基于Fredlund&Xing模型的渗流分析在川东红层梯田滑坡中的应用

四川省巴中市通江县新场镇七家沟村二社水头上滑坡为川东典型红层梯田滑坡,区内类似斜坡覆盖范围广泛,但针对该地区此类滑坡的渗流分析研究较少。在对滑坡区进行大量野外调查、勘查、资料收集的基础上,综合运用卫星遥感、无人机航拍、机载LiDAR、室内试验等技术手段,基于Fredlund&Xing土水特征曲线数学模型,采用Geo-Studio中SEEP/W模块进行渗流分析,将不同时间阶段分析结果与SLOPE/W模块耦合,继而得到稳定系数与降雨、时间之间的动态变化关系,揭示了滑坡的变形过程和形成机理。研究显示:(1)连续降雨促使坡体地下水位升高,稳定性降低,最终导致水头上滑坡整体失稳破坏;(2)滑坡变形过程、地下水出露特征与Geo-Studio计算结果基本吻合,说明基于Fredlund&Xing数值模拟在类似地区能提供较为准确的模拟结果;(3)开垦梯田(水田)会降低坡体稳定性。研究结果可为四川山区类似滑坡灾害进行隐患排查和主动防范提供理论支撑,为防灾减灾提供参考依据。

基于时间序列InSAR技术的川东红层滑坡识别及变形规律

针对川东红层滑坡典型易发区域,采用小基线集( SBAS)时间序列的 InSAR( interferometry synthetic aperture radar)方法进行了解译,并采用 Google Earth 可视化展示,有效圈定并复核了潜在隐患区域。提取了采矿引起斜坡失稳及牛马场滑坡的变形位移曲线,揭示了其变形规律。研究结果表明:解译区滑坡基本都发育在形变速率较大的黄色欠稳定和红色不稳定区域,区域形变位移值大小与滑坡发育比例成正比关系,35%的解译面积滑坡发育比率可以达到 70%以上。同时通过野外调查发现 4 个潜在不稳定隐患斜坡,极大地提高了红层滑坡的早期识别能力。InSAR解译显示研究区西北区由采矿引起的斜坡失稳,与干涉图上的条纹位置对应较为一致,形变位移最大能达到视线向 20 mm/a;牛马场滑坡范围均为垂直形变速率较大的黄色和红色解译点,变形位移曲线显示滑坡发生前已经处于蠕变变形阶段,累计变形量可以达到 500 mm 左右。

川东红层缓倾角岩质崩塌特征与稳定性分析

川东地区出露一套湖相、河流相等红色碎屑岩,普遍发育着缓倾角岩质斜坡结构,由于其特殊工程特征和环境条件致使地质灾害频发,其中崩塌是主要灾害形式之一,并对人居安全与交通、城镇建设等具有较大危害。通过总结分析已有研究成果并结合大量野外工程地质测绘与岩体力学原理分析,提出基于川东地区环境背景条件的贯通型倾倒式、贯通型滑移式、非贯通型错断式和非贯通型拉裂式的四种基本崩塌类型,并对其岩性组合、斜坡结构特征、演变过程和安全性定量计算等进行系统总结,可为区内同类灾害的防治与研究提供借鉴与参考。

数量化理论Ⅲ在川东红层岩质滑坡研究中的应用

[目的]揭示川东红层岩质滑坡稳定性的影响因素,为该地区滑坡的防治提供理论依据。[方法]基于对川东红层地区的滑坡综合调查,利用数量化理论Ⅲ对该地区滑坡的影响因素及其耦合作用进行分析。[结果]川东地区滑坡的主要作用因素为岩层倾角、滑坡高度及临空面高度,次要作用因素为土地利用情况及岩层组合关系,而一般作用因素是外营力及人类工程活动和岩层时代;确定出年降雨量、侏罗纪时代岩层、小于50m的滑坡高度、岩层倾角在5°~15°之间、厚层砂岩或泥岩夹薄层泥岩或砂岩、临空面高度在5~15m之间、土地旱地利用及河流冲刷及人类工程活动的主控影响因素。[结论]在不同滑坡样品中,不同因素的耦合强度具有一定的差异。经对比分析结果与现场调查的可靠性验证,证明了该方法的有效性。

川东红层丘陵区软弱夹层工程特性

在川东丘陵侏罗系红层中,分布有多层厚度稳定的软弱夹层,这些软弱夹层在很大程度上控制着斜坡的结构特征和稳定性。在进行工程建设时,若基础持力层范围内存在软弱夹层,必须对软弱夹层进行详细研究。以川东地区工程实践经验为基础,进行总结,并进行其工程特性和力学参数取值方法的分析。

川东红层缓倾角地层中降雨引起滑带土饱和对滑坡的稳定性影响

以四川省宣汉县天台乡滑坡为例,研究了降雨引起滑带土饱和对滑坡的稳定性影响。首先通过土工试验分别测试了天然和饱和状态下滑带土的剪切强度,结果显示滑带土饱和时的剪切强度比天然状态时下降较大;然后利用Geostudio软件对降雨条件下天台乡滑坡坡体内的渗流场进行了模拟,并分别计算坡体在上述渗流场作用下滑带土天然及饱和状态时滑坡的稳定系数,结果表明,滑带土饱和对川东红层缓倾角滑坡的稳定性影响较大,川东红层缓倾角滑坡的形成是降雨引起坡体内应力变化和滑带土强度降低共同作用的结果。

关于川东红层近水平岩层隧道选线与围岩级别划分的探讨

汉巴南铁路巴中至南充段位于四川省东北部。褶皱宽缓、岩层近乎水平、软硬岩层互层分布是区内工程地质的典型特征。结合现场隧道施工情况,对坍塌、掉块的现象总结分析,得出了区内隧道围岩的工程特性、坍塌掉块机理,并总结不同岩性组合关系对围岩级别划分的影响,提出了适宜于区域内水平岩层的选线原则、开挖工法、初期支护建议,可为区内类似地质条件下的隧道设计和施工提供借鉴。

红层缓倾岩质斜坡地下水作用机制及稳定性分析

强降雨条件下地下水作用对川东缓倾岩质滑坡大规模的爆发起到关键作用。以川东典型红层缓倾岩质斜坡为例,通过现场调查和数值模拟等方法分析地下水渗流规律,并从地下水的物理作用和力学作用两方面研究其变形破坏机制。研究结果表明:地下水在层状和块状岩体斜坡中主要是通过原生层面和节理裂隙运移,孔隙水压力主要集中在斜坡后缘,靠近前缘水压力逐渐降低。川东缓倾岩质滑坡是在地下水的静水压力和物理软化泥化共同作用的结果,降雨入渗形成的水平推力、扬压力及软弱结构面强度的降低导致滑坡的启动;其形成演化过程可分为:1结构面形成与贯通阶段;2泥岩夹层软化阶段;3强降雨启动破坏阶段。

初始含水率对饱水泥质粉砂岩性质的影响

近年来,川东红层地区多次出现"旱涝急转"的特殊天气,岩体迅速从干旱转为饱水状态,使得物理力学性质产生显著变化,从而导致地质灾害的发生。为了应对这种极端天气,探究初始含水率对岩体饱水浸泡物理力学性质的影响,选取具有代表性的四川中江红层泥质粉砂岩为研究对象,采用烘箱以控制岩样达到不同的初始含水率,在此基础上作饱水浸泡处理。通过控制不同的初始含水率及其烘干温度,研究其对川东红层泥质粉砂岩饱水浸泡的单轴抗压强度及弹性纵波波速的影响,分析并揭示其宏观力学性质和细微观结构的变化规律及原因。试验结果表明:①随着初始含水率的下降,泥质粉砂岩饱水浸泡后单轴抗压强度先小幅增加后大幅降低;弹性纵波波速先缓慢下降后迅速下降。强度的最大值和波速的转折点对应相同的初始含水率。②相同初始含水率下,随着烘干温度的升高,泥质粉砂岩饱水浸泡后强度和波速均呈下降趋势。同时,相比低烘干温度,高烘干温度条件下达到强度最大值与波速转折点所对应的初始含水率降低,强度最大值也降低。

干燥失水对泥质粉砂岩遇水后物理力学性质的影响

近年来,四川东部红层地区多次出现"久旱逢雨"的特殊天气,干燥的岩体土质迅速转为饱水状态,物理力学性质发生变化造成地质灾害的发生。为应对这种极端天气,需探究干燥失水对岩体遇水后物理力学性质的影响,该文以具有代表性的四川中江红层泥质粉砂岩为研究对象,采用烘箱使岩样达到干燥失水状态做浸水试验,探究干燥失水对川东红层泥质粉砂岩遇水后的单轴抗压强度、弹性纵波波速及矿物成分的影响,揭示其宏观力学性质、细观结构及微观矿物成分的变化规律。试验结果表明:泥质粉砂岩虽然具有较高的含砂量,但在干燥失水条件下遇水后,其物理力学特性发生显著变化,纵波波速及强度先大幅下降后趋于稳定,与天然岩体直接饱水浸泡相比,干燥失水条件下的岩体随浸水时间,强度下降的速度和幅度都有所增加。矿物成分测试结果表明:伊利石、长石分解为蒙脱石等矿物,这对工程施工地质体防治提供了理论依据。

不同热处理温度下红层泥岩的失重-膨胀机制研究

为了研究川东上沙溪庙组红层泥岩在不同热处理温度下的质量、裂隙、孔隙、微观结构及膨胀性能的变化规律,开展不同温度热处理实验,采用场发射电子显微镜、N2吸附孔隙测定及数字化放射影像实验(DR),对热处理岩样的微观结构差异性、细观孔隙特征及宏观裂隙发育规律进行研究,获取岩样烘干过程的质量变化与膨胀规律,以揭示热处理对泥岩膨胀机制的影响。结果表明:(1)随着热处理温度的升高,岩样质量损失呈现快速失水-缓慢失水及缓慢失水2种模式,上沙溪庙组红层泥岩中水分完全排出需要>130℃的热处理温度;(2)高温热处理出现黏土矿物层间张开及沿层断裂的现象,而低温热处理多为层内断裂,热处理温度对热处理后宏观裂隙的贡献度低于原生裂隙;(3)随着热处理温度的降低,孔隙内0.5~2 nm的细小颗粒明显增多,在110℃时该颗粒物数量达到峰值。热处理温度对微观孔隙尺寸影响明显,与天然状态的孔隙单峰分布相比,高温热处理后孔隙分布呈现双峰的规律;(4)低温处理下呈现出宏观裂隙控制型,而高温处理下呈现出宏观裂隙-微观孔隙控制型的膨胀模式,且提高热处理温度可显著提高快速膨胀阶段的曲线斜率及最终膨胀量。研究结果揭示了不同热处理温度处理下微观结构-孔隙特征、宏观裂隙发育规律及热处理温度对膨胀特性的影响,同时可预判已知热处理条件下,上沙溪庙组红层泥岩烘干程度,对特定条件下膨胀率最终值的修正提供参考。