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。     

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。     

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。     

折线型复合式滑坡渐进破坏稳定性状态的力学判别

折线型复合式滑坡各区段岩土体性质及应力状态的差异加剧了稳定性判别的难度，以该类滑坡为对象，研究其渐进破坏稳定性状态演化的力学判别。结合滑带土应变软化特性构建滑坡力学模型，将其渐进破坏过程划分为8个演化阶段，并依据静力平衡条件及传递系数法建立与之对应的稳定性计算方程，以示滑坡渐进发展中由首尾向中部区段间的荷载传递机制，揭示滑坡局部和整体所受荷载、应力分布与稳定性状态间的量化差异及演变规律。研究结果表明：演化初期滑坡稳定性降幅较小，当渐进破坏发展至中部锁固段时，滑坡稳定性开始大幅衰减。处于滑坡自主助力阶段之前于首尾两端布设的防治工程将是节能高效的，若处于该阶段内则需结合扰动荷载传递位置及自主荷载积累的大小来判定防治部位，错过该治理关键阶段应考虑以锁固段的稳定为主。     

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。     

殿后锁固坡体剪断边坡变形能释放与滑体起动速度关系分析

 通过对锁固坡体应力场和位移场所作的能量分析表明：在殿后锁固坡体厚度大,且为坚硬岩体构成的情况下,中、后部坡体在巨大推力作用下边坡系统聚集了巨大的剪切变形能,使殿后锁固坡体被剪断,边坡系统临滑时释放的剪切变形能远大于潜滑带岩体破裂需要的能量,所超过的变形能部份,将转换为滑体弹冲的动能,造成剧动式滑坡。推导蕴涵丰富信息量的殿后锁固坡体剪切变形能变化率曲线及其表达式,通过该曲线和锁固坡体潜滑带荷载–变形曲线,用直观的几何方式对边坡系统的剪切变形能聚集、临滑变形能释放量与滑体起程弹冲速度关系进行阐述,并给出滑体弹冲速度算例。     

双层反翘滑坡弯曲蠕变及时效变形特性研究

 为了研究双层反翘滑坡的变形破坏机制,以襄十高速公路韩家垭滑坡为背景,结合非线性蠕变模型建立考虑岩层弯曲蠕变特性的时效变形方程及平面应变条件下反翘弯曲岩层的蠕变压屈方程,对双层反翘滑坡的弯曲蠕变及变形破坏机制进行深入阐述,提出根据岩层反翘弯曲蠕变的变形速率进行滑坡稳定性评价及预测的方法,并就不同荷载水平下岩层的蠕变压屈失稳机制进行探讨,最后将分析结果与现场监测成果进行定性对比,结果表明：在雨季时,滑坡前缘岩层的荷载水平在 ＞ ＞ 之间,岩层的反翘变形逐渐累积,滑坡发生延迟性失稳破坏;在旱季时,其荷载水平为 时,滑坡处于暂时稳定状态。采用本文模型对该滑坡进行定性分析、评价合理可行。     

“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。     

浙江上三公路6#滑坡的地下水作用与控制

大多数滑坡的发生与地下水活动有关，地下水的动态变化直接关系到滑坡的稳定性状况。由于边坡介质的非均匀性，以及滑坡过程中边坡的变形破坏具有非连续性，故在滑坡发生的过程中地下水位的变化和地下水渗流方式的变化是一个复杂的过程。含碎石的滑坡体在长期地质作用过程中形成了地下水管网状排泄系统，这种排泄系统对限制地下水位上升和保持边坡的稳定性具有重要的作用。从上三公路6^#滑坡研究结果中可以看到，滑坡体中地下水渗流具有很大的不均匀性，大多呈管状集中渗流，当边坡发生变形和破坏时，地下水管网状排泄系统将因坡体的不连续变形而发生破坏，从而导致地下水位的快速上升，甚至溢出地表，使边坡稳定性迅速下降，滑坡的变形破坏加速发展。地下排水洞能有效地控制地下水水位的上升，特别是能有效防止前期降水存坡体中的积累效应，是滑坡治理中值得推广的工程措施。     

“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。     

反倾层状碎裂结构岩质边坡破坏机制研究

反倾岩质边坡是我国西南水利水电工程、山区交通工程、矿山工程中一种常见的边坡类型,目前已成为影响此类工程正常运行的安全隐患之一.通过基底摩擦物理模型试验,研究了发育一组与岩层层面正交节理的反倾碎裂结构岩质边坡变形破坏全过程,分析了边坡变形破坏过程中的宏观变形、岩层位移、岩层弯折角等,揭示了反倾层状碎裂结构岩质边坡破坏机制...     

深圳光汇油库边坡稳定性分析及工程治理

 针对深圳光汇油库边坡由于连续强降雨导致的滑坡,分析该滑坡形成的原因和工程治理方案。现场勘查结果表明,滑动面处于顺坡向陡倾角的强～中风化接触面上,在强降雨条件下,部分下渗的降雨在岩土分界面上汇流,渗流强度加大,黏性颗粒大量流蚀,致使黏聚力值急剧下降,削弱岩土体的整体强度并导致滑坡的产生。根据该边坡的滑坡体结构特征反算滑动面的强度指标,结果表明黏聚力在饱水状态后的大幅度衰减与预先的分析是吻合的。在保持岩土参数不变的情况下,讨论软弱面坡度变化对稳定性的影响规律,认为二者之间并非呈单调变化的关系。考虑到坡脚的大型油罐和坡顶高压电塔的破坏后果很严重,采用抗滑桩加锚索的分级支护体系并基于计算分析确定支护参数。监测结果证明在后续强降雨条件下变形稳定,治理效果良好。上述分析和治理方法为类似强降雨条件下高危边坡的工程治理提供参考经验。     

降雨条件下折线型滑面的大型滑坡稳定性离心模型试验

以大型土工离心机为技术依托,采用离心模型试验,研究开挖和降雨对滑面为折线型的大型滑坡变形破坏和稳定性的影响。试验中采用变形标志点、颗粒图像测速技术(PIV)和可承受高离心力的传感器,在获取坡体土压力、孔隙水压力和位移矢量场的基础上,综合分析开挖和降雨诱发大型滑坡变形破坏的特征及失稳模式。试验结果表明,在滑面形态变化大的部位开挖卸荷容易引起折线型滑面大型滑坡的局部复活;受开挖卸荷和降雨影响,滑坡后缘的开挖斜坡位移最大且最先失稳;受降雨的影响,滑坡前部位移较大,坡体表面变形破坏严重,开挖斜坡下部发育一条次级滑裂面,滑坡后缘和开挖平台前沿滑面坡度突变处各形成一条潜在主滑裂面。离心模型试验显示折线型滑面的滑坡受开挖和降雨的影响可表现出分级分块滑动的变形破坏特征。稳定性分析表明,降雨使折线型滑面的大型滑坡不同滑段稳定性系数不同程度降低,滑坡后缘、开挖斜坡和滑坡前缘处于不稳定状态。     

簸箕山大型老滑坡滑动带的结构特征及形成机制试验研究

 上更新世红色黏土岩是黄土高原大型滑坡的易滑地层,对其滑动带的结构特征及形成机制研究较少。在对黏土岩滑动带的组构、构造特征进行解析的基础上,通过三轴应力–应变试验、残余强度试验及滑带土蠕变试验,分析大型滑坡黏土岩滑动带的形成机制。研究表明：(1) 簸箕山黏土岩滑动带发育密集的近水平剪切面,伴随滑带土结构改变的是塑性变形、剪切变形,运动方式上以块体滑动为主;(2) 黏土岩转变为滑带土后,裂隙增多,平均吸水速率达2.7 g/h,其标准岩样单位时间吸水速率是原岩的1.5倍,活性为0.83,比表面积、活性均高于原岩;(3) 与原岩结构改变相应的是强度的衰减,含水率为19.1%时,黏土岩原岩的峰值强度的黏聚力613 kPa,内摩擦角26.7°,簸箕山滑带土长期强度的黏聚力57.4 kPa,内摩擦角20.47°,残余强度的黏聚力8.79 kPa,内摩擦角为17.2°。     

兰永一级公路顺层滑坡抗剪强度参数确定及应用

兰永一级公路工程修建过程中在路堑边坡开挖时形成了顺层边坡,以K23+520处的大型顺层滑坡最为典型。由于岩土体抗剪强度参数在边坡稳定性分析和加固设计中不可或缺,为了更好地实现其余类似边坡的加固设计和稳定性分析,以K23+520处的滑坡为研究对象,提出含有软弱夹层的顺层滑坡结构面上抗剪强度参数的确定方法:对已知一个滑动面位置的滑移–拉裂破坏模式下的顺层滑坡,通过结合顺层滑坡失稳条件(临界高度、局部稳定系数)及变形破坏特征对满足刚体滑移模型下的多组强度参数进行逐步修正,得到了满足工程应用要求的强度参数取值,并将结果用于类似边坡的加固设计和稳定分析。方法不仅适合兰永一级公路K23+520处顺层滑坡结构面上抗剪强度参数的确定,还适用于类似滑坡工程强度参数的确定,具有一定的工程实用价值。     

粘土矿物与斜坡失稳

作为微米级材料，粘土矿物的单晶尺寸及特殊晶体结构使其集合体-粘土呈现低渗透性、分散-凝絮性及粘滞性等重要工程特性。除沉积岩斜坡含粘土矿物外，76％以上的斜坡岩石造岩矿物还可形成次生粘土矿物。粘土矿物广泛分布于原生沉积岩、三大岩类风化带及第四系松散堆积物构成的斜坡中。泥屑岩因含粘土矿物而易于失稳，且水稳定性差。次生粘土矿物的形成将引起源矿物、矿物集合体及岩块的强度与变形特性的显著变化，诱发岩石向松散介质转化。宏观结构面是粘土矿物最主要的形成和聚集场所，结构面及其内侧一定范围内不同成因粘土矿物的淀积将导致结构面及岩体强度的衰减。粘土矿物是滑坡滑带的常见矿物组分；粘土滑带可以在滑体与滑床之间起到润滑作用。滑带中粘土矿物的含量越多，其润滑效应越显著。粘土型滑带还具有隔水边界之功效，可将滑体与周围介质隔离，使之成为独立水文地质单元，提高坡体拦截、吸收渗入水的能力及斜坡稳定对降雨过程的敏感度。粘土矿物可以促进斜坡时效变形，甚至成为斜坡破坏的关键因素，对斜坡演化及失稳的贡献是显著的。     

陡倾顺层岩质斜坡倾倒变形破坏特征研究

 顺层岩质斜坡是常见的斜坡结构类型之一,对该类斜坡的变形破坏特征以及形成机制研究已较深入,一般认为顺层岩质斜坡的变形破坏以滑移–拉裂、滑移–弯曲(或溃曲)模式为特征。通过系统的文献收集及大量现场调查发现,陡倾顺层岩质斜坡还存在一种典型的变形破坏形式,即倾倒变形。结合具体的陡倾顺层岩质斜坡倾倒变形破坏的实例,详细分析、总结该类斜坡发育的地质环境条件及变形破坏特征,在此基础上结合典型斜坡分析陡倾顺层岩质斜坡倾倒变形是在河谷演化、成坡过程中,岩层在平行坡面的最大主应力作用下由坡脚开始从下至上作悬臂梁弯曲,最终导致岩层根部折断,形成倾倒体;当坡体内折断带的剪应力超过其抗剪强度时,坡体将发生滑动形成滑坡。     

顺向坡岩层倾向与坡向夹角对斜坡稳定性的影响

 顺向坡是岩质斜坡中稳定性最差、最易变形破坏的斜坡类型,顺向坡岩层倾向和坡向夹角的上限与岩质密切相关。为了分析不同岩质顺向坡岩层倾向与坡向夹角对斜坡稳定性的影响,建立考虑侧限顺层平面型斜坡的稳定性计算模型。考虑斜坡侧向边界阻滑效应,结合直剪试验岩桥贯通理论计算侧向阻力,以T2b2和T2b3分别作为软、硬岩代表,分析不同岩质顺向坡岩层倾向和坡向夹角变化对斜坡稳定性影响的敏感程度,最终给出顺向坡岩层倾向和坡向的上限夹角。结果表明：在考虑侧限时,硬质岩岩层倾向与坡向夹角变化对斜坡稳定性影响的敏感程度高于软质岩,取30°为顺向坡岩层倾向与坡向夹角的上限较合适。通过三峡库区库首至巴东段滑坡统计,验证分析结果的合理性。结论为经验判断顺向坡危险性提供了依据,也可作为区域滑坡危险性评价等工作中坡体结构划分的参考。     

湖南岐山仁瑞寺节理边坡稳定性的细观损伤力学分析方法

 对湖南仁瑞寺岩质边坡进行地质勘查,该边坡结构面主要为X节理,一组走向为170°～265°,另一组走向为105°～125°,倾角较陡,普遍为50°～90°。通过6组实验分别确定岩块与结构面的力学参数。基于细观损伤力学理论,认为节理岩体是由岩块与微裂纹构成的各向异性材料,并利用代表性体积单元建立微裂纹的滑裂准则。通过编制相应的软件建立坡角为60°、节理倾角为52.5°和90.0°的岩质边坡计算模型,并对该边坡的稳定性进行分析。采用逐步去除约束的方式进行开挖模拟,得到边坡的塑性贯通区。通过与实际滑坡形式进行对比,模拟效果好,证明微裂纹是控制岩质边坡破坏的主要因素,对理解节理边坡的破坏机制具有重要意义。同时,该方法对于预测节理边坡破坏面的形状与位置以及复杂边坡的稳定性分析都有一定的借鉴意义。