场的非稳定渗流,采用传统的分析方法很难对其变形破坏特征和稳定性的动态变化进行研究,并对其失稳破坏进行预测预报。因此,基于数值极限分析方法对水位下降过程中滑坡体的变形特征和稳定性的动态变化规律进行了研究;通过位移-时间关系曲线以及位移-时间对数关系曲线对滑坡体的变形破坏特征进行了定量研究,并提出利用水平位移陡升段（加速段）和水平方向的夹角作为滑坡临滑预报的判据,为认清水库滑坡的破坏机制和提升其预报水平提供了新的思路。     

中部“砥柱”锁固平面旋转切向层状岩质滑坡启动力学机理与稳定性判据

中部“砥柱”锁固平面旋转滑坡,是切向层状岩质斜坡在特殊的边界条件控制下,发生渐进性变形而形成的。其主要特征是：在平面上,滑体中部的潜在滑床面部位,岩层抗剪强度较高,出现坡体变形的相对锁固段：而由滑体中部向周围边界,坡体变形逐渐增大。且变形岩体围绕着滑体的中部呈现出平面旋转变形之趋势。引起滑坡平面旋转的根本原因是滑体在变形时,其所受诸力的合力不通过滑体重心,从而产生了使滑体发生旋转的力矩。其变形与破坏模式可以概化为：在自重力、滑床摩擦力、滑床锁固段阻力和滑体周围边界处围岩切层阻力的共同作用下,圆环状岩块(岩板)所发生的平面旋转变形以及临界状态下“锁固段”的旋转破坏问题。基于弹性力学的平面应力问题,分析了圆环状岩块的旋转应力场：并应用极限平衡方法,分析了旋转滑坡下滑失稳的启动条件和旋转滑动的力学机理,建立了滑坡稳定性的判据。     

Deformation and failure mechanism of slope in three dimensions

Understanding three-dimensional(3D)slope deformation and failure mechanism and corresponding stability analyses are crucially important issues in geotechnical engineering.In this paper,the mechanisms of progressive failure with thrust-type and pull-type landslides are described in detail.It is considered that the post-failure stress state and the pre-peak stress state may occur at different regions of a landslide body with deformation development,and a critical stress state element(or the soil slice block)exists between the post-failure stress state and the pre-peak stress state regions.In this regard,two sorts of failure modes are suggested for the thrust-type and three sorts for pull-type landslides,based on the characteristics of shear stress and strain(or tensile stress and strain).Accordingly,a new joint constitutive model(JCM)is proposed based on the current stability analytical theories,and it can be used to describe the mechanical behaviors of geo-materials with softening properties.Five methods,i.e.CSRM(comprehensive sliding resistance method),MTM(main thrust method),CDM(comprehensive displacement method),SDM(surplus displacement method),and MPM(main pull method),for slope stability calculation are proposed.The S-shaped curve of monitored displacement vs.time is presented for different points on the sliding surface during progressive failure process of landslide,and the relationship between the displacement of different points on the sliding surface and height of landslide body is regarded as the parabolic curve.The comparisons between the predicted and observed load e displacement and displacement e time relations of the points on the sliding surface are conducted.The classi fi cation of stable/unstable displacement e time curves is proposed.The de fi nition of the main sliding direction of a landslide is also suggested in such a way that the failure body of landslide(simpli fi ed as"collapse body")is only involved in the main sliding direction,and the strike and the dip are the same as the collapse body.The rake angle is taken as the direction of the sum of sliding forces or the sum of displacements in collapse body,in which the main slip direction is dependent on progressive deformation.The reason of non-convergence with fi nite element method(FEM)in calculating the stability of slope is also numerically analyzed,in which a new method considering the slip surface associated with the boundary condition is proposed.It is known that the boundary condition of sliding surface can be described by perfect elasto-plastic model(PEPM)and JCM,and that the stress and strain of a landslide can be described properly with the JCM.