强降雨下饱和平滑型滑坡坡体水流运动及其边坡稳定效应分析——以四川汉源二蛮山滑坡为例

分析强降雨饱和状态下平面滑动型(平滑型)滑坡的地下渗流的水流运动规律,同时考虑静水压力和动水压力的耦合作用,提出饱和状态下平滑型滑坡边坡稳定性分析新思路。运用地下水动力学原理,给出假设条件简化分析过程,导出强降雨下地下渗流水流运动方程。基于条分法理论,考虑坡体各点水流运动的不均匀性,改进传统的边坡稳定性系数计算公式,并给出边坡失稳的临界条件。以四川省汉源县万工集镇二蛮山滑坡为例,验证计算公式的合理性。研究表明,强降雨饱和状态下平滑型滑坡的稳定性主要取决于岩土体饱水内摩擦角、渗透系数K、滑体规模(厚度、长度等)和坡顶相对坡脚水位差Δh。该研究成果可用于指导抢险救灾工作,具有一定的工程实用意义。

地震滑坡启程动力学机理

为深入揭示地震滑坡的启程动力学机理,探讨了地震诱发滑坡的启动机制.在分析滑坡滑动前聚集的临床弹性应变能的基础上,同时考虑地震水平加速度和竖向加速度,运用能量转化原理,导出了地震滑坡启程速度的计算公式.研究结果表明,地震触发斜坡破坏,主要是其"波动振荡链"综合效应所致;地震滑坡启程阶段经历了"先启动,后加速至启程"的过程;汶川地震东河口滑坡启程速度的计算结果与用动量传递法计算的结果相比,误差约3%.

四川汉源二蛮山高速滑坡-碎屑流基本特征及地质演化

2010-07-27凌晨,四川省汉源县万工集镇后山因持续暴雨而突发高位高速远程滑坡-碎屑流,最大滑程约1.4 km,启动时滑坡体约48×104m3,沿线裹挟和铲刮沟谷及其两侧边坡松散体,到达坡脚部位滑坡碎屑流体积增大至100×104m3,最终导致沿沟的双合村一组5户20名村民失踪及下游万工集镇部分房屋被掩埋而倾倒破坏。滑坡启动区发育于万工集镇后侧二蛮山大沟内,沟左侧为二叠系灰岩(P1y),顺坡倾向沟内;右侧为强风化的二叠系峨眉山玄武岩(P2β),节理极发育;沟内早期堆积物丰富,特别是沟上游还存在一大型古滑坡体;这些不稳定物源在有利地形条件及降雨诱发下极易形成滑坡。原始沟谷上游高位陡峭地形导致山体具备高位潜在势能,具备形成高位高速远程滑坡-碎屑流的地形条件。2010-07-24—26的降雨是触发此起特大灾害的主要原因,累计降雨量达163 mm,在水的作用下启程剧动并高速下滑。采用将今论古的地质方法,从地质构造、地层序列、岩体坡体结构及坡体变形等角度研究了二蛮山滑坡孕育的地质演化史,再现了滑坡区域历史时期中重要的地质活动过程。

模糊综合评判法分析地震滑坡启程能量转换

地震滑坡启程能量转化分析对于后期滑坡动力学研究极为重要,因其影响因素较多,具有模糊性,目前还没有准确的定量计算公式。模糊综合评判法分析模糊问题具有明显的优势,能够综合考虑各种因素给出总体评价。选取地震加速度、岩体结构类型、控制性结构面特征、岩体完整程度、地层岩性、地下水、不利结构面与临空面的夹角7个因素作为地震滑坡启程剧动能量转换大小划分的主要因素,详细分析各个因素对能量转化的影响。采用逻辑分区法确定隶属函数,应用模糊层次分析法(FAHP)确定各因素的权重。在此基础上,运用模糊数学综合评判方法得出能量转化率等级,半定量地确定能量转化率大小。以东河口地震滑坡为例,应用模糊综合评判法对其启程能量转换分析结果客观合理,表明该方法是科学可行的,在同类理论研究中可以借鉴。

芦山地震触发大岩崩滑坡-碎屑流特征与运动过程

"4·20"芦山强烈地震次生地质灾害以崩塌、落石为主,滑坡较不发育,且规模小.但在天全县老场乡大庙村大岩崩却形成了地震灾区唯一一处大规模滑坡:在地震作用下,沿大岩崩单薄山脊两侧各约35.2万和42.0万m3的强风化白云质灰岩岩体高位、高速滑出,分别沿两侧高速运动,左、右侧沿途分别滑行约504和740 m后与各自主沟道形成撞击爬坡,在春尖窝沟左岸和干沟头主沟右岸爬高分别约35和26 m.随后又各自顺沟而下(沿春尖窝沟滑行763 m,沿干沟头沟滑行409 m),并在干沟头沟撞击点下游409 m处交汇,交汇后由于坡道较缓运动约223 m后停止,在主沟和春尖窝沟各形成8 000和600 m3的小堰塞湖,沿沟因无保护对象而未造成人员和财产损失.在对滑坡现场进行详细地质调查的基础上,结合现场测绘、勘探等手段,对大岩崩滑坡体的基本特征进行了较深入的研究,对滑坡发生及成灾原因进行了初步分析.结果表明,滑源区陡峭单薄山脊的地形条件、风化破碎的白云质灰岩岩体和有利的结构面组合是滑坡发生的基本条件;芦山7.0级地震对滑源区的震动效应是滑坡发生的直接诱因.

建渣土工袋挡土墙室内模型试验

建渣土工袋挡土墙是一种新型的柔性支挡结构，将建渣用作土工袋填料，有利于建渣的回收利用．设计并开展了建渣土工袋挡土墙室内模型试验，研究了不同工况下坡顶竖向沉降的变化规律、墙后土压力和墙面水平位移沿墙高的分布特征以及坡体破坏模式．研究结果表明：增加建渣土工袋挡土墙后的坡顶破坏荷载比无支护时提高了87．5％～125％，边坡支护效果十分显著；坡比从1：0．75增加到1：0．25时，坡顶承受的破坏荷载降低了11．8％-29．4％；建渣土工袋挡土墙墙面水平位移随墙高呈鼓型分布，最大水平位移位于距墙底约1／3—1／2高处．建渣土工袋挡土墙墙后土压力为非线性分布，最大土压力值出现在距墙底约1／3高处；建渣土工袋挡土墙墙后土体的滑裂面从圆弧形向折线形变化，滑裂面前缘高度均位于距墙底1／3—1／2高处；距墙底约1／3—1／2高处为建渣土工袋挡土墙的薄弱部位，在设计和施工中应考虑一定的工程措施予以加强．

强震作用下顺层岩质斜坡动力失稳机制及启动速度研究

岩质斜坡地震稳定性评价和地震滑坡启动速度计算是边坡地震失稳防治中的难点。结合5.12四川汶川地震诱发的大型高速滑坡,重点以唐家山高速滑坡为例,提出强震作用下中陡倾顺层岩质斜坡动力失稳机制为拉裂-楔劈-滑移-剪断,并着重阐述了拉裂面形成机制、"楔劈"岩块的杠杆作用和碎屑岩块的滚动摩擦效应。对应于该失稳模式,采用弹性力学理论,推导出地震作用下顺层岩体斜坡锁固段的破坏判据和突发剪断时锁固段岩体的形变能公式。考虑锁固段岩体形变能释放的优势方向,运用能量转化原理,给出了更为合理和精确的顺层岩质滑坡突发启动速度公式,进而确定滑坡启程速度。其研究结果为滑坡灾害范围和冲击损害程度提供有效定量计算方法。

四川省南江县下两中学滑坡成因机制分析与稳定性评价

巴中市南江县下两中学老滑坡由于强降雨作用出现大量拉裂缝和局部垮塌,通过对滑坡的区域环境和地质条件调查,结合滑坡工程地质特征及变形发育特征,分析了滑坡的地质成因机制。采用不平衡推力法计算评价了滑坡稳定性,并应用FLAC3D有限元软件模拟了滑坡在暴雨工况下的破坏模式。研究成果表明,工程建设开挖是导致滑坡复活的根本原因;滑坡前期两次强降雨是主要诱发因素;滑坡目前处于基本稳定,但在暴雨条件下为欠稳定,其变形破坏模式为牵引式。

宝兴县城周边4·20芦山强烈地震地质灾害触发效应

四川省4·20芦山7.0级地震具有震级高、破坏性强等特点,地震次生地质灾害以崩塌落石为主,滑坡不发育.与汶川5.12特大地震诱发的次生地质灾害相比,无论规模还是数量均显示较轻,但是处于地震影响区的宝兴县城却是个例外,县城周边山体因地形陡峻,表现出崩、滑灾害发育的特点.通过地震前、后对宝兴县城周边地质灾害现场地质调查显示:崩塌、滑坡和泥石流数量分别由地震前的3、1、3个(条)变为地震后的21、1、3个(条);地质灾害发育密度和模数分别由地震前的0.38个/km、0.34万m3/km变为地震后的2.02个/km、5.59万m3/km;地震后发育密度及模数分别是地震前的5.3和16.4倍;地震产生的边坡破坏效应显著.在此基础上,通过分段剖析可知:地震地质灾害主要发生在单薄山脊以及地形坡度陡峭处,岩质边坡以崩塌落石为主,松散层边坡则以滑坡为特征,但大型滑坡少见;地震对处于斜坡地带(非单薄山脊部位)大型松散堆积体等整体复活很少,只是局部陡缓交界部位存在坍滑或震动裂缝,整体稳定性较好,说明强震并不一定会诱发古滑坡等大型松散堆积体的整体复活.

河北省宽城县某滑坡特征与稳定性评价

位于河北省宽城县某拟建铁路将穿越一老滑坡体,体积约77×104 m3,并在滑坡前缘以路堑方式穿过,因开挖施工导致老滑坡复活。在现场地质调查基础上,阐明了滑坡所在的地质环境条件和发育特征,系统分析了老滑坡的形成原因和复活机理,即老滑坡是受附近断层影响,岩体完整性较差,而前缘河流冲刷和回漩旁蚀降低了边坡的整体稳定性,在暴雨或地震诱发下形成,而修建铁路的路堑开挖则是导致前缘抗滑段失效而复活的主要原因。在现场试验和室内试验成果基础上,分别对沿现滑面和古滑面在不同工况下的稳定性进行计算,并系统分析了铁路路堑边坡开挖对滑坡稳定性的影响程度,并对滑坡治理提出了措施建议。

新龙水电站库区倾倒变形体数值模拟分析

新龙水电站是雅砻江上游梯级电站开发甘孜—新龙段4级开发中的第4级电站,是以发电为主的电站。水电站右岸近坝库段大范围发育有倾倒变形体,总体积约1 600万m3。该变形体在水库蓄水后,受地下水位升高、浸泡影响,变形体岩体的抗剪强度指标降低,极易导致变形体边坡失稳,从而对大坝、泄洪(放空)洞、电站引水口等建筑物安全构成威胁。针对该倾倒变形问题,通过对倾倒变形体工程地质特性及失稳模式等分析,建立边坡离散元的数值计算模型,得出岩体倾倒变形特征和变形破坏机理发展过程,从倾倒变形体的变形特征上来看(以地震工况为例),边坡变形体破坏主要位于强倾倒变形体中,弱倾倒变形体破坏不明显。强倾倒变形体主要表现为向临空面方向发生倾倒—弯曲—拉裂—折断的变形破坏模式,先在坡脚及顶部发生剪切破坏,中间形成锁固段,后剪切贯通整体下滑,成果可为倾倒变形体的稳定性评价及工程开挖施工提供借鉴。

土木工程地质实践教学思考

工程地质实习是工程地质教学中十分重要的教学环节,是对理论教学的补充,是学生将书本知识运用到具体工程实际的重要途径,有效的开展土木工程地质实践教学对学好工程地质学尤为重要。结合土木工程地质实践教学过程中的教学体会和课程自身特点,对土木工程地质实习的教学方法进行一些探讨,提出了关于土木工程地质实践教学的新思考。

岷江河谷锄头沟震后泥石流致灾模式

锄头沟位于岷江河谷汶川县绵虒镇羌锋村,是汶川地震震后大型活跃型泥石流沟,震后大规模泥石流活动造成锄头沟泥石流拦挡工程失效,多次淤积损毁都汶高速公路G317和国道G213。震后泥石流治理工程对泥石流的发展起到一定遏制作用,也改变了泥石流的致灾模式。本文通过实地调查与数据分析,探讨了2019年8.20锄头沟泥石流的成因及对工程设施的致灾模式,提出了拦挡坝对翻坝泥石流能力的放大机理。研究表明:(1)锄头沟8.20泥石流灾害是由各支沟暴发、主沟铲刮而形成的大规模泥石流,受侵蚀铲刮效应影响其冲出规模放大约44.2%;(2)锄头沟泥石流致灾模式主要为:翻坝加速、侵蚀铲刮、侧蚀强烈、弯道雍高、磨蚀槽底、堵断桥涵、冲淤民房;(3)锄头沟泥石流现仍处于发展壮年期,在未来10~20年内遇强降雨仍会暴发大规模泥石流;(4)翻坝泥石流的破坏能力和拦砂坝坝高及过坝运动速度密切相关,当初速度为2 m/s、坝高25 m时,泥石流入射速度是初速度的11.1倍,故有效坝高较高、速度较低的翻坝泥石流对坝下的沟道仍具有很强的冲蚀能力;(5)当过坝泥石流初速度一定时,有效坝高对翻坝泥石流的水平距离的增幅呈下降趋势,这可为坝下副坝位置的选取或护坦尺寸的设定提供科学依据。

汉源二蛮山高速滑坡启程阶段孔隙水压力效应分析

高速滑坡在启程滑动时锁固端突然剪断,剪应力释放导致滑带附近孔隙水压力突然增大,从而大大降低了有效应力,使滑坡具有很高的初始速度。以二蛮山滑坡为例,采取现场调查、室内试验与理论研究相结合的方法展开工作,分析了滑带土粒子破碎程度对孔隙水压力的影响,给出了滑坡启动时产生高孔隙水压力的条件;在理论研究的基础上,通过实地勘察,验证了二蛮山滑坡具备产生高孔隙水压力的条件。运用土力学和材料力学理论,导出了高速滑坡启程阶段孔隙水压力表达式,计算了二蛮山滑坡启程阶段的孔隙水压力,进一步研究了滑坡启程阶段的孔隙水压力效应。

河北省宽城县遵(化)—小(寺沟)铁路某滑坡治理措施研究

河北省宽城县遵(化)—小(寺沟)铁路穿越一个体积约77×104m3的古滑坡体,因在滑坡前缘以路堑方式穿过,开挖施工导致古滑坡复活。为保障未来铁路的运营安全,需要对其进行彻底治理。在现场地质调查及试验,以及分别对沿复活滑坡体新滑面和古滑面在不同工况下的稳定性计算的基础上,结合复活滑坡体的具体特征,提出2种治理方案,即"抗滑桩"方案和"削方+抗滑桩+桩间挡土墙"方案。通过综合比选确定后者为采用方案,并具体进行了削方、抗滑桩、截排水系统和坡面防护等设计。

震区泥石流物源储量评价方法综述

充足的物源是泥石流形成的三大基本条件之一,对物源动储量进行合理的评价,不仅可预测泥石流爆发的规模和频率,同时也是其治理工程设计的重要依据。本文从泥石流分类物源、全流域物源及震后物源三方面总结了目前动储量的评价方法,分析了各方法的评价原理,并指出各类方法存在的不足,得到以下结论:(1)物源总储量的评价方法较多,而动储量评价由于受影响因素较繁多,评价方法相对较少;(2)"5.12"汶川地震后震区物源数量及种类剧增,物源统计易忽略具有隐蔽性的高位震裂物源,震后不同时期各物源对泥石流的贡献不一,应考虑时间及空间的演化效应,根据各类物源的动态演化特征做科学合理的震后物源动储量评价;(3)泥石流物源的动储量评价应考虑一定工程有效期内的不同降雨条件的影响更为合理。

强震区震后泥石流物源起动机制研究现状

汶川特大地震对震区山体结构的破坏导致震后泥石流物源激增,次生泥石流灾害频发。为进一步探究震后泥石流物源起动机制,通过资料收集与分析的方法,概述了强震区震后泥石流物源起动机制研究现状,从野外调查、物理模拟试验、数值模拟分析三个方面总结了目前震后泥石流物源起动机制研究的主要进展及理论成果,在此基础上,提出针对震后泥石流物源起动机制进一步研究的建议:模型试验应加强降雨过程、降雨类型等相似律的研究;数值模拟分析计算模型应注重考虑侵蚀和挟带影响,同时加强区域大尺度复杂地形泥石流起动的模拟分析;此外,应重视地质环境脆弱山区高位物源成灾机理研究。

高填方填筑层数对填筑体沉降影响的数值模拟

以贵州六盘水月照机场东北端边坡为例,采用FLAC3D软件对不同填筑层数下机场高边坡填筑竣工期填筑体沉降进行了模拟,系统分析填筑层数对平均填筑高度达63 m的高填方边坡沉降的影响。结果表明,当模拟层数<7时,随着模拟填筑层数的增加最大沉降量呈现上下波动的现象,沉降云图中等值线表现为层间不连续;模拟填筑层数继续增加时,最大沉降量趋于某一稳定值,只在其上下做微小波动,沉降云图中等值线逐渐趋于光滑连续;当模拟层数≥7时,最大沉降量趋于稳定,沉降的计算精度满足工程需要。对于平均填筑高度为63 m高填方边坡,建议模拟填筑层数7～9层最为适宜。

基于土工合成材料立体加筋法的软土路基施工工艺研究

基于土工合成材料立体加筋法是将土工膜、土工格栅、格宾网在竖向进行叠加,以充分发挥不同材料的承载特性,实现立体加筋的效果。将这一新型的加筋结构形式应用于四川蒲江某软土道路处理实际工程中,取得了良好的效果。经过现场试验研究,总结了＂基于土工合成材料立体加筋法＂施工的关键施工工艺,包括土工膜、土工格栅的铺设方式,连砂石的分层碾压以及格宾网的填料处理等。结果表明,采用的土工合成材料立体加筋道路具有施工简单、成本低、承载性好等特点。同时,土工合成材料全部为工厂预制,也对保证施工质量有利。