大型土石混合体滑坡空间效应与稳定性研究

土石混合体滑坡是滑坡地质灾害中具有代表性的一类,由于该类滑坡在自然界中分布广泛并且较其他类型的滑坡更为复杂,常常给人类带来巨大的灾难。位于湖北省巴东县长江北岸的周家湾滑坡就属于这一类滑坡,该滑坡是著名的黄蜡石古滑坡群的重要组成部分。周家湾滑坡变形开始于20世纪80年代中期,滑坡导致地面出现张拉裂缝,近几年来变形逐步加剧,目前该滑坡处于蠕滑阶段。周家湾滑坡前缘为石榴树包滑坡的后壁,后缘为响石镐滑坡的坡脚,因此,周家湾滑坡的稳定性对响石镐滑坡及石榴树包滑坡存在着潜在的威胁。运用地质分析、工程地质力学分析等手段,剖析了周家湾滑坡体的地质环境、形态、结构等空间要素及其发育模式,并建立了相应的三维地质体概念模型。通过利用数值模拟技术,对滑坡体的稳定性、变形失稳机制进行了分析研究。

基于大型直剪试验的土石混合体剪切带变形特征试验研究

土石混合体介质具有高度非均质性、显著的结构效应与尺寸效应等特点,这使其物理力学特性及其复杂。本文针对土石混合体在剪切过程中剪切带的变形性状与影响因素,采用自主研发的RSM–1000型电机伺服控制大型土工抗剪强度试验系统,考虑不同含石量(0,30%,50%,70%)、上覆压力(50,200,300,400 k Pa)、块石尺寸(L1,L2,L3)3个主要结构控制因素,进行土石混合体剪切变形试验,通过在试样内部钻孔设置铝丝与干灰的方法,监测剪切带特征变化规律。研究结果表明:当含石量小于30%时,块石对试样的变形影响较小,强度主要依赖于砂土强度;当含石量达到50%时,试样内已形成骨架结构,变形受块石的影响突显,强度由块石和砂土共同作用;当含石量达到70%时,试样内已形成块石架空结构。在高含石量与大粒径块石条件下,含贯穿剪切面的块石试样随剪切变形发展,块石发生挤压、翻转现象;剪切面附近分布块石的试样,随剪切变形发展,块石以剪胀作用为主,块石发生挤压、棱角剪断与错动重分布。试样的剪切变形现象可类比由后向前变形的推移式滑坡或由前后向中间变形的复合式滑坡的破坏特征,即后缘坡顶在主动土压力作用下产生裂隙,随之下沉挤密、失稳起滑;前缘坡脚蠕滑变形推移;坡中岩土体发生剪切错动至滑动面渐进扩展破坏,最终剪切面贯通,形成整体破坏。该研究成果对揭示土石混合体滑坡剪切带形成演化规律、破坏模式及土石混合体滑坡的防灾减灾具有重要意义。