基于流固耦合的强震大型滑坡水力激发效应研究

2008年汶川Ms8.0级强震触发了体积近12×10^(8)m^(3)的大光包滑坡。该滑坡发生于古生代碳酸盐岩地层,滑带地质背景为斜坡内部深埋400 m、最大厚度达5 m的先期层间构造错动带。最新调查表明,该错动带是斜坡内部地下水通道,错动带岩体处于饱和状态。为揭示强震过程与地下水相关的大光包滑坡启动机制,提出了一种具有软弱层带的硬质碳酸盐岩边坡简化模型,将层间构造错动带概化为碳酸盐岩硬层内部软弱层带,采用FLAC^(3D)程序中的流固耦合算法模拟了模型的响应特性。研究结果表明:强震过程中软弱层带上下碳酸盐岩硬层的变形响应时间、波型、大小出现明显差异,上硬层相对于下硬层产生了张离、压缩和剪切3种非协调变形模式,由此对软弱层带产生了振动冲压-张拉和振动剪切动力学行为,饱水软弱层带形成了具有瞬间放大和累积增涨特征的超孔隙水压力。这里将上下硬层差异性变形称为非协调变形,认为非协调变形是软弱层带应力放大成因,推测软弱层带应力瞬间放大以及放大应力长持时作用下的岩体致损是超孔隙水压力激发和累积的成因;强震过程软弱层带超孔隙水压力导致其内有效应力快速降低,使得斜坡前部锁固段应力快速集中,而后被突然剪断,滑坡骤然启动,揭示了强震过程中超孔隙水压力是大光包滑坡启动的主要原因。

高寒山区流域汇水径流作用下弃渣型泥石流启动影响因素研究

随着国民经济持续高速发展,西部山区已成为梯级水电、铁路公路、油气管线等国家重大工程的高密度区。由于西部山区地形地质条件较为复杂、生态环境敏感脆弱,在交通工程中隧道占比越来越高,洞渣量巨大,常面临适宜场地少、堆渣高度大、堆渣坡度陡,存在一定生态、安全风险的困境。在《“十四五”规划》和《2035远景规划》中明确实施的雅鲁藏布江下游水电开发工程同样需要面对大量洞渣的科学处置问题。本文以雅鲁藏布江下游弄家曲流域拟建弃渣场为研究对象,根据弄家曲流域沟道地形、流域特征及渣料堆放需求提出了全程台阶(单台阶、双台阶、三台阶)堆填3种方案。基于室内物理模型实验,研究了流域汇水径流冲刷作用下,不同堆放形式弃渣场失稳破坏模式及特征。在流域汇水径流冲刷作用下,全程三台阶、双台阶和单台阶堆填方案下的泥石流启动模式可分别归纳为侵蚀启动型、堵溃启动型和混合启动型,其中三台阶堆填弃渣场启动流量最大、泥石流流量较小、泥石流规模最小,在全程堆填方案中具有明显优势。