大型基岩顺层滑坡滑带形成演化过程与模式

大型基岩顺层滑坡是对人民生命财产及国家重要基础设施安全危害较为严重的滑坡类型,滑带的性质对于这类滑坡具有控制作用,大型基岩顺层滑坡滑带形成演化过程与模式成为这类滑坡研究的重要科学问题。以三峡库区为例,在分析基岩顺层滑坡分布与滑带发育特征的基础上,将滑带形成演化过程划分为3个阶段:原生软岩、层间剪切带和滑带;通过滑带形成过程中原生软岩、层间剪切带和滑带的性质对比,研究滑带形成过程中的物理性质、岩石矿物组成和含量、微结构和连接特征、矿物微观演变、物理化学性质和物理力学性质的演化过程,最后总结得出滑带形成演化模式。     

清江茅坪滑坡形成演化研究

茅坪滑坡是清江隔河岩库区当前变形最严重的大型滑坡，其形成演化研究对于茅坪滑坡发展趋势预测和防治有重要意义。首先，论述清江茅坪滑坡的研究现状，根据清江河谷岸坡发育演化的的地质历史和环境，从河谷演化的角度推定茅坪滑坡发生的时间上限为晚更新世。其次，研究茅坪滑坡的滑带和滑体结构特征，使用工程地质力学分析方法研究茅坪滑坡滑带和滑体物质的来源和成因。最后，讨论茅坪滑坡的形成演化过程与机制。     

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。     

粘土岩质大型滑坡滑带形成机制研究

粘土质大型滑坡在渭河中下游地区广泛分布,簸箕山大型老滑坡位于宝鸡市市中心北坡,其长期蠕变滑动致灾风险较高,是陕西省与宝鸡市国土局重点监测的大型滑坡。为判别分析滑坡变形监测数据与滑动趋势,急需理清其滑带变形样式和滑体运动过程。基于滑坡地形及地层岩性、地下水调查,结合连续取芯钻探数据,进行了滑带及原岩物质成分、水理化性质及应力应变特征的物理化学实验,通过滑带与原岩的实验数据对比分析,结论如下:(1)簸箕山滑坡滑带发育于三门组粘土岩黏粒含量较高的层位中,滑坡蠕变变形亦集中于该位置、渐进扩展;(2)滑带粘土矿物以蒙脱石为主,具有较强的膨胀性和裂隙化特征,使得粘土岩在地下水作用下发生劈理化、塑性化及泥质化,使得剪切面贯通形成滑带。     

三峡库区泄滩滑坡渗流场与应力场耦合分析

泄滩滑坡坡体从水力学特性来看为3层透水性较强的岩层(坡积物、滑坡堆积物和滑坡影响带)和2层透水性较弱的岩层(滑带和基岩)构成的互层状结构。以此为基础,进行了三峡库区蓄水至175m水平时泄滩滑坡的渗流场与应力场耦合分析,得出滑坡体内水头分布、滑带底面承受的浮托力分布以及各应力分量分布。可以看出,泄滩滑坡水力学特性上的这种互层状结构不利于滑坡体的稳定,耦合作用对渗流场的影响不大,但对应力场的影响较大。     

大光包滑坡滑带岩体碎裂特征及其形成机制研究

 大光包滑坡是“5•12”汶川地震触发的最大规模滑坡,滑坡南侧暴露长约1.8 km顺层滑带,其岩体高度碎裂,引起广泛关注,6 a来对此开展了持续研究。在前期工作基础上(工程地质测绘、坑槽探及浅孔钻探(钻孔声波)等),对滑带岩体的碎裂特征进行了充分的揭露和系统的描述,结果表明,滑带发育的地质基础是滑前坡体内部发育的层间剪切错动带。强震过程中,由于靠近发震断层的强烈垂向地震动,从而导致坡体沿相对软弱的层间错动带分离,并产生垂向振冲或夯击效应,导致层间错动带的进一步碎裂化。对滑带的细观分析表明,这种强震滑带碎裂化现象不仅存在,而且还表现出伴随碎裂过程的扩容效应。采用物理模拟和PFC数值模拟,进一步验证了强震过程中滑带的碎裂和扩容过程,揭示其产生的内在机制。研究表明,滑带岩体碎裂化及扩容现象具有特殊的工程地质和岩体力学意义：一方面滑带岩体的进一步碎裂、细粒化从物理上降低了滑带的摩阻力;另一方面,也是更为重要的是,由于滑带的夯击扩容,地下水将强力挤入扩容空间,从而可能激发水击作用机制,导致孔隙水压力激增,滑带抗剪能力急剧降低,从而促使滑坡骤然启动,产生高速滑动。     

基于多源数据的蔡家坝特大型滑坡成因机制研究及稳定性评价

针对2014年8月31日~9月2日云阳县蔡家坝发生的"8·31"特大型滑坡,首先结合历史记录资料、卫星遥感影像、无人机航拍以及现场调查资料等多源数据,初步明确滑坡范围、特征以及赋存环境;综合采用以钻探为主,辅以槽探、井探、物探的方式,开展室内和现场相关试验,探明滑坡区的地层特性、滑带特性以及滑体岩土物理力学性质,对滑坡形成机制进行深入探讨,在此基础上进行了滑坡的稳定性评价。结果表明:(1)蔡家坝滑坡为降雨诱发的特大型多级平推式滑坡,具有多次、多层、逐级后退式演化的变形特点,滑坡堆积层滑动具有推移式特征,岩质滑体具有牵引式特征;(2)滑坡存在4层滑面(带),即土质滑带、浅层岩质滑带、中层岩质滑带和深层岩质滑带,现状滑动变形受控的主导滑带为土质滑带、浅层岩质滑带、中层岩质滑带;(3)滑坡堆积层和滑坡滑动面(带)为现状变形提供了物质条件,前一级滑动后缘拉裂为后一级滑动提供了变形空间,在强降雨诱发下滑坡区大范围发生变形破坏,甚至局部滑动;(4)稳定性计算结果表明,滑坡现状处于基本稳定~稳定状态,受暴雨影响稳定性显著下降,滑坡稳定性普遍下降为欠稳定~基本稳定状态,局部段可能发生失稳滑动。     

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。     

大型高速滑坡启程流体动力学机理研究

大型高速滑坡在启程活动阶段中，由于锁固段突然被剪断，高度集中的剪应力突然被释放，常出现孔隙水压力突然增大；同时，饱水的滑带由于强烈的高速摩擦，使滑面附近产生高温，并使滑带水突然汽化，产生巨大的水汽化压力；孔隙水压力与水汽化压力耦合，使作用在滑面上有效应力减小。这两种流体动力学现象是大型高速滑坡产生启程剧滑的重要原因。通过三轴剪切试验，探讨了滑带孔隙水压力与剪切速率的关系，导出了大型高速滑坡启程活动阶段滑带孔隙水压力的计算公式。详细地研究了大型高速滑坡启程活动阶段滑面瞬态温度场的变化规律，导出了滑面温度变化的方程式，计算了云南头寨沟滑坡启程活动阶段由于强烈高速摩擦产生热量的传导深度，进一步对该滑坡启程活动阶段滑带孔隙水汽化效应进行了研究。     

强震过程滑带超间隙水压力效应研究:大光包滑坡启动机制

大光包滑坡是汶川地震触发的最大规模滑坡,其滑带地质背景为埋深400 m的饱水层间构造破碎带。为研究强震过程该带间隙水压力(孔隙和裂隙水压力)响应特征,设计夹饱水软弱层地质体单元模型,并开展系列振动台试验,结果表明:振动过程软弱层超间隙水压力显著大于上下硬层,且具有瞬态生成和逐渐累积特性,进一步揭示依赖模型非协调变形的"振动冲压-拉张"和"振动剪切"是瞬态超间隙水压力成因、依赖软弱层非协调变形的动力损伤是超间隙水压力累积成因,从而建立了垂直和水平振动耦合作用下包含间隙水压力系数r_w和间隙水压力作用的有效面积系数h的地震滑坡滑带有效应力模型。对于大光包滑坡,滑带h估测范围为0.7~0.9,当r_w为0.73~1.04时滑带抗剪强度可降为0;振动台试验表明,汶川强震过程大光包滑坡区地震动参数可使r_w达到这一水平。最后,提出大光包滑坡启动的"强震作用-层间错动带控滑-动力非协调变形致损、扩容-超间隙水压力激发-滑坡启动"演化过程机制。     

唐家山滑坡成因机制与堰塞坝整体稳定性研究

 根据唐家山滑坡的地质背景,研究滑坡及堰塞体工程地质特征,分析唐家山滑坡类型及发生的地质成因机制;基于唐家山堰塞体的岩体结构稳定性分析、宏观现象监控与地表位移监测,研究堰塞体的整体稳定性。研究得出如下结论与启示：(1) 唐家山滑坡属于基岩顺层滑坡,是典型的地震诱发高速滑坡,滑坡滑动带可能发育在层间剪切带,滑坡区发育的构造背景为复式倒转背斜的一翼。(2) 唐家山堰塞体整体结构以块状岩体为主,上覆风化松散堆积物,整体地质稳定性较好;堰塞体地表位移监测显示,泄洪对地表位移有影响,最大位移约140 mm,随后位移增量较小,目前处于稳定状态。(3) 应注重地震诱发滑坡→堰塞湖→溃决→洪水的“多米诺”链式灾变研究;应注重含层间剪切带斜坡的工程地质调查分析和地震滑坡危险性研究。     

奉节白衣庵滑坡演化的工程地质与历史地质分析

在对三峡库区白衣庵滑坡进行的大量野外地质调查和试验的基础上，对众多勘探资料进行研究；从工程地质与水文地质分析出发，揭示白衣庵古滑坡的解体演化规律和发展趋势。从第四系地层沉积关系和年龄、特殊地层变形破坏形迹及地质事件的相互关联性出发，对自衣庵古滑坡进行历史地质综合分析，阐明其发育演化历史，从而判别其稳定性。研究结果表明，白衣庵滑坡整体是稳定的，但局部不稳定，将以中小型滑坡为主的形式逐渐发生解体。采用古滑坡的工程地质与历史地质联合分析法，可揭示大型古滑坡在不同地质环境下的发生发展规律及其多样性，有利于从宏观上把握滑坡目前所处的发展演化阶段，以正确评价和预测滑坡稳定性的发展趋势。     

库水位下降对滑坡稳定性的影响

三峡水库2003年蓄水后，滑坡将可能成为三峡库区最严重的地质灾害之一，库水位下降和暴雨是导致滑坡的主要因素。根据三峡库水位调控方案考虑库区极端暴雨情况，利用有限元模拟库水位在175～145m波动和降雨时红石包滑坡Ⅲ的暂态渗流场，将计算得到的暂态孔隙水压力分布用于滑坡的极限平衡分析，并考虑基吸力对非饱和土抗剪强度的影响。探讨不同降雨速度、降雨条件对滑坡稳定性的影响。研究表明：库水位下降对滑坡稳定性的影响受控于滑坡土的入渗能力和滑坡结构形态，当暴雨强度为300mm／d时，红石包滑坡Ⅲ的临界降速1m／d。其成果将为库区滑坡治理提供科学依据。     

洞坪库区瞿家湾滑坡群地质演化分析及数值模拟

 在详细分析洞坪库区瞿家湾滑坡群地质构造和区域地质构造的前提下,结合地层产状、水文气象等因素分析瞿家湾滑坡群区内在演化过程中难以形成大规模岩质滑坡。若根据河谷下切的方向推测,中间河左岸形成三级阶地的3次构造运动活跃期很可能引发右岸基岩的大规模崩塌。分析崩塌物的特征和河流的宽度,大规模的崩塌物是有可能被搬运到河流左岸、上覆于左岸阶地的,并从实地考察拍摄的照片和对基岩力学参数的分析找到依据。结合工程地质学和地质学方法分析选取滑坡演化过程中的5个重要阶段,考虑滑坡群处于背斜轴部的特殊性、地貌学上河谷顺应构造软弱带切割的特点以及根据岩土体试验参数试算的结果,确定出5个重要阶段滑坡群区域的剖面形态并绘制地质剖面。利用FLAC3D建立地质力学模型并进行全过程动态数值模拟。计算结果证实了右岸大规模崩塌物可能堆积到左岸的推断,同时也很好地解释了两岸堆积物厚度悬殊及高程差别悬殊的疑问。     

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。     

证据权法在滑坡危险度区划研究中的应用

采用证据权法对长江三峡库区秭归--巴东段进行了滑坡危险度区划研究。数据源主要包括地质图、SPOT5多光谱卫星影像数据及数字高程模型(DEM)等。利用RS和GIS的数据提取和分析功能,分别提取了地质(岩性和构造)、地形(坡度、坡向、水系、高程、沟壑缓冲区、沟壑密度)、水文地质(植被指数)和破坏动力(河流缓冲区)等对研究区滑坡发育影响较大的影响因子的信息。将上述各种影响因子进行分级,建立若干证据层;然后根据已知滑坡在不同证据层中的分布,确定相应证据层的权重值;最后根据不同影响因子权重值的叠加来确定具体某一个单元滑坡发育的概率。分析结果与现有滑坡的分布情况比较吻合。采用证据权法可以客观定量地评价各种影响因子对滑坡发育的影响程度,并据此进行滑坡危险度评价因子(证据因子)的选择及危险度定量评价。     

Deformation and failure of the Xiaochatou Landslide under rapid drawdown of the reservoir water level based on centrifuge tests

The deformation and failure mechanism of landslides caused by reservoir water operations is a significant problem that is being addressed by researchers. The Xiaochatou Landslide in the Wudongde Reservoir area is taken as an example for the performance of centrifugal model tests under gravel conditions with the rapid drawdown of the reservoir water level. The data concerning the displacement and pore water pressure during this process show that the Xiaochatou Landslide, which is a complex landslide containing a shallow slide mass, middle slide mass and deep slide mass, is extremely sensitive to the rapid drawdown of the water level. The centrifuge tests show that the shallow slide mass will fail and that the middle slide mass will suffer a large displacement after a rapid decrease in the reservoir water level. Furthermore, the Xiaochatou Landslide exhibits the characteristics of retrogressive failure.     

强震区断裂活动与大型滑坡关系研究

 活动断裂带与大型滑坡之间的关系一直是人们关注的热点问题。通过汶川Ms8.0级地震活动断裂和大型滑坡调查,阐述龙门山活动断裂带大型滑坡形成的地质背景,总结活动断裂带大型地震滑坡的分布特征、形态特征、启动特征和分段特征及其相关影响因素。基于野外调查资料,以龙门山中央断裂带谢家店子滑坡为例,采用离散元方法模拟分析滑坡的启动和快速运移过程,提出高速远程滑坡的致灾后果决定于启动方式、飞行路径和堆积特征3个方面。本项研究对于认识断裂活动与大型滑坡之间的关系以及滑坡成灾后果预测具有重要的指导作用。