库水位下降叠加降雨作用时堆积层滑坡渗流-变形机制

随着水库工程的兴建,库区堆积层滑坡变形失稳的问题日益突出。该类滑坡变形往往发生在库水位下降期,且在降雨作用下更加明显,库水位下降与降雨共同作用下滑坡的渗流-变形机制是其中的关键科学问题。以三峡库区万州石龙门滑坡为原型,通过设计物理模型试验,分析在库水位下降叠加不同强度降雨作用时,坡体的宏观现象及坡内的压力变化,揭示了堆积层滑坡在复杂水文条件下的渗流-变形机制。库水位下降对坡体前缘渗流的控制作用更加明显,而降雨会显著抬升坡体中后部水头,两者联合会增大坡内水力梯度从而诱发坡体变形。此类滑坡在库水位下降时的渗流-变形机制为:无降雨作用时,受坡体内外水头差影响仅出现浅层的坡表冲刷型作用,在联合降雨作用下,则转为动水压力型作用,在百年一遇暴雨条件下,坡体在高水位附近出现裂缝,进而发生整体变形,最大位移量可达58.3 mm。本研究成果可为复杂水文条件下堆积层滑坡风险防控提供理论依据。

三峡库区滑带土抗剪强度参数的统计规律研究

收集和整理了近年来三峡库区地质灾害防治工程中近400处滑坡的勘察资料,采用地质分析和工程地质类比法,指出三峡库区内存在5类易滑地层。运用K-S有限比较法,对3 308组抗剪强度参数试验数据分类进行了拟合优度检验,发现5类易滑地层中滑坡滑带土的c、φ值一般均能接受正态和对数正态分布,但c值与φ值相比,最优分布服从对数正态分布者更多,而服从正态分布者更少。针对区内滑带土普遍含有碎石的显著特点,对φ值与碎石含量的相关关系进行了线性回归分析发现滑带土φ值与含石量呈现良好的正相关关系。

R/S分析在滑坡变形趋势预测中的应用

R/S分析(重标度极差分析)是一种描述和刻画非线性时间序列的有效方法。针对滑坡地表位移监测时序确定性与随机性共存的复杂非线性特征,对三峡库区的一个实例滑坡的长时期位移时序进行了R/S分析。分别计算了滑坡累积位移时序和增量位移时序的Hurst指数,指出增量位移时序是更有效的分形结构,其Hurst指数能定量刻画滑坡的变形趋势;分析了滑坡增量位移时序的非周期循环长度,发现滑坡前缘与中后部的增量位移时序Hurst指数和非周期循环长度存在显著差别,并从滑坡变形诱发机制上解释了这一差异产生的内在原因;最后基于滑坡变形演化的力学机理,提出了一个利用增量位移时序Hurst指数判断滑坡加速变形阶段的概念模型:为提高和完善滑坡失稳时间预测预报理论,提供了一个有意义的新思路和新方法。

基于广义Hoek-Brown准则强度折减法的岩坡稳定性分析

针对岩质高边坡的稳定性分析问题,开展了基于广义Hoek-Brown破坏准则强度折减法的研究。提出了判别强度折减法合理性的两个基本标准:与Mohr-Coulomb准则强度折减法的一致性和能否体现节理岩体的真实破坏特征。基于以上标准,对比了3种不同的基于广义Hoek-Brown破坏准则的强度折减方法:σci、mi,σci、GSI和mi、GSI均同比折减,理论分析表明:mi、GSI同比折减更符合前述标准。最后,通过对工程实例的对比研究,验证了这一结论,并提出mi、GSI同比折减更能体现节理岩体的真实破坏特征,因而其安全系数的计算结果也更加真实可靠。

广西合山煤田浅埋煤层采空区塌陷机理数值分析

针对广西合山煤田煤炭资源的枯竭,煤层开采引发的地面塌陷日益增多,地质灾害问题突出的现状,以煤田上塘矿区中南部的4个浅埋采空区为研究对象,在野外调查的基础上,利用离散元法建立三维数值模型,进行采空区顶板和地表的变形与应力分析,探讨了采空塌陷机理模式。分析结果表明:①采空区规模直接决定了地表变形程度,表土层厚度的影响作用是双向的;②地表水平移动极大值向下山方向偏移,下山方向顶板覆岩更易断裂和垮落;③采空区上覆岩层发育"两带",主要破坏形式为拉张破坏和剪切破坏;④浅埋采空塌陷的形成可归纳为开始、发展、贯通和稳定4个阶段,不同阶段均有典型的变形和受力表征。

南方极端冰雪气候与地质灾害的关系分析

2008年初,我国南方出现了罕见的极端冰雪天气,引发了大量地质灾害,使得南方冰雪气候条件下地质灾害的研究受到广泛关注。为了研究南方冰雪气候和地质灾害的关系,本文首先以2008年初我国南方部分省份气象资料为基础,分析了极端冰雪气候的特征;然后以典型地质灾害调查成果为依据,总结了南方极端冰雪气候诱发地质灾害的特征;最后探讨了南方极端冰雪气候与地质灾害的关系。结果表明:①我国南方极端冰雪气候具有低温时间短、多次复杂雨雪过程的特点,仅在地表5cm以内形成短时冻土,地表冻土层易发生反复冻融,冰雪后融冰时间短,容易形成集中地表径流;②地表冰冻所产生的冻胀力一般不直接引发滑坡、崩塌等地质灾害,但融冰期间的反复冻融和融水入渗是诱发地质灾害的主因;③我国南方极端冰雪条件下地质灾害成生的地质环境背景为山地丘陵区、地质构造复杂、雨(雪)量充沛以及斜坡表层岩土体结构松散且力学性质差。本研究对我国南方冰雪气候下地质灾害的风险评价及其防治具有积极意义。

基于期望造价的建筑场地填土边坡优化设计模型

建筑场地填土边坡的优化设计是边坡安全与风险评价的关键问题。根据场地工程特点,提出了以最小期望造价为目标函数的填土边坡优化设计模型,构建了模型的主要设计变量和约束条件;指出优化设计模型应与建设规划衔接、应考虑设计参数随机分布以及设计方案适用性。以广西平乐县二塘锰矿区建筑场地整平工程为例,通过优化设计模型的分析,得出了不同高度填土边坡的最优设计坡角和单位工程的最小期望造价,发现填土边坡的工程造价与设计坡高呈线性正相关关系,最优坡角与设计坡高之间为负指数相关关系。

全氟辛胺修饰石墨烯复合材料的制备、表征及其疏水性能

通过化学法改性石墨烯,用全氟辛胺(FOA)的胺基与氧化石墨烯(GO)的羧基或烷氧基反应制备了含氟石墨烯复合材料(FOA-RGO),用傅里叶红外光谱、热失重分析、拉曼光谱、高分辨透射电子显微镜(HRTEM)以及原子力显微镜(AFM)对复合材料的结构与形貌进行了表征。结果表明,FOA已经成功地修饰到石墨烯的边缘。与未修饰的石墨烯相比,水滴在FOA-RGO表面上的接触角从68°提高至118°,显示出良好的疏水性能。

湘西陈溪峪滑坡变形机理及稳定性评价

浅层滑坡在我国广泛分布,但在区域范围内分布规律性较差,且具有突发性、隐蔽性和破坏性强等特点。湘西武陵山区地质条件复杂、降雨丰沛、人类工程活动强烈,突发性地质灾害频发,尤以降雨诱发的浅层滑坡为主。文章以湘西地区慈利县陈溪峪滑坡为例,开展了降雨量、基质吸力、地下水位和地表变形等的监测;结合滑坡的现场调查及监测成果,分析滑坡的形成条件和变形机理;在此基础上,考虑基质吸力对边坡稳定性的贡献,将强度折减有限元法推广到非饱和土边坡,计算得到了不同降雨工况下滑坡稳定性。结果表明:当强降雨降落到滑坡体上时,坡内基质吸力值均迅速减小,直至一定值后(9.5 k Pa左右)不再变化;坡内地下水位受季节性降雨影响显著,短时强降雨引起地下水变化幅度不如长时间降雨对地下水位造成的影响大;陈溪峪滑坡的地质力学成因为蠕滑推移式土质滑坡,运动形式为沿基覆界面的浅层滑坡;短时强降雨是诱发滑坡变形的最关键因素。陈溪峪滑坡在持续降雨条件下的降雨量预警值约为280 mm,在短时强降雨条件下的降雨强度预警值约为240 mm/d。

基于影响因素分布模型的滑坡稳定性敏感分析

提出了基于影响因素分布模型的滑坡稳定性敏感分析方法,该法用于分析影响因素在整个定义域内对滑坡稳定性的敏感程度,以滑坡影响因素为子序列,以其稳定性系数为目标序列,根据子序列的累积分布函数求影响因素区间概率函数,与目标序列差值乘积加和得到敏感性综合决策值。以三峡库区奉节县太山庙滑坡为例,经类比统计得到滑带土抗剪强度参数的分布函数,通过经验分析得到地震水平加速度和库水位变化的分布函数,应用该法计算得到影响因素中对滑坡稳定性最敏感的因素。以内摩擦角为例,分析了影响因素方差与滑坡稳定性敏感分析结果的关系。

岩体结构控制下的斜坡变形特征

为了分析岩体结构与斜坡变形的作用关系,以巴东城区为例,探讨了区内主要地层(三叠系巴东组第2段T2b2、第3段T2b3)岩体结构在内、外动力地质作用下的演化过程,进而分析了不同类型岩体结构控制下的表层斜坡的变形特征。结果表明:内动力地质作用过程中形成了岩体结构,而外动力地质作用改造着岩体结构;根据沉积成岩、构造作用过程中所形成层理、节理、劈理的发育程度,可将岩体划分为层状结构、块裂结构和碎裂结构;风化、水等外动力地质作用对岩体结构的改造结果受控于原岩结构;巴东组第3段层状岩体多沿层间软弱夹层顺层滑动;巴东组第2段互层状岩体,层间差异崩解作用易形成崩塌;结构面的组合关系、发育规模控制着块体失稳的形式和规模;密集发育的劈理将岩体分割呈碎裂状结构,卸荷松动下呈膝状弯曲。这些认识对巴东地区斜坡灾害分析、防治具有一定的指导意义。

巴东县文家滑坡稳定性计算及其敏感性分析

在综合分析文家滑坡区域地质条件、基本特征以及滑坡形成机制的基础上,运用Geo-slope软件的渗流模拟模块,分析了不同水位条件下滑坡的地下水位线特征;进而,利用模拟的地下水位线,综合运用多种极限平衡分析方法对滑坡稳定性进行了定量计算。在此基础上,考虑到滑坡稳定计算参数的随机特征,又进一步对滑坡破坏概率进行了分析,利用Monte-Carlo模型模拟计算得到滑坡的破坏概率。由此综合评判滑坡在不同库水位条件下的稳定性。最后,将正交设计与SPSS统计软件的方差分析模块相结合,对滑坡稳定性影响因素进行了敏感性分析以指导滑坡的实际治理与监测工作。

近水平地层滑坡平面失稳模型与破坏判据研究

将近水平地层滑坡视为一个系统,针对其平面失稳问题,在建立力学模型的基础上,运用势函数突变模型,从理论上推导了滑坡系统失稳的力学破坏判据和滑带土的临界变形位移。根据近水平地层滑坡演化系统,结合万州区安乐寺滑坡实例,运用所推导出的滑带土临界变形位移公式,得出临界位移约为34mm,并同时提出系统和临界突变状态的差距与外界环境因素——滑坡后缘裂隙积水深度、滑带土含水量的关系,即当滑坡后缘裂隙积水深度和滑带土含水量越大时,系统与临界突变状态的差距越小,滑坡越容易滑动。

紫坪铺坝区砂岩渗透性空间变化规律

在大量单孔压水试验和野外裂隙测量资料的基础上 ,运用统计分析、张量分析及线性回归等数学方法 ,从深度、岩性及构造部位三方面 ,探讨了坝区砂岩渗透性的空间变化规律 ,发现渗透性与深度之间存在明显的负指数规律性 ,与岩性及构造部位之间无明显的一致性关系。

基于水文地球化学信息的某水电站坝区地下水来源分析

针对西南某在建水电站坝区左岸交通洞开挖过程中多处出现滴水、线状或股状流水现象,利用水文地球化学信息分析了裂隙岩体的地下水来源。分析显示,上游支流已建水电站的引水洞对研究区存在渗漏影响,坝区地下水主要是原花岗岩体裂隙水侧向补给和引水洞渗漏补给的混合。两种补给水源水化学特征差异显著,ρ(SO42-)可用来计算不同出水点两种水源的混合比。根据不同出水点引水洞渗漏补给的混合比,结合出水量大小,将坝区分为受引水洞渗漏补给影响较弱区、中等区和较强区,揭示了不同地段的地下水主要来源,为厂房施工过程中涌水量的预测与防渗排水设计提供了依据。

环保型聚氨酯三防漆的制备与性能研究

以醇酸树脂、多异氰酸酯等为原料合成了聚氨酯改性醇酸树脂,并在该树脂中加入催干剂、甲乙酮肟等配制了环保型聚氨酯三防漆。研究了固含量、R值[n NCO/n OH)]、原料和合成工艺对其性?能的影响。聚氨酯三防漆具有快干、附着力强、电绝缘性能优异等特点,与SYNTHITE AC-46和BECTRON 4122-37E三防漆性能相当,且绿色环保。

三峡库区某滑坡滑带土试验研究

滑坡滑带土试验是确定滑坡物理力学参数的主要方法之一,是研究滑坡成因机理的基础,但由于人为和试验仪器本身等方面的原因,导致滑坡滑带土试验成果失真,因此非常有必要对滑坡滑带土试验成果进行检验。本文采用室内试验对三峡库区某滑坡滑带土的含水率、液塑限、颗粒级配、自由膨胀率进行了研究,在此基础上结合滑坡实际情况,运用反复剪切试验重点对滑带土的残余强度参数进行了探讨,最后采用区域统计规律对试验成果进行了检验。研究结果表明:该滑坡滑带土为级配良好的粘土,其天然含水率为31.21%,且该滑带为弱膨胀性土;滑带土达到残余强度的剪切位移与垂直压力成正比;该滑坡滑带土的饱和残余强度为:c=0.29 kPa,φ=7.45°。

渣口石滑坡抗剪强度参数的综合取值研究

基于室内试验数据,同时利用极限平衡法中的传递系数法进行反分析,并结合勘察资料,得出了三峡库区该类型滑坡抗剪强度参数与滑带碎石土含量之间的统计规律,以此综合选取渣口石滑坡的抗剪强度参数,从而为该滑坡稳定性评价与治理提供依据。

面向区域滑坡易发性精细化评价的改进斜坡单元法

易发性评价是区域滑坡灾害风险预警与稳定性分析的基础,针对乡镇尺度的大比例尺精细化滑坡易发性评价,传统基于水文学和地貌学的斜坡单元划分方法难以满足评价精度。针对以上问题,以重庆市万州区大周镇为实例验证对象,形成了适用于精细化评价的改进斜坡单元划分方法。首先从斜坡地质环境孕灾规律出发,综合考虑地形地貌、物质组成、斜坡结构和灾害类型的均一性要求,提出了基于斜坡地质环境一致性的改进斜坡单元划分方法,选择重庆市万州区大周镇为实例验证对象,并与水文分析法、曲率分水岭法进行了对比分析。结果表明:(1)改进斜坡单元法划分的评价单元大小均匀性较好,未出现细碎单元或畸形长条状单元;(2)评价单元的总体形态特征更为合理,形态指数集中在1~2之间,呈现圆形或正方形斜坡形态;(3)改进斜坡单元划分的结果与已有灾害边界范围的叠加重合度最高,能更好地体现滑坡易发性评价或稳定性分析物理意义。研究结论对提高区域滑坡易发性评价的准确性与精度具有重要借鉴意义。

基于孕灾敏感性分析的高植被覆盖区滑坡地质灾害遥感解译

利用遥感数据高效、准确地获取高植被覆盖地区滑坡地质灾害信息,对区域滑坡地质灾害预警预报和风险管理具有重要意义。以浙江省飞云江流域南田、雅梅图幅为典型研究区,首先利用Landsat 8遥感数据及航片信息解译和分析了区内70处历史滑坡地质灾害的孕灾地质环境条件,并结合DEM三维影像与历史滑坡信息,开展了区域滑坡孕灾敏感性分区,将滑坡孕灾敏感性划分为极低孕灾敏感区至极高孕灾敏感区等5个等级;然后在遥感解译图上提取出区域滑坡极高孕灾敏感区,并在建立区域滑坡地质灾害解译标志的基础上,通过人机交互的解译方法,从滑坡极高孕灾敏感区准确地解译出滑坡灾害及隐患40处。该遥感解译方法能有效地缩小解译范围,并提高了解译效率和精度,可为大范围高植被覆盖区内滑坡地质灾害信息的快速、高效解译提供借鉴。