内摩擦角空间变异性对大型滑坡滑动距离的影响

自然条件下形成的地层中,岩土体的强度参数分布往往具有空间变异性。利用有限的强度数据预测大型潜在滑坡的滑动距离,难以全面反映大型滑坡滑动距离的变化范围,因此有必要结合强度参数的统计特征和分布规律开展滑坡滑动距离的随机分析,为滑坡灾害的防治工作提供参考。对此,基于宾汉姆模型、等效黏度和摩尔-库仑破坏准则,构建了滑坡大变形滑移过程的光滑粒子流体动力学(smooth particle hydrodynamics,简称SPH)方法。利用中心点法生成内摩擦角的随机场样本,通过蒙特卡洛模拟对滑动距离进行随机分析,从而获得了大型滑坡滑动距离的分布特征。选取羊宝地滑坡作为研究案例,通过模拟验证了SPH方法的可行性。通过建立和分析具有不同随机场参数的地层模型,验证了内摩擦角随机场离散的准确性,并校准了模拟参数。在此基础上,通过改变内摩擦角随机场变异系数、竖向波动范围和水平波动范围,分析了不同条件下滑坡滑动距离的极差和分布规律。结果显示:变异系数增大导致滑坡距离的极差增大,滑动距离表现出更强的离散性;竖向波动范围的增大会增大强度参数分布团块的尺寸,从而增大滑坡距离的极差;水平波动范围、竖向波动范围及变异系数均与滑动距离标准差呈正相关性,且水平波动范围的影响最小。

古西特大型滑坡群成因机制及稳定性分析

广东省地层岩性复杂,受特殊气候和岩土特征作用,滑坡、崩塌等山区地质灾害发生几率较大。以位于广东大埔县的古西滑坡群为研究对象,通过工程地质钻探、高密度电法、抽注水试验、监测等手段,查清了滑坡群的空间形态特征、成因机制,并对滑坡的稳定性进行评价。结果可知:古西滑坡群为中~深层推移式滑坡,各区块变形剧烈程度具有差异性,HPa滑坡中块体1、块体3变形活动剧烈;块体2未发现明显的滑动迹象;HPb滑坡未发现明显变形破坏的特征,状态较为稳定。HPa滑坡由多次蠕动、拉裂变形滑动形成,降雨是滑坡的直接触发因素,人类活动是滑坡的主要诱发因素。滑坡HPa和HPb均处于鼓胀阶段。HPa滑坡处于不稳定~欠稳定状态,HPb滑坡处于基本稳定状态。分析结果为广东省类似地质灾害的防灾减灾工作提供一定参考。

降雨条件下大型滑坡体渗流稳定性分析

西南高山峡谷地区,大型滑坡体分布广泛,降雨作用下极易产生失稳。古水水电站争岗特大型滑坡堆积体方量高达4 750×104m3,存在多处厚度超过50 m的超深层滑坡。2008年强降雨导致滑体变形再次启动并加剧,依据野外勘测,首先对地质结构和水文条件进行了分析,基于此对降雨入渗机制和稳定性现状开展了定性评价,认为降雨引起了滑体材料强度降低,整体处于沿贯通底滑面蠕滑变形的状态,须开挖加固治理。其次,运用饱和非饱和渗流理论,对降雨条件下滑体开挖治理前、后渗流特性进行了定量研究,揭示了入渗引起滑动变形的动态机制,并对稳定性和治理措施进行了评价,提出了有效的排水措施。结果显示,入渗引起土体饱和,形成浸润线并出现滞水现象;治理前滑体局部和滑带处滞水严重,雨停4 d后,滞水层厚度最高达6 m,此时稳定性最差;治理后滞水层明显减小,稳定性显著提升。其结果真实地反映了滑体稳定性现状与规律,与现场勘查相吻合。治理措施亦有显著效果,依据滞水层分布位置,提出相关排水措施,更有利于保持其稳定性。研究成果可为类似工程问题提供有意义的参考。

大型滑坡堆积体稳定性的三维数值分析

古水水电站争岗特大型滑坡堆积体方量高达4 750×104 m3,存在多处厚度超过50 m的超深层滑坡。稳定性直接关系到大坝的建设与运营。工程地质勘测、2008年降雨产生的变形资料表明,该滑坡体是一个多期次复合型滑坡,主要由基岩、滑带土和松散堆积物组成,地表已出现大量拉张和剪切裂缝,天然工况下整体处于沿贯通底滑面发生蠕滑变形的状态,各种工况下均存在滑塌的可能性,必须进行开挖加固治理。针对二维平面方法无法考虑计算断面的侧向约束和底滑面在空间上的曲率效应,运用三维极限平衡方法和大变形拉格朗日有限差分法,根据实际地质信息建立了多个三维计算模型,通过对治理前后滑坡体应力、变形、塑性区和安全系数变化对比分析,定性、定量对其稳定性进行了评价,并引入有限元点和面安全系数法对加固后稳定性进行了校核。结果真实反映了滑坡体的稳定性现状与规律,与现场勘查成果相吻合。开挖加固后,滑坡体局部和整体稳定性均有显著提高,结合排水措施,将更有利于保持其稳定性。研究成果可为类似工程问题提供有意义的参考。

四川省宣汉县天台乡特大型滑坡分析

2004-09-05四川省宣汉县天台乡发生一处特大型暴雨滑坡。滑坡体积约3 000×104m3,造成严重灾害,堵河形成堰塞湖,使上游集镇被淹没。对滑坡特征、形成机理及发展趋势进行了分析,提出了防治措施。

基于多变量统计分析的大型滑坡敏感性评价:以汶川地震影响的陇南地区为例

以"5.12"汶川地震影响较严重的甘肃东部的陇南震区为研究区,分析地震前后影响历史大型深层滑坡的空间要素,以专家经验分析确定的成因要素作为滑坡敏感性评价的初选方案。为了避免专家经验的客观性和要素相互重叠对滑坡敏感性评价的影响,执行主成分(PCA)多变量分析法以确定新的评价方案。2个方案分别通过逻辑回归模型(LR)执行,并绘制滑坡危险等级地图。采用成功率曲线和累积面积曲线对2种评价结果的有效性和性能进行检验和对比。检验结果表明:采用新方案所得的滑坡敏感性地图具有更好的性能和更高的精度,因此,新方案下由LR绘制的滑坡危险等级地图可作为指导研究区震后重建、基础设施建设和土地规划的依据。

汶川地震诱发大型滑坡分布规律研究

2008年5.12汶川地震由于其超常的地震动力,触发了数百处大型滑坡灾害。本文以遥感解译所获取的汶川地震区112处面积大于50000m2大型滑坡的基本信息为基础,结合代表性大型滑坡实例的现场调绘,对汶川地震诱发大型滑坡的发育分布规律进行了较系统的研究。结果表明,汶川地震大型滑坡分布除表现出与汶川地震诱发区域性地质灾害类似的分布规律之外,因主要源于发震断层瞬间大幅度错动的直接地震动力引发的大型滑坡,其发育分布及滑动、运动方式还表现出自身的特点,具体可归结为以下几种效应:(1)距离效应:约80%的大型滑坡集中分布于发震断裂地表破裂带两侧5km的范围内,距离越远,滑坡分布数量越少;(2)锁固段效应:汶川地震诱发的大型滑坡主要集中分布在与发震断裂的交叉、错列、转换部位及NE段末端等5个集中区段。其中,红白-茶坪段是大型滑坡最为集中发育段,不仅滑坡数量多,而且规模大,汶川地震诱发的最大两处滑坡均分布于此段。其次为断裂NE段末端的南坝-东河口段,该段大型滑坡密集发育,东河口滑坡和窝前滑坡等大型滑坡均出露于此段;(3)上下盘效应:绝大多数(>70%)大型滑坡都位于活动断裂的上盘,存在明显的"上下盘效应;"(4)方向效应:在与发震断裂带近于垂直的沟谷斜坡中,在地震波传播的背坡面一侧的滑坡发育密度明显大于迎坡面一侧,存在"背坡面效应"。同时,大型滑坡的滑动及运动方向还与各区段断层的错动方向有一定的相关性。在断层活动以右旋走滑为主的青川境内,有相当数量的滑坡表现出向NE方向滑动和运动的特点。

大型滑坡抗滑桩-桩板结构受力变形研究

在复杂艰险山区修建无砟轨道路基时,现有常规抗滑桩或桩板结构等均难以同时解决大型滑坡区潜在滑移和沉降控制问题。为适应无砟轨道路基通过大型滑坡区的需要,创新设计了抗滑桩-桩板结构,并结合贵阳至广州高速铁路建设,开展了大型滑坡抗滑桩-桩板结构现场监测试验。结果表明:抗滑桩和桩板结构基桩的最大侧向位移均位于桩顶,沿深度方向侧向位移先缓慢衰减再加速衰减;滑面附近侧向约束作用的差异,往往会导致桩身侧向位移发生突变;抗滑桩和基桩的桩身弯矩均呈先增大至峰值点再减小的趋势,沿桩深方向具有单峰曲线变化特征;雨季降水作用导致桩身弯矩增加,旱季蒸发作用导致桩身弯矩减小;结构系统中抗滑桩充分发挥了承担滑坡推力控制滑体稳定的作用,基桩则主要用于承担竖向荷载控制路基沉降,承担的滑坡推力较小。抗滑桩-桩板结构可作为滑坡区无砟轨道路基通过的加固型式,对今后类似复杂艰险山区高速铁路修建具有重要的参考价值。

美姑河流域地质构造对大型滑坡孕育的控制作用

地质构造及其活动特征与滑坡灾害的关系是工程地质研究中的热点问题。文章在川西南大凉山区美姑河流域地质构造资料分析和大型古滑坡精细化调查的基础上,以流域内的典型古滑坡为研究对象,结合该地区地质构造的几何学、变形学、运动学和活动性特征,深入剖析了沉积构造、断裂构造、褶皱构造和节理构造等不同的地质构造类型对大型古滑坡的孕育的控制作用,认为地质构造对大型滑坡的控制主要表现在:(1)断层破碎带、节理密集带等不连续结构面控制了滑坡发育的边界,(2)断层破碎带、褶皱弯滑作用的滑动层面、沉积结构软弱夹层等孕育滑带的形成,(3)节理构造形成的裂隙构成地下水储集和运移的通道,促进滑坡的孕育和大型滑坡的发生,(4)活动断裂制约着滑坡地貌发展演化,诱发断裂活动的地震导致了大型滑坡失稳。建议在美姑河流域的滑坡灾害防治方面应加强不同尺度,尤其是中小尺度活动构造与滑坡发育演化研究。

“坡”、“场”因素对大型滑坡运动特征的影响

以滑坡的最大水平距离(Lmax)和视摩擦因数(Hmax/Lmax)为评价指标,探讨"坡"(滑坡体积(V)、滑坡高度(H)、滑坡坡度(α))和"场"(坡脚约束角(θ)、场地条件(X))因素对大型地震滑坡和降雨滑坡运动的影响特征。研究结果表明:在滑坡最大水平距离(Lmax)的影响上,滑坡高度(H)是降雨滑坡的主要因素,影响因素大小的顺序为H,α,θ和X。而对于体积为106～107 m3的地震滑坡,场地条件的影响比降雨滑坡大,其影响因素从大到小的顺序依次为H,X,α和θ。当地震滑坡体积大于107 m3时,滑坡坡度(α)则是Lmax的主要因素,影响因素从大到小的顺序依次为α,H,θ和X。显著性分析结果表明,滑坡高度(H)是大型降雨滑坡和体积为106～107 m3的地震滑坡的最大水平距离Lmax的显著性影响因素。在滑坡的视摩擦因数(Hmax/Lmax)的影响上,滑坡坡度(α)是地震滑坡的主要因素,影响因素从大到小的顺序依次为α,H,X和θ。而对于降雨滑坡,体积为106～107 m3时影响因素从大到小的顺序依次为α,H,θ和X;体积大于107 m3时,则影响因素从大到小的顺序依次为H,α,X和θ。显著性分析结果表明,H,α,X是体积大于107 m3的地震滑坡Hmax/Lmax的显著性影响因素。

大型滑坡演化机制及滑带剪切特性试验研究

古水水电站争岗大型滑坡堆积体方量高达4.75×107m3,地质勘测揭示该滑体主要由基岩、滑带土和松散堆积物组成,且滑带土层为贯通的底滑面;首先对堆积体历史演化过程和滑坡体形成机制进行详细分析,对现状及未来失稳模式进行定性判别,认为滑体处于沿贯通底滑面蠕滑变形状态;对滑带土基本特性分析的基础上,开展不同条件下室内大型直剪试验,研究天然状态下变形和强度的关系、抗剪性能参数取值;探讨含石量、含水量对抗剪强度的影响;从而寻找出合理的计算参数,开展稳定性评价。研究结果显示:天然状态下,滑带土黏聚力为30.31～43.94 kPa,内摩擦角为25.82°～30.49°;且含石量和含水量对抗剪强度影响显著,含石量75%为阈值,低于此值,抗剪强度随含石量的增加而增大,超过此值,随含石量的增加而减小;含水量的增加导致强度降低,黏聚力、内摩擦角降低基本呈指数关系。稳定性评价成果与定性分析相吻合,滑体各种工况下均存在滑塌的可能性,开展治理措施研究显得至关重要。

三峡库区大型滑坡发育机理

体积超过1×107m3的大型滑坡是三峡库区主要地质灾害,其发育机理包括形成机理和诱发机理两方面。通过大量现场调查和观测,运用地貌学方法,揭示了三峡库区大型滑坡在地质历史时期的3种形成机理即危岩链式崩落、泥石流堆积和地震,所占比例分别约为70%、10%和20%;发现存在于斜坡表面的大量危岩链式崩落堆积物是形成大型滑坡的基本条件,滑坡类型主要属于堆积层滑坡,而地震作用主要形成基岩滑坡。通过大量室内土工试验和模型试验,揭示了滑坡目前的3种诱发机理即降雨软化滑坡土体、坡顶加载和坡脚切割或工程弃渣堆积等人类工程活动、库水位变化和滑坡体周期性浸泡等;其中前两类诱发机理主要出现在175 m水位以上大量城镇、交通干线及移民等工程建设区段,后一类诱发机理出现在库水位变动带内;位于库水位变动带的大型滑坡,滑坡土体被库水周期性浸泡,强度非线性衰减,同时,库水位降落期间在滑坡体内产生较大的渗透力,两者耦合作用,加速了库岸滑坡的变形与破坏过程。以上研究成果基本概括了三峡库区大型滑坡的主要发育机理。

黄河上游拉干峡——寺沟峡段特大型滑坡及其成因研究

黄河上游拉干峡—寺沟峡段共发育特大型滑坡116处,群尖盆地无论是数量还是强度上都占到了绝对优势,这与其所处的特殊构造部位和昆黄运动时期各大断裂带运动性质的转变直接相关;高原掀斜式隆升过程导致各大支流水系特大型滑坡西岸多发于东岸。研究区特大型滑坡有明显的4个群发期,各期都有其不同的触发因素,50 ka和30 ka属构造和气候的耦合成因,10 ka为构造触发,5 ka为降雨所致。

云南镇雄中屯镇头屯村大型滑坡成因分析

2013年1月28日,云南省镇雄县头屯村发生特大型滑坡灾害,由于滑前群测群防监测预警措施到位,该滑坡并未造成人员伤亡。笔者基于对头屯滑坡野外调查、遥感解译、数值计算等工作,总结了该滑坡的堆积体结构特征及滑坡灾害的影响范围,分析了滑坡滑动的速度和成因机制,对比了其与2013年1月11日赵家沟滑坡的差异,主要取得了以下认识:(1)头屯"1·28"滑坡是古滑坡后缘发生的解体型滑坡,堆积体体积达117×106m3,属于特大型高位滑坡;(2)滑坡区地形坡度陡,泥岩、灰岩、泥灰岩风化破碎是滑坡发生的背景条件,煤矿采空区垮落和沉陷牵引是崩塌滑坡的主要诱发因素;(3)头屯滑坡与赵家沟滑坡在孕灾背景、成灾模式及主控因素等方面均有明显差异,通过对比二者的滑动过程及影响范围能够为乌蒙山区类似滑坡的调查监测提供地质依据。

四川丹巴县特大型滑坡形成原因及稳定性分析

西南地区许多滑坡,位于深切峡谷地区。这些地区又是人类活动密集区。滑坡具有坡形陡、变形快、危害性大的特点。丹巴特大型滑坡就是一个典型。它位于丹巴县城南街。2004年起,滑坡就处于加速运动阶段。滑坡一旦下滑,半个丹巴县城将遭到毁灭,数千人的生命、数亿元的国家和人民财产将毁于一旦。220×104m3滑体土石一旦堵塞河道,后果不堪设想。因受滑坡影响,目前县城处于危险区内的4620余人已撤出。这已影响到丹巴人民的生活、工作、交通等各个方面。国内外对这种加速运动滑坡的治理经验很少。通过现场实际勘查对其影响因素作出了分析,稳定性计算结果被设计部门采用,并成功地应用到治理中,保住了丹巴县城。

白龙江流域大型滑坡发育分布规律研究

通过对白龙江流域大型滑坡的现场调查和遥感解译,共调查大型滑坡259处,对流域内大型滑坡的发育分布有了总体的认识;在此基础上,利用GIS技术对大型滑坡的分布与距断裂距离、高程、岩性等因素的关系进行统计分析。研究认为:(1)流域内大型滑坡分布在区域上表现出沿河流水系呈线状分布和沿断裂带呈带状分布的特点;(2)流域内90%以上的大型滑坡分布在距断层距离小于5.0 km的范围内,距断层越远,大型滑坡发育数量越少;同时,集中分布在断裂交叉、错列及交汇部位;(3)流域内大型滑坡表现出与高程和微地貌很好的对应关系,大部分大型滑坡分布在1200~2600 m(上游2200~2600 m、中游1600~2200 m、下游1200~1600 m)以下的河谷峡谷段,尤其是宽谷向峡谷转折部位;(4)流域内软硬相间层状岩岩组最有利于大型滑坡发育,93%以上的大型滑坡与千枚岩、板岩等浅变质岩相关;(5)流域内大型滑坡主滑方向以NE向、W向为主,但是武都区两水镇至舟曲县腊子口乡一带表现出与断层走向基本一致的特征,即SE向和NW向为主;(6)流域内大型滑坡的滑移距离与滑坡体积有关,随着滑坡体积的增大,大型滑坡的运动性摩擦系数呈指数降低,部分大型滑坡表现出强碎屑流特征。

陕西省特大型滑坡空间分布规律与类型划分

特大型滑坡空间分布规律及其类型划分是研究其形成机理、致灾模式与风险减缓对策的重要基础。通过遥感解译、野外调查与解剖勘查等手段,查明陕西省特大型滑坡空间上具有明显的分布规律:在地貌上主要分布于关中盆地黄土塬边44处,其次是黄土梁峁、丘陵区22处,秦岭北坡6处,汉中盆地中低山区6处;在构造单元上分布于包括秦岭北坡断裂带在内的关中断陷盆地72处,汉中断陷盆地6处;在斜坡结构类型上,主要分布于黄土+泥岩型斜坡41处,其次为黄土+基岩型斜坡11处、黄土+红黏土型斜坡9处。特大型滑坡在空间分布上受活动断裂、地貌单元与斜坡结构类型的控制,不同区域发育特大型滑坡类型不同,特大型滑坡类型划分为宝鸡黄土塬边黄土—泥岩顺层型、灞桥白鹿塬边黄土—红黏土逆层型、蓝田横岭地区黄土—红黏土接触面型、关中盆地渭北地区黄土—基岩接触面型、陇县北部及韩城黄土梁峁区岩土混合型以及秦岭北坡与陕南"勉略宁"地区的堆积层型、顺向或块状岩质型滑坡等。

20世纪以来中国的大型滑坡及其发生机制

中国是一个滑坡灾害极为频繁的国家,其中大型和巨型滑坡占有突出重要的地位,尤其是在中国的西部地区,大型滑坡更是以其规模大、机制复杂、危害大等特点著称于世,在全世界范围内具有典型性和代表性。收集20世纪以来发生在中国大陆的典型大型滑坡灾害实例,并重点对其中的11例进行深入的分析和讨论;这些大型滑坡涉及到不同的地质环境条件和坡体地质结构,具有不同诱发机制和触发因素。分析结果表明,中国大陆大型滑坡发育最根本的原因是具有有利的地形地貌条件,约80%的大型滑坡发生在环青藏高原东侧的大陆地形第一个坡降带范围内。同时,该地区也是世界上板内构造活动最为活跃的地区,其地壳内、外动力条件强烈的交织与转化,促使高陡边坡发生强烈的动力过程,从而也促进大型滑坡灾害的发育。强震、极端气候条件和全球气候变化构成大型滑坡发生的主要触发和诱发因素:中国南方暴雨强度达到200～300mm/d时就易于触发大滑坡的发生;中国西北地区春季冻结层的融化,也是大规模黄土滑坡发生的诱因。近年来全球气候变化导致气温上升、雪线上移、冰川后退、冰湖溃决,也都成为特定地区大型滑坡灾害发生的诱发和触发因素。另外,70%以上大型滑坡发生与人类活动有密切的关系。滑坡机制分析结果表明,中国的大型滑坡通常具有复杂的生成机制:总的来看,大型滑坡发生的岩土介质主要有以下3类,即岩质滑坡、土层滑坡和松散堆积层滑坡。除松散堆积层滑坡,前两者都涉及复杂的演化机制及过程,其典型的地质–力学模式包括:滑移–拉裂–剪断“三段式”模式、“挡墙溃决”模式、近水平岩层的“平推式”模式、反倾岩层大规模倾倒变形模式、顺倾岩层的蠕滑(弯曲)–剪断模式等。每一类模式都具有其对应的岩体结构条件和特定的变形破坏演变过程。通常大型岩质滑坡的发生一般都伴随有滑动面上“锁固段”的突发脆性破坏,“锁固段”在岩质边坡的变形控制和稳定性机制中具有重要地位,也是边坡地质灾害评价与控制的关键。实践结果表明,查明边坡(滑坡)变形破坏的地质力学模式是滑坡地质灾害防治的基础所在。

鲁甸8.03地震区甘家寨特大型滑坡发育特征及演化过程研究

2014年8月3日鲁甸县MS6.5级地震造成了617人死亡,并诱发了大量次生滑坡崩塌灾害。其中红石岩滑坡堆积体方量最大,甘家寨滑坡造成的人员伤亡最多。根据笔者对甘家寨特大型滑坡的实地调查和遥感影像解译,分析了该滑坡堆积体的发育特征及演化期次,从活断层破裂角度研究了滑坡的主控因素,认为甘家寨滑坡分为两个发育期次,最新一期滑坡体(本次地震诱发)长约700m,宽约250m,滑体面积约18×104m^2,体积约140×104m^3,是在20ka BP前发生的古崩塌堆积体在地震诱发下的复活型滑坡,受控于NW向的下水沟断层。最后建议进一步防范鲁甸8.03地震次生灾害的可能危险,加强该地区活动断层的复发周期研究,为灾害恢复重建中的地质环境安全提供基础依据。

雅砻江中游某特大型滑坡基本特征及稳定性初步分析

雅砻江中游某特大型滑坡位于拟建水电站的上坝址和中坝址之间,滑坡规模巨大,约3662万m3,目前坡体上有长达两百余米的长大裂缝,其对拟建工程具有重要的影响。现在深入调查滑坡基本特征的基础上,结合滑坡的发育条件分析了古滑坡的成因机制为滑移-拉裂型,现今的复活机理为蠕滑-拉裂型,进而探讨了复活区控制范围,最后结合滑坡的地貌特征、物质组成、结构特征和变形特征将滑坡分为3个亚区,并进行分区评价,定性分析和定量计算均表明:滑坡前部的C区在天然工况下处于基本稳定状态,暴雨工况下处于极限平衡状态,需采取一定工程措施方能保持工程安全,其成果可为拟建工程提供重要参考。