唐古栋滑坡变形破坏机制及岸坡稳定性研究

结合坡体结构分析及有限差分计算,研究了唐古栋滑坡在历史上河谷下切过程中边坡应力、应变发展规律,得出了前缘缓倾坡外结构面发育类高边坡变形破坏机制可归纳为"卸荷拉裂—滑移(压致)拉裂—剪断"3段式机制的结论。基于变形破坏机制研究及数值模拟计算,分析出唐古栋滑坡上游侧变形体在楞古水电站下坝段蓄水、地震工况共同作用下,锁固段岩体内应力集中明显、塑性破坏严重,可能导致边坡整体高速失稳。     

陡倾顺层岩质斜坡动力倾倒变形机理研究

通常认为顺层岩质斜坡动力变形破坏以滑移—拉裂、滑移—弯曲模式为主,但是通过现场调研发现,在陡倾顺层斜坡中存在一类特殊的动力变形破坏方式——倾倒变形。为了得出该类型斜坡动力倾倒变形机理,以四川汶川县水磨沟陡倾软硬相间顺层斜坡在"5.12"汶川地震作用下失稳为例,在充分总结滑坡区工程地质条件和分析其动力破坏特征后,利用二维离散元数值模拟方法开展研究。结果表明:在地震荷载作用下,在斜坡表面PGA放大系数随着高程的增加总体表现节律性变化,在坡肩呈现峰值;斜坡失稳机理为坡内软岩和硬岩差异式拉剪破坏导致层面抗剪强度急剧降低,岩土体沿优势层面下滑;由于坡体下部岩层锁固作用,坡体向下滑动受阻,坡脚附近岩土体翘曲隆起,而坡顶震裂松弛岩土体在巨大地震惯性力下沿优势结构面滑动剪出过程中,受坡肩"关键块体"阻挡而向临空面发生倾倒变形,整个斜坡发生滑移—下部弯曲—上部倾倒式失稳破坏。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。     

金沙江上游某特大型滑坡发育特征及堵江机制

金沙江上游地区堵江滑坡发育密集,其诱发的次生地质灾害给当地人民的生命财产安全以及流域内的水库建设都带来了严重的威胁,而目前针对金沙江流域的滑坡堵江研究,尤其是滑坡的堵江机制研究还相对较少。以现场地质调查为基础,结合钻孔勘探成果与数值模拟分析,系统研究了金沙江上游某特大型滑坡的发育特征与堵江机制,研究结果表明该滑坡为顺层陡倾岩质斜坡体上发育的以云母石英片岩为主的基岩滑坡,平面呈明显的圈椅状,总方量达6 000万m³,曾严重堵塞金沙江,整个滑坡堵江机制可以总结为:顺层斜坡高速滑动→前缘碰撞堆积→后缘推动形成一定冲高→强夯成坝→完全堵江。     

白格堰塞湖泄流对上游岸坡稳定性的影响

2018年10月11日,位于西藏江达县和四川白玉县交界处的金沙江沿岸发生了大型山体滑坡——白格滑坡,造成金沙江堵塞并形成堰塞湖;2018年11月3日该处发生二次滑坡,再次堵江并造成堰塞湖蓄水量增加。为了研究白格堰塞湖在人工挖槽泄流阶段对上游岸坡稳定性的影响,以堰塞体上游某天然岸坡为例,采用有限元软件PLAXIS研究了该边坡在水位下降过程中的变形特征及稳定性变化规律。结果表明:①随着堰塞湖水的逐渐泄流,坡体表面位移变形逐渐增大,坡体后缘部位最大位移达到8.5 cm,中部和前缘变形相对较小;②水位下降过程中,坡体后缘的塑性区向下扩展,但未形成贯通的塑性区,同时安全系数也逐渐减小,最终为1.16;③各降水阶段坡体的最不利滑裂面相同,滑弧剪出口位于滑坡体高程3 150 m处,距坡脚约250 m,确定了该岸坡潜在的滑坡形式为高位滑坡。研究成果对后期该区域滑坡灾害的预防和控制有一定参考价值。     

四川茂县维城乡后山古滑坡形成机制及稳定性评价

结合灾后应急勘察,通过大比例尺工程地质测绘及钻探等手段对维城乡后山堆积体结构进行了系统调查,认为后山堆积体为一古滑坡。滑坡形成前为一变质砂岩和千枚岩构成的顺向坡且顺坡面走向陡倾长大结构面发育,峡谷期河流的快速下蚀作用使斜坡前缘形成陡立临空面,重力作用下,坡体后缘顺层滑移拉裂并最终整体滑动形成古滑坡,运用理正软件搜索古滑坡潜在不稳定滑面．并对其稳定性进行计算和评价,认为其局部复活但整体处于稳定状态。     

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。     

推移式滑坡模型试验推力加载方法的研究

滑坡物理模型试验过程中采用的加载方式常与所模拟的滑坡原型相关,为了准确模拟推移式滑坡的变形破坏过程,采取在模型坡体后缘施加推力的方式进行加载。为验证该方法的可行性,以简化的刚性滑块为例,将推力加载方法与模型试验中常用的倾斜模型加载方法进行对比分析。结果表明推力加载方法与倾斜模型加载方法相同,均可连续地改变安全系数。为研究整个坡体在后缘施加推力后其坡体内部的应力应变场与推移式滑坡的相似性,分别进行了数值模拟试验与滑坡物理模型试验。试验结果表明,滑坡体随着坡体后缘推力的增大,其剪切破坏逐渐由后缘向前缘发展,直至剪切面贯通发生滑动失稳,其变形破坏特征与推移式滑坡特征基本吻合,验证了后缘施加推力的方法模拟推移式滑坡变形破坏过程的可行性。     

顺倾层状岩质边坡失稳破坏机制及稳定性影响研究

为探讨顺倾层状岩质边坡的失稳变形破坏机制,基于SRM强度折减法,采用Midas-GTS NX岩土分析软件对一坡角为60°的硬质岩夹软岩顺层边坡进行数值模拟,通过改变边坡的几何条件,探讨并查明了该形式边坡的变形破坏形式及稳定性。结果表明:结构面倾角对顺倾层状岩质边坡变形规律影响明显,以水平层状边坡和直立层状边坡为临界点,随着结构面倾角不断增加,顺倾层状边坡破坏模式体现为:压剪破坏→滑移-压致拉裂破坏→滑移-拉裂破坏→滑移-劈转破坏→滑移-弯曲破坏→弯曲-崩塌复合破坏,边坡安全系数随倾角的增大先减小再增大,在结构面倾角为40°时稳定性最差,在90°达到最大值;随着结构面厚度的增加,边坡安全系数呈线性减小趋势;随着结构面间距的不断增加,边坡安全系数呈增大趋势,不过增加速率逐渐减小。     

软弱基座型滑坡形成机制离散元数值模拟研究

软弱基座型斜坡具有“上硬下软”的双层坡体结构,其变形破坏方式和失稳模式也较为复杂。为了详细分析该类型边坡的变形破坏机制,以具有此类坡体结构特征的一库区古滑坡为例,在现场调查的基础上,采用地质分析法和离散元数值模拟方法研究天然、降雨和地震条件下边坡的变形破坏过程。结果表明:活跃的地质时期、陡峭的地形、复杂的地质构造和双层的坡体结构特征构成了该滑坡形成的必要条件,降雨和地震是诱发滑坡的主要外界因素;滑坡表现为倾倒变形和滑移－压制拉裂的复合型失稳模式;利用离散元数值模拟研究了坡体在天然重力、降雨和地震等不同条件下的变形破坏过程,计算结果显示降雨和地震均会导致滑坡发生,其中地震型滑坡具有持续时间更短、发生规模更大、运动距离更远的特点。     

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。     

红层缓倾岩质斜坡地下水作用机制及稳定性分析

强降雨条件下地下水作用对川东缓倾岩质滑坡大规模的爆发起到关键作用。以川东典型红层缓倾岩质斜坡为例,通过现场调查和数值模拟等方法分析地下水渗流规律,并从地下水的物理作用和力学作用两方面研究其变形破坏机制。研究结果表明:地下水在层状和块状岩体斜坡中主要是通过原生层面和节理裂隙运移,孔隙水压力主要集中在斜坡后缘,靠近前缘水压力逐渐降低。川东缓倾岩质滑坡是在地下水的静水压力和物理软化泥化共同作用的结果,降雨入渗形成的水平推力、扬压力及软弱结构面强度的降低导致滑坡的启动;其形成演化过程可分为:1结构面形成与贯通阶段;2泥岩夹层软化阶段;3强降雨启动破坏阶段。     

坡体表面点转动方位测定仪的研制及其应用

坡体表面点转动方位能有效揭示滑坡变形演化过程,为此自主研发了坡体表面点转动方位测定仪,实现了点转动方位定量测量.同时,构建黄土滑坡物理模拟试验,分别在滑坡体后缘、中部以及前缘地表布设2个测定仪.试验过程中采用连续长时的灌水方式来模拟灌溉水入渗对边坡变形的影响,进一步揭示了滑坡孕育过程中多点转动方位响应特征变化规律.试验...     

地震作用下顺层岩质滑坡稳定性离散元模拟

以金沙江溪洛渡水电站库区恩子坪2^#滑坡为例,采用宁河地震天津记录数据作为地震动参数,运用离散元程序UDEC(Universal Distinct Element Code)对滑坡在未来地震作用下的响应特征和变形破坏机制进行数值模拟。数值模拟计算结果显示:在地震波作用下,坡体表现出明显的放大效应,其中加速度放大程度最大,位移次之,速度最小;地震波达到峰值后,坡体中的剪应力集中范围和滑带的剪应变均急剧增大,由于剪应变累积效应,变形破坏从滑带前端向尾部传递、扩展;地震结束时,滑坡的稳定性系数已经低于1.0,最大累积位移达到了1.58 m。通过分析数值模拟计算结果可知:运动放大效应、剪应力集中和剪应变累积效应是导致滑坡变形破坏的主要机制,滑坡的失稳模式依然为顺层滑移;滑坡已经失稳破坏,建议采取适当的锚固工程,以降低滑坡在地震作用下失稳堵江的风险,从而保证溪洛渡水库的正常运营。     

汉江丹江口大坝加高后水库环境地质问题预测

丹江口水利枢纽是综合开发汉江的大型水利工程,坝址位于湖北省丹江口市汉江与支流丹江汇合口下游1.5 km处,分两期开发.初期工程投入运行20多年以来,库坝区地震活动具有水库诱发地震特征.库区除局部库段有崩岸及小规模滑坡活动外,库岸总体是稳定的,且基本不存在浸没问题.后期工程大坝加高后,水库诱发地震仍将存在,但地震活动强度水平和震中位置将不会出现太大变化.正常蓄水位抬高13 m使得水库延长约60 km,同时改变了水库运行现状.库区岸坡变形将集中发生在汉库库尾,将对移民迁建选址有一定影响;库岸再造将主要发生在汉库郧县盆地、李官桥盆地和淅川盆地库段的第四系松散堆积层展布区;局部库段存在的浸没问题需进行工程处理.     

云南古水水电站巨型堆积体演化过程及稳定分析

云南古水水电站根达坎堆积体已经历了近10 a的勘察,但其斜坡堆积体的演化过程仍有待研究。从堆积体坡表的变形迹象及平硐内部揭示的软弱滑动带结构特征入手,反演推测斜坡堆积体的演化过程,建立数值模型分析堆积体发育过程中的演化机制。模拟结果表明,堆积体的中前缘部位主应力较大,也较为集中,斜坡靠近地表附近的拉应力最大,说明堆积体越靠近江面,其稳定性越差,堆积体的胶结程度越低,越有利于地表雨水入渗及风化作用的深入。数值分析还表明暴雨条件下堆积体饱和状态对斜坡变形有重要影响,暴雨状态下最有可能先发生破坏的部位主要集中在堆积体后缘,从而产生"拉-压-剪"的推移破坏模式,发生连锁的滑移-坠覆-滑移式的链接破坏。     

班多水电站左岸Ⅰ号倾倒体破坏机制分析

分析黄河班多水电站左岸Ⅰ号倾倒体发育的地质环境和倾倒变形体的主要特征:岩层倾角自岸坡水平向里由缓变陡;倾倒、弯曲、拉裂变形显著;弹性波速较低等。根据这些特征,运用地质-力学分析法阐述倾倒体的变形机制;用离散元方法对地质原型进行模拟。分析表明倾倒体的失稳破坏方式主要以沿潜在折断面的剪切蠕滑为主,并伴以沿板理面发生错动、倾倒,最终将以滑坡形式结束整个变形过程。