排水抗滑桩技术研究现状及展望

排水抗滑桩技术一方面可以克服传统抗滑桩不利于坡内渗流排水这一问题,另一方面也减少了竖向排水、抗滑等结构单独施作时的开挖工程量,并可充分提供水化热散热面,确保整体结构的质量,因此成为现代滑坡防治工程中重要的技术手段,也是近年来地质灾害、水文地质及地下工程等学科持续关注的新型技术。排水抗滑桩技术涉及流体力学和固体力学,以及水动力模型、结构模型、工程地质模型等,理论体系尚不够成熟,且存在空间结构组合相对复杂、施工技术难度较大等问题,其进一步推广应用受到制约,需要开展有针对性的现状总结研究。在查阅大量国内外相关文献、专利和实际工程应用的基础上,对现有排水抗滑桩结构(抗液化桩、空心排水抗滑桩、箱型排水抗滑桩等)特征及分类进行系统归纳,发现:结构上通常与集排水结构形成“渗-集-排”抗滑组合立体结构系统,主体抗滑形式多为桩型或键型,“渗-集-排”结构通常包括透水孔、辐射状渗水孔和排水花管;通过对典型应用实例的综合分析,指出排水抗滑桩虽已具有显著提高稳定性的优势,但距离其广泛应用和多元化发展还有一定距离。据此提出目前排水抗滑桩研究中施工工艺复杂、力学性能和排水特性不明晰、抗滑稳定性计算理论不完善、平面布置优化方法待加强等是今后该领域需要关注的重要科学问题和主要发展趋势,这些科学问题的解决不仅有利于完善排水抗滑桩力学和排水理论,而且有利于提升排水抗滑桩整体应用水平。

川西松潘黄土发育特征与工程地质力学特性分析

以松潘幅和漳腊幅1∶5万工程地质调查为基础,通过野外地质调查、地质测年、地理空间分析、室内试验和大型原位直剪试验等工作手段,对松潘黄土的发育分布特征和工程地质力学特性进行研究分析,认为松潘黄土具有以下特性:(1)松潘黄土为风成黄土,局部地形的变化通过控制近地面气流的运动从而影响松潘黄土的堆积,使得松潘黄土的分布与研究区地形、地貌的变化联系密切;(2)松潘黄土粉砂含量大于80%,大多含有碎石,碎石物质成分主要以砂板岩、炭质板岩和石英为主;(3)研究区内的松潘黄土主要分布于2712~3437 m的高程范围内,在山体南坡的分布远多于北坡,在地形开阔的断陷盆地内,黄土发育厚度大且呈广泛连续式分布,在高深的峡谷区,黄土的发育厚度变化大且呈零星的片状分布;(4)松潘黄土结构性明显,其力学性质受物质成分、含水率和天然结构面的影响,具有中等—强的湿陷性,黄土的结构性、水敏性、湿陷性等性质是该套地层内地质灾害发育的主要因素,松潘黄土的不良工程地质特性严重影响着研究区内未来重大工程的规划建设。

四川茂县周场坪深层滑坡滑带土环剪试验强度研究

位于四川省茂县岷江左岸的周场坪滑坡为一大型深层蠕滑型古滑坡,其曾于1982年发生大规模快速复活并堰塞岷江。根据现场地质调查和工程地质钻探资料分析,该滑坡目前正处于深层蠕滑变形中,且降雨对滑坡变形速率具有重要影响。滑坡滑动速率和含水率对滑带土的力学强度特性,以及滑坡的变形和进一步破坏具有极大影响,为研究含水率和滑坡滑动速率对周场坪滑坡滑带土力学强度的影响,本文在滑带土基本物性测试分析基础上,开展了不同含水率(8%、15%和25%)和不同剪切速率(0.1 mm·min^(-1)、5 mm·min-1和100 mm·min^(-1))的滑带土环剪试验。试验结果表明:在长距离剪切条件下,滑带土的抗剪强度随着含水率的增加而降低,且高含水率条件下强度降低幅度更大;随着剪切速率的增加,试样应变软化现象更加明显,其峰值强度和残余强度一般先增大后减小;由峰值强度和残余强度线性拟合的强度参数内摩擦角随剪切速率的增加则先增大后减小。研究认为在强降雨条件下,高含水率的条件使滑带土抗剪强度显著降低,易导致周场坪滑坡蠕滑加速,加快的滑动速率会再次降低滑带土的抗剪强度,从而导致滑坡发生周期性蠕滑,并可能再次发生整体复活堵塞岷江。

成兰铁路松潘隧道入口红花屯古滑坡发育特征与稳定性分析

成兰铁路地处南北地震带中段,在内外动力耦合作用下,铁路沿线发育一系列大型—巨型古滑坡及存在古滑坡复活现象,给铁路工程规划建设造成极大危害。野外调查表明,规划建设中的成兰铁路松潘隧道入口位于红花屯古滑坡的坡脚部位,在强降雨和人类工程活动等作用下,该古滑坡近年来已发生局部复活并对铁路和下方居民区造成重大威胁。本文在野外调查的基础上,对红花屯古滑坡开展了原位大型直剪试验和稳定性模拟分析。研究表明:天然工况下,组成红花屯滑坡的碎石土抗剪强度较高,与其碎石含量呈显著的相关性,随着含石量的增加,碎石土的粘聚力有降低趋势,而内摩擦角有升高趋势。基于FLAC^(3D)数值模拟结果表明,在天然状态下,红花屯古滑坡的总体稳定性较好,铁路开挖坡脚改变了坡体的局部应力状态,在强降雨作用下,雨水进一步弱化滑体力学强度,古滑坡体变形量变大;在滑坡采取抗滑桩、格构锚等治理后,滑坡变形得到了有效控制。该滑坡在干湿循环、地震和人类工程活动等作用下,有可能进一步发生失稳,影响铁路隧道安全和坡体下方居民区,应加强群测群防和稳定性监测。

川西鲜水河呷拉宗古滑坡发育特征与形成演化过程

青藏高原东缘是中国乃至全球地形陡度最大、内外动力作用最强烈、天气变化极端频繁的区域,复杂的地质演化过程导致该区成为古滑坡分布最集中和复活危害最大的地区。本文以川西鲜水河断裂带呷拉宗古滑坡为研究对象,在野外调查、钻探和物探、InSAR监测、室内试验及数值模拟分析的基础上,对呷拉宗古滑坡的发育特征、形成演化过程及复活因素进行了分析研究。结果表明,①呷拉宗古滑坡形成于距今约42~30ka的晚更新世晚期,体积达3150×10^4m^3,属巨型古滑坡;②鲜水河断裂活动是呷拉宗古滑坡形成的主控因素,历史强震的震裂效应形成古滑坡的雏形,后续的断裂蠕滑作用进一步造成坡体开裂,加剧大气降水渗入,并对裂缝有扩展作用;③SBAS-InSAR监测及数值模拟结果显示,目前该滑坡整体稳定性较好,但在多个部位存在不同程度的裂缝、陡坎及坍塌,局部变形强烈,在强震和极端降雨条件下可能发生较大规模复活滑动。建议加强采取排水和抗滑等防护措施。

四川茂县周场坪滑坡发育特征与变形监测分析

位于四川茂县南新镇的周场坪滑坡是一大型古滑坡,曾于1982年发生大规模快速复活,目前滑体半堰塞岷江。野外地质调查表明,周场坪滑坡在平面上呈不规则长舌形,长约850 m,滑体前后缘高差约350 m;在剖面上发育3级滑动,钻探揭露滑带埋深以50~70 m为主,推测潜在失稳滑坡体积为1500×10^(~4)~2000×10^(~4) m^(~3)。周场坪滑坡在平面上分为4个变形区,在滑体中后部和前缘坡脚发育大量拉裂缝与下错陡坎,拉裂缝宽度以0.2~3.0 m为主,陡坎下错高度2~10 m。在野外调查和钻探分析的基础上,对该滑坡开展了地表位移(GNSS)、深部蠕滑变形(钻孔测斜仪)和雨量等监测。监测分析表明,目前周场坪滑坡后缘变形速率达0.80m/a,中部和前缘分别为0.69m/a和0.51m/a,呈推移式滑动变形,整体向NW310°方向滑动;地表位移速率在监测期内基本在1~3mm/d之间波动,波动主要受降雨量影响,且略滞后于降雨量;滑移加速度基本在0~6mm/d^(~2)范围波动。ZK2钻孔测斜仪监测数据表明,滑坡在80 m深度内主要沿2层滑带蠕滑,其中浅层滑带埋深在22 m左右,深层滑带埋深在46 m左右,滑移速率在0~5mm/d范围波动。综合研究认为,周场坪滑坡目前处于缓慢变形的深层蠕滑中,其变形速率受降雨和河流侵蚀等因素的影响,在极端内、外动力条件下,可能会加速滑动,并再次整体复活,造成堵塞岷江等危害。