“三段式”岩石滑坡的锁固段破坏模式及演化机制

锁固段的地质结构及力学性质是"三段式"岩石滑坡的关键控制因素。根据"三段式"滑坡的地质结构特征,采用物理模型试验和颗粒流数值模拟方法,研究了锁固段岩桥角(后缘拉裂隙与前缘蠕滑段末端连线和水平方向间的角度)对锁固段的破坏模式及演化机制的影响规律。锁固段破裂的模式主要有张拉贯通破坏和张–剪混合贯通破坏两种。随着锁固段岩桥角的增大,锁固段破坏模式由张拉破坏向张–剪混合破坏转变:岩桥角小于90°时,为张拉破坏;岩桥角位于90°~110°之间,为张–剪混合破坏;当岩桥角大于110°时,锁固段并不发生破坏,边坡以其它形式发生破坏。通过锁固段的应变时程分析,随着锁固段岩桥角增大,锁固段区域拉应力的影响范围逐渐减小,由全部受拉向全部受压转变。     

“三段式”岩石滑坡的锁固段破坏模式及演化机制

锁固段的地质结构及力学性质是“三段式”岩石滑坡的关键控制因素。根据“三段式”滑坡的地质结构特征,采用物理模型试验和颗粒流数值模拟方法,研究了锁固段岩桥角（后缘拉裂隙与前缘蠕滑段末端连线和水平方向间的角度）对锁固段的破坏模式及演化机制的影响规律。锁固段破裂的模式主要有张拉贯通破坏和张-剪混合贯通破坏两种。随着锁固段岩桥角的增大,锁固段破坏模式由张拉破坏向张-剪混合破坏转变：岩桥角小于90°时,为张拉破坏;岩桥角位于90°~110°之间,为张-剪混合破坏;当岩桥角大于110°时,锁固段并不发生破坏,边坡以其它形式发生破坏。通过锁固段的应变时程分析,随着锁固段岩桥角增大,锁固段区域拉应力的影响范围逐渐减小,由全部受拉向全部受压转变。     

滑坡关键块力学行为及力传递特征和不同应力状态的稳定系数研究

 分析滑坡关键块的力学行为及滑坡力的传递特征,研究滑坡在摩阻力没有折减条件下,滑坡条块下滑力、摩阻力和推力的相互关系,指出滑坡条块在下滑力、摩阻力相等(即推力矢量和为0)时,该条块处于临界应力状态。研究推移式滑坡条块间推力所表征的力学特征,进而提出滑坡条块处于不同推力条件下,条块间推力测量的基本特征：处于残余应力状态和破坏后区应力状态条块间推力测量值逐渐减小或增大(即力测量可以为负值或正值),处于临界应力状态前条块间的推力测量值逐渐增大(即力测量为正值),该结果对滑坡监测具有指导作用。研究现行滑坡稳定系数的计算方法,针对临界应力状态、破坏后区应力状态和残余应力状态及其混合应力状态,以剩余推力法证明现行临界应力状态法计算滑坡稳定系数不是最小值,而取残余应力状态力学参数计算的稳定性系数为最小值,并证明了它们之间的相互关系。     

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。     

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。     

直线型复合式滑坡渐进破坏力学模型及稳定性研究

复合式滑坡防治难点在于稳定性状态判定及关键防治部位的识别.以直线型复合式滑坡为例,从其渐进破坏力学过程角度,研究滑坡稳定性状态的判定方法和关键防治部位的识别.首先针对概化的滑坡地质结构模型,基于应变软化理论建立渐进破坏力学模型;随后,提出破坏过程的五阶段划分模式,并在静力平衡原理上对各阶段构建了滑坡的稳定性状态方程.所...     

基于动态演化特征的锁固段型岩质滑坡前兆信息研究

 大型岩质滑坡是高能量突然释放的突发性地质灾害,常造成重大人员伤亡和经济损失。其中锁固段型岩质滑坡为大型岩质滑坡的主要类型,其发展演化具有较强的隐蔽性和突然性。依据锁固段存在形式和赋存位置,将锁固段型滑坡细分为“三段式”、“挡墙式”、阻滑块体、线性多级和阶梯状多级型5种类型。通过分析典型锁固段型滑坡的工程地质特性、滑坡阶段性演化规律和突发失稳特征,并基于动态演化特征从滑坡后缘拉裂缝开裂闭合、前缘鼓胀、坡体加剧变形和岩体微破裂声学信号特征等对岩质滑坡失稳前兆信息进行了系统总结。根据不同滑坡不同演化阶段的前兆失稳信息,利用InSAR,LiDAR,GPS,三维激光扫描和岩石微震等先进技术,采用“空–天–地–内”一体化的滑坡失稳预警防治方法。不同演化阶段的滑坡前兆信息的获取,对具有突发灾害的锁固段型岩质滑坡防治具有重要指导意义,可提高灾害预警预报准确率。     

三段式岩质边坡锁固段破坏试验研究

三段式滑坡是我国西部地区的一种典型岩质滑坡地质灾害,它的稳定性主要受控于锁固段。运用二维地质力学加载系统对三段式滑坡进行物理模拟研究,再现了三段式滑坡蠕滑-拉裂-剪断变形破坏全过程,对锁固段的变形-破坏全过程进行应变监测,从定性和定量的角度对锁固段变形破坏进行了研究分析。结果表明:锁固段的破坏是脆性剪切破坏,锁固段上端的横向应变和下端的纵向应变对锁固段破坏的预测有指导意义。     

侧翼与滑床复合锁固切向层状岩质滑坡动力学机理与稳定性判据

侧翼与滑床复合锁固滑坡是在斜坡渐进性变形过程中，切向层状岩体受特殊的边界条件控制，发生非同步和非均匀的变形而形成的。锁固段岩层的变形与破坏模式可以概化为两个相邻端固定而其余则为自由的多层矩形板结构，在横向荷载和纵向荷载共同作用下所发生的“屈曲．弯曲”变形和临界荷载下的断裂破坏问题。基于Rayleigh-Ritz能量变分法，建立了薄板的弹性挠度-荷载方程，应用塑性极限分析方法，确定板的临界荷载，建立了滑坡稳定性的判据。     

滑坡作用下输气管道受力分析

以川气东送管道铺设中的管道横穿罗针田滑坡工程为背景,建立管道横穿滑坡情况下的力学模型,并采用静力学解析计算的方法对管道变形、受力状态进行分析研究,获得了滑坡位移、推力与管体的响应特征,如应变或应力的关系,从而为地质灾害安全风险评价及预警提供定量的评价指标。结果表明:该管道横穿滑坡段暂时处于安全状态;管道变形分布曲线呈现正态分布规律,滑坡体正中管道部位变形最大,向两端变形逐渐减小;管道弯矩分布符合两端固定简支梁承受均布荷载弯矩形态,两端应力最大,呈现中部正弯两端负弯态势,管道两端最易发生破坏;研究成果可为类似输油气管道穿越滑坡地质灾害的破坏预警提供理论参考。     

“挡墙溃屈”型滑坡锁固段抗滑稳定性研究

“挡墙溃屈”型滑坡是一类典型的大型岩质边坡破坏失稳模式,锁固段的物理力学性能为该类边坡稳定性的控制因素。依据此类边坡的受力特征,将上部坡体按其地质结构（如岩体层面）划分计算条块,采用极限分析上限法求出上部坡体对锁固段的作用力（方向和大小）。通过对锁固段的极限剪切平衡分析,推导了剪切破坏模式下锁固段的稳定性系数计算公式。以四川溪口滑坡为例进行了应用分析。首先根据稳定性系数与锁固段剪切面倾角的关系,确定锁固段最危险截面位置。进而定量分析了最危险截面宽度与边坡稳定状态的相关性。研究成果对“挡墙溃屈”型滑坡的稳定性评价及灾害控制具有较好的指导意义。     

“挡墙溃屈”型滑坡锁固段抗滑稳定性研究

“挡墙溃屈”型滑坡是一类典型的大型岩质边坡破坏失稳模式,锁固段的物理力学性能为该类边坡稳定性的控制因素。依据此类边坡的受力特征,将上部坡体按其地质结构(如岩体层面)划分计算条块,采用极限分析上限法求出上部坡体对锁固段的作用力(方向和大小)。通过对锁固段的极限剪切平衡分析,推导了剪切破坏模式下锁固段的稳定性系数计算公式。以四川溪口滑坡为例进行了应用分析。首先根据稳定性系数与锁固段剪切面倾角的关系,确定锁固段最危险截面位置。进而定量分析了最危险截面宽度与边坡稳定状态的相关性。研究成果对“挡墙溃屈”型滑坡的稳定性评价及灾害控制具有较好的指导意义。     

侧翼锁固平面旋转式滑坡动力学机理分析

 侧翼锁固平面旋转式滑坡变形模式可以概化为横向均布荷载与轴向受压组合变形的悬臂梁模型。基于Rayleigh2R itz 能量法, 建立了含裂缝悬臂梁的弹性挠度2荷载曲线方程, 利用断裂力学中的应力强度因子破坏准则确定悬臂梁极限承载力, 导出滑坡稳定系数的解析公式, 从而在理论上定量地论证了这类滑坡的动力学机理及稳定性判据。     

崩滑灾害临界位移演化的指数律

基于锁固段概念和重正化群理论,从新的思路和视角出发,提出崩滑灾害临界位移演化的2个指数律,发现斜坡失稳的临界位移与加速蠕变起点的位移和锁固段的个数有关。第一律适用于斜坡的脆性破坏分析,例如岩崩、滚石和岩体倾倒破坏;第二律适用于斜坡的蠕变破坏分析预测,例如岩滑、堆积层滑坡、黄土滑坡以及含锁固段的黏土滑坡。多个典型滑坡实例分析表明上述指数律的广泛适用性与可应用性。所提出的方法能够在崩滑灾害的中期、短期及临阵预报方面发挥作用。     

中部锁固岩桥三轴加卸荷力学特性及裂纹扩展研究

 锁固型高陡岩质边坡内部岩桥破坏机制复杂,研究边坡中部锁固段的破坏规律及其对边坡整体变形破坏机制具有重要意义。为表征滑坡后缘拉裂缝和前缘蠕滑破坏,在完整岩样端部预制裂纹形成中部岩桥,开展3种不同长度岩桥试样的三轴加载和三轴加卸荷试验,分析2种应力路径下的应力–应变特征、强度特征和裂纹扩展模式,从断裂力学角度揭示了裂纹扩展机制。结果表明：随围压和岩桥长度的增加,试样峰值强度和对应的应变增大,且三轴加卸荷峰值和应变均大于三轴加载;应力–应变曲线呈现出“突发式破坏”和“峰后回升”现象,部分试样还表现出“双峰值”特征;岩桥试样呈现贯通岩桥、贯通试样上端面、向外环向破坏、向内环向破坏及贯通试样下端面等5类裂纹扩展模式;岩桥试样在下部节理尖端应力集中处产生张拉裂纹和剪切裂纹,大部分裂纹起裂角集中在40°～50°范围。中部岩桥三轴加卸载力学试验表明,边坡锁固段并非一次剪断破坏,可能呈现逐次多级破坏模式,本研究获得的岩桥裂纹扩展及破坏机制,可为锁固型岩质边坡开挖卸荷的破坏机制和变形特征提供理论支撑。     

詹家溪滑坡形成的力学机制与稳定性评价

概述了詹家溪滑坡地段以的工程地质条件和变形破坏特征，从滑坡形成的主要影响因素与受力条件着手，以动态观战分析了边坡应力状态及滑坡形成的机制，并对滑坡进行了力学分类，秀定性分析和力学计算评价了滑坡的稳定性。     

向家坡滑坡稳定性分析探讨

长期以来边坡稳定性分析多采用的是极限状态理论,近来一种新的稳定性分析方法(边坡渐进破坏稳定性分析法)被提出,以向家坡边坡治理为实例,分别研究了传统的不平衡推力法和边坡渐进破坏稳定性分析法中的主推力法在治理中的应用。传统的不平衡推力法只能描述前阶段的破坏过程,而主推力法可以描述滑坡的破坏全过程。研究结果表明:主推力法和不平衡推力法能够应用于工程实践,其中,主推力法更能描述边坡的渐进演化破坏特征。     

高速岩质滑坡临床弹冲与峰残强降复合启程加速动力学机理

运用断裂力学和弹性力学的原理和方法,提出并分析了逆向层状岩体斜坡锁固段突然剪断时出现的"临床弹冲-峰残强降"复合加速动力学效应,推导出二维应力状态下高速岩质滑坡启程速度计算公式.这从理论上定量地论证了具有实际意义的滑坡动力学新机理.     

高速岩质滑坡临床弹冲与峰残强降复合启程加速动力学 …

运用断裂力学和弹性力学的原因和方法,提出并分析了逆向层状岩体斜坡锁固段突然剪断时出现的“临床弹冲－峰残强隆”复合加速动力学效应,推导出二维应力状态下高速岩质滑坡启程速度计算公式。这从理论上定量地论证了具有实际意义的滑坡动力学新机理。     

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。