三峡库区降雨突发型岩质顺层滑坡监测预警分析：以小岩头滑坡为例

2021年8月28日凌晨2点,三峡库区秭归县归州镇向家店村五组小岩头滑坡中部发生整体滑移,造成3户农房倒塌,供电设备损坏,交通中断,影响320人出行。小岩头为岩质顺层滑坡,从加速变形到最终破坏仅仅数小时。这种突发性强的顺层岩质滑坡的监测预警,是当前研究的热点和难点。以小岩头滑坡裂缝和降雨监测数据,结合宏观地质调查,分析了小岩头滑坡变形破坏特征及降雨对滑坡变形的影响,探讨了突发性岩质顺层滑坡监测预警方法。结果表明：地层岩性组合与斜坡结构类型为小岩头滑坡提供了良好的物质基础与地形条件;降雨为小岩头滑坡最主要的诱发因素,累计位移-时间曲线呈现暴雨阶跃特征,当一次降雨过程的雨量达到70 mm时开始出现变形;基于裂缝计累计位移和变形速率,结合降雨数据,建立了4级预警判据。研究成果可为三峡库区突发顺层岩质滑坡监测预警提供借鉴。     

岷江上游俄寨村滑坡成因与稳定性预测

俄寨村滑坡是岷江上游、成兰铁路沿线众多大型古(老)滑坡之一,研究其成因机理与稳定性预测,对于地质灾害早期识别、减轻危害具有重要意义。在阐明滑坡地质背景条件、发育特征的基础上,对其成因机理、演化过程做了分析,采用工程地质分析、定量计算和数值模拟方法对滑坡堆积体稳定性及变形破坏机制做了研究。结果表明,俄寨村滑坡总方量739万m3,为大型岩质滑坡,属降雨诱发型推移式老滑坡,滑坡变形破坏经历变形拉裂、裂缝贯通、推移滑动和停滞堆积四个阶段;俄寨村滑坡的形成与高陡的地形条件、破碎的岩土类型、顺向斜坡结构,以及紧邻活动断裂,地震活动强烈有关,受降雨诱发;俄寨村滑坡目前整体稳定,局部不稳定,暴雨或地震条件下可能局部失稳。     

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。     

万州孙家荆竹屋基滑坡滑动模型研究

荆竹屋基滑坡的滑动过程存在多种解体模式,为了研究该类顺层岩质滑坡的滑动模型,在对滑坡后滑体结构和地面破裂现象系统调查的基础上,根据解体特征对滑坡进行了分区,并通过建立的滑坡作用强度评价模型,探讨了滑坡滑距、运动解体模式和建筑物易损性等问题。研究结果表明①前缘采石场的切坡使潜在不稳定的斜坡临空,抗滑力降低,诱发了中部浅层顺层软弱页岩层及后部风化接触带的整体滑动;②主滑体滑移距离约29.5 m,主滑方向为5°,滑体厚度约15 m;③受滑体风化层厚度变化和前地形条件限制,在整体滑动后分区解体现象明显。滑体上各区对建筑物易损性的作用强度从大到小依次为前缘堆积区(Ⅵ)>后缘拉槽破坏区(Ⅱ)>中部推覆区(Ⅳ)和破碎区(Ⅶ)>局部分块滑移区(Ⅴ)>中部逆冲区(Ⅳ)>顺层整体滑移区(Ⅲ₁、Ⅲ₂)>后缘拉裂影响区(Ⅰ)。研究绘制出的滑坡解体破碎分区图,对分析滑坡风险分布规律具有参考价值。     

两家人水电站滑石板顺层岩质边坡滑坡机理数值模拟

滑坡地质灾害影响因素众多、机理复杂,单纯采用地质分析缺少依据。基于云南省金沙江两家人水电站左岸滑石板顺层岩质边坡在1996年10月28日发生滑坡的事实,在大量地质勘查基础上,采用简易滑块对滑坡机理进行了探讨,并利用颗粒离散元数值模拟方法,建立了满足滑体与滑面特性的滑坡模型,通过一系列的滑坡数值模拟试验,探讨了滑面摩擦系数、滑体强度等因素对滑坡堆积、块度、滑坡速度的影响规律,对比后期的勘查成果对当时滑坡情况进行了反馈分析。该方法可为后续滑石板边坡的稳定性研究及灾害预测提供理论依据。     

三峡库区巴东李家湾滑坡变形破坏机理研究

以三峡库区李家湾滑坡为例,对库水位变动影响下的滑坡变形机理进行了探讨。通过现场详细调查、原位声波测试和室内岩体单轴抗压和耐崩解试验分析,认为滑坡岩性组合特征、节理裂隙发育状况为其变形破坏提供了运动空间,库水位波动、水流流动为滑坡内部岩体运动提供了动力条件。由于软弱夹层的存在,在自身重力作用下,斜坡内部岩体发生剪切滑移,坡面发生拉裂。在库水位周期性波动影响下,前缘坡脚岩体受到江水侵蚀,泥灰岩软弱夹层向内发生凹陷,岩体发生弯折倾倒破坏;在江水的侧向淘蚀作用下,岩体发生滑移、错动、坍塌破坏。     

基于地震波解译的 2000 年易贡滑坡 － 碎屑流动力学过程分析

为更好地研究 2000 年易贡滑坡碎屑流动力学过程,开展该次滑坡碎屑流地震波解译工作,以该次滑坡碎屑流的地震波和遥感影像为基础,通过快速傅里叶变化和人工识别等手段,解译得出该次滑坡碎屑流地震波信号参数、动力学过程及其特征参数。研究结果表明: (1)该滑坡 － 碎屑流的傅里叶主频率和主功率为 2. 0 Hz,最大峰值加速度为 0. 45g,最大地震动速度为 0. 786 m /s,最大地震动振幅 64 cm。(2)该滑坡 － 碎屑流的动力学过程分为崩滑区裂隙贯通崩滑过程,滑坡转化为碎屑流过程和碎屑流运动堆积过程。崩滑区裂隙贯通崩滑过程中地震波振幅逐渐增大,频率逐渐升高。受强降雨和沟道源头圈闭地形的影响,滑坡转化为碎屑流过程中振幅达到最高值,频率有所减小。受沟道弯曲程度的影响,碎屑流运动堆积过程中振幅呈现波状变化趋势,频率呈逐渐减小的趋势。(3)该滑坡碎屑流的流速过程呈现出一个总体上凸、但存在激烈振动的过程。滑坡 － 碎屑流平均速度为 30. 12m /s,滑坡 － 碎屑流在起点 O － A 段的平均速度为 89. 89 m /s,在 A － B 段平均速度最大,为 120. 98m /s,在出山口 E 点的平均速度为 48. 7 m /s。研究成果为进一步研究巨型滑坡 － 碎屑流动力学过程和运动机理提供参考。     

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。     

偏转型滑坡滑动与堆积影响因素研究

高速远程滑坡不仅具有运动机理复杂、危害大、发生突然等特点,而且滑坡在运动中经历了斜坡加速、坡脚碰撞、偏转持速效应、减速堆积的过程。通过室内滑坡模型试验,研究了岩土体类型、偏转角和下垫面对高速远程滑坡运动特征的影响。试验结果表明:滑坡体的运动距离受控于岩土体类型,随着偏转角的增大,滑坡运动距离减小,最大堆积厚度增加,同时偏转角对滑坡体有明显的颗粒筛分现象。下垫面摩擦类型对滑坡运动参数具有明显的作用,影响滑坡体最终的堆积形态。试验结果为深入研究滑坡运动速度、运动距离及堆积形态提供了重要的参考依据。     

地震滞后滑坡的破坏机理及防治措施研究

由于地震的强烈震动作用,使一些岩质斜坡内部形成了塑性贯通区,易使斜坡成为不稳定斜坡,遭遇外力作用后就有可能形成地震滞后滑坡。以汶川地震中的某不稳定斜坡为研究对象,利用大型有限元软件ANSYS建立数值模型,研究其地震作用下的动力响应。数值模拟的结果表明:地震波穿越节理面后,发生了较大变化,使节理面上下岩体运动方式不同;岩桥在地震作用下,内部剪应力和拉应力波动较大,最终导致了岩桥的塑性贯通;层间节理位移分布很不均匀,动力响应也有较大不同。最后,根据工程地质勘察结果和不稳定斜坡的特点,确定了潜在的滑动面,并提出了裂缝注浆和削坡减载的治理措施。     

金沙江白格滑坡失稳机理及影响因素分析

峡谷区高位滑坡发生后堵塞河道，往往造成巨大的损失。2018年10月11日及11月3日，金沙江白格滑坡两次堵塞金沙江，形成的堰塞湖淹没了上游村镇，堰塞坝溃决后洪水冲击下游造成了巨大损失。为研究白格滑坡首次失稳破坏的机理及其关键影响因素，依据现场调查建立了失稳前边坡的二维模型，并结合地质过程进行了数值模拟计算。结果表明：白格滑坡是深切河谷斜坡岩体在长期卸荷和表生时效作用下产生的岩质滑坡；斜坡破坏时主应力在软硬岩接触面附近发生应力集中，致使下部硬岩剪出口位移超过4 m最终失稳破坏；对滑坡区工程地质条件、岩体卸荷及表生改造作用等因素的分析认为，“10·11”白格滑坡是随时间推移、多种因素叠加，量变转化为质变形成的。     

地震作用下岩质斜坡破坏机制研究

以地震作用下的非贯通节理岩质斜坡为研究对象,利用大型有限元软件ANSYS建立数值模型。数值模拟结果表明:地震作用下非贯通节理岩质斜坡的稳定系数受结构面的长度、密度、贯通率、展布方向等因素影响;节理面的位移放大效应和变形积累效应明显;岩桥的破坏在地震初期比较剧烈,之后在地震作用下继续发生破坏,在经过地震波波幅较大的波段后,斜坡的变形破坏才稳定下来;地震作用下,岩桥内部应力波动剧烈,拉剪共同作用导致了岩桥的最终破坏;层间节理位移和层间摩擦应力分布很不均匀,不同位置的节理的动力响应也有较大不同。     

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。     

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。     

基于UDEC的滑坡运动特征分析——以贵州省松桃县甘龙镇石板村滑坡为例

2020年7月8日，贵州省松桃县甘龙镇石板村突发一起滑坡，造成了人员伤亡，并使底部河流改道。通过现场调查和实测剖面工作，对滑坡的发育特征和形成机制进行了分析，并利用UDEC离散元程序对滑坡的运动特征进行了模拟，还原了滑坡从启动到堵河的变形破坏过程，并得出滑坡不同部位的位移时效曲线，取得以下主要认识：滑坡是在不利的地形地貌与地层岩性组合、岩体结构、降雨和人类工程活动4个因素综合作用下产生，其滑面为泥灰岩与粗晶灰岩的接触面，滑坡的形成过程可分为前缘滑移-后缘拉裂、整体滑移和碰撞堆积3个阶段，滑坡具有剧烈启动效应，启动时最大速率可达5.24 m/s,后缘产生的位移和变形速率相对前缘滞后，滑坡产生的最大水平位移量达217.5 m。     

Logistic分析法在顺层岩质滑坡稳定预测中的应用

为评价顺层岩质滑坡的稳定性,分析了影响顺层岩质滑坡稳定性的主要因素,包括地形坡度、坡面走向与岩层走向夹角、地层岩性、岩层倾角以及软弱夹层。在综合分析顺层岩质滑坡统计数据的基础上,建立了基于Logistic回归的顺层岩质滑坡稳定预测模型,并藉此对顺层岩质滑坡稳定性及评价因子进行了定量分析。实例验证表明,该模型预测结果与实际情况基本吻合。     

三峡库区万州金金子滑坡动态变形规律分析

万州区金金子滑坡是三峡水库右岸涉水覆盖层滑坡,在降雨、人工活动等诱发因素影响下,局部发生了较大的变形破坏。该滑坡于1996年发现变形迹象,2003年库区大坝蓄水后仍存在变形,滑坡近20 a来变形持续,2016年滑坡体局部发生了变形破坏。在深入分析滑坡变形特征基础之上,充分利用现场监测数据,从地质因素和环境因素两方面对滑坡成因及变形破坏规律展开研究。通过地质调查发现,斜坡区大量松散崩坡积物堆积于下伏近水平粉砂泥岩上,斜坡形态呈阶梯状,其上冲沟发育,大片覆盖人工种植苗木。滑坡监测数据显示,位移变形曲线存在突变,突变后趋于平缓,在突变前期研究区内有明显的降雨过程。分析认为：滑坡整体仍存在持续变形,局部区域变形失稳后趋于平缓;阶梯状斜坡上覆的松散堆积体和下伏的软弱地层为滑坡变形的地质基础;降雨以及人类工程活动则为该滑坡的主要诱发因素。     

某水库高位散体滑坡下滑速度分析

水库滑坡涌浪是水库运行中面临的重要的灾害类型,对涌浪灾害的预测需先进行滑坡体的下滑速度分析。以某水库高位散体滑坡体为例,分别利用传统经验公式法和离散单元法(DEM)对滑坡体下滑速度进行了分析计算。结果表明,传统方法计算散体滑坡下滑速度具有局限性,DEM法计算得到不同时刻滑坡体变形破坏过程及DEM球形颗粒速度,在重力作用下失稳物质在滑坡启动时速度不大,在基岩坡面运动过程中速度不断增大,最终入水速度最大约40 m/s左右。DEM法分析滑坡变形破坏过程与滑坡体失稳运动过程定性分析基本一致,对于高位散体滑坡灾害过程分析具有优势,可以为同类工程问题提供良好的借鉴。     

三峡库区千将坪滑坡构造解析及启示

秭归县千将坪滑坡是三峡库水位抬升至135 m后不久在三峡库区发生的大型顺层岩质滑坡,总方量约2400万m3.调查发现:由构造作用形成的顺层剪切带与后缘发育的横向节理,是对滑坡稳定性产生潜在威胁的最不利的构造边界条件,也是导致滑坡发生的主导内在控制因素;滑体沿袭顺层剪切带发生滑动,主滑方向指向140°,在滑坡启动时,滑体还曾向160°方向作短距离滑移;滑体中的裂缝分布具有很好的规律性,即前部为北东向延伸的巨大张性裂缝,边部主要为北北西向张扭性裂缝和北东向张裂缝,后部为贯通滑体的东西向剪切裂缝;在东西向剪切裂缝两侧,滑体下滑的位移量相差较大.初步认为,千将坪滑坡兼具前缘牵引和后缘拉动力学性质.千将坪滑坡构造边界条件的确定,对正确认识该滑坡的成因、指导库区类似斜坡的勘察以及预测类似滑坡的发生都具有重要意义.     

基于河谷下切面与软弱层关系的顺向坡破坏机理

为弄清河谷下切面和软弱层组合特征对顺层斜坡的破坏失稳模式和成因机制的影响,采用UDEC建立了相应的数值模型,结合该区域内顺层滑坡的工程地质特征进行了深入探讨。研究结果表明:顺层斜坡坡脚河谷下切面与坡脚处软弱夹层的空间位置关系造成了滑坡失稳的3种变形破坏模式,滑移-剪切、滑移-剪断、滑移-弯曲-溃屈。得出了在坡脚河谷不同下切深度下岩质顺层斜坡变形破坏模式的转化过程及成因机制,并结合三峡库区实际案例验证了相应的变形破坏模式和成灾机制。