某平推式滑坡形成机理及处置措施研究

四川地区广泛分布有岩层倾角近水平的砂岩、泥岩地层,在开挖、地震、降雨等外部因素作用下,可能诱发平推式滑坡,这类典型滑坡有其特殊的成因和变形破坏特征。笔者以成都金堂县北环线某岩质路堑边坡工程为例,分析了该段滑坡变形破坏特征和形成机理,评价了不同工况下的稳定性,并结合软弱潜在滑面位置、施工作业条件等提出采用坡脚抗滑桩的处置措施。

红层平推式滑坡滑带土自愈合效应试验研究

滑带土力学特性是复活型滑坡是否会再次启滑的关键因素之一,以往研究认为滑带土的残余强度是一个静态参数,但近年来不少研究发现滑带土强度在稳定期会产生自愈合现象,导致剪切强度的提高。对于可能发生复活启滑的平推式滑坡,自愈合效应在滑坡稳定性分析中应予以考虑。通过对红层平推式滑坡滑带土进行“剪切-固结-剪切”试验,研究滑带土的残余强度在不同法向应力与不同固结时间下的愈合情况,并进行相应的分析与讨论。试验结果表明:平推式滑坡滑带土存在自愈合效应,滑坡复活启动强度介于其峰值强度和残余强度之间;滑带土的强度恢复率与固结时间成正比,与法向应力成反比;平推式滑坡滑带土的触变性是其强度愈合机制的主要因素,矿物特征则对该机制起了某种程度的强化作用。以此提出,滑带土的强度愈合机制对平推式滑坡的复活启滑具有重要影响。

深切河谷区平推式滑坡失稳演化及稳定性评价

以雷打石深切河谷地貌平推式滑坡为例,通过现场调查、钻孔、地表位移监测等方法,查明变形特征和规模等工程地质条件,对滑坡的稳定性进行评价。结果表明:河谷下切使坡体前缘临空,卸荷变形明显;陡倾裂隙的差异充填利于其中部形成竖向空隙层,对平推式滑坡的滑面位置和充水高度具有较大影响。深切河谷区平推式滑坡的失稳演化可分为构造作用下岩体损伤、坡体卸荷开裂、裂隙差异充填、坡体滑动诱发和平推式失稳5个阶段,坡体卸荷开裂和裂隙差异充填是深切河谷地貌对平推式滑坡的典型贡献。现有计算模型适用于深切河谷区平推式滑坡的稳定性评价。

平推式滑坡成因机制研究

以四川省宣汉县天台乡滑坡为地质原型,采用相似材料的机制模拟法,通过物理模拟再现滑坡的变形破坏过程,进一步验证平推式滑坡的启动机制和张倬元等提出的启动判据公式。研究结果表明,促使滑坡启动的临界水头高度和与滑面倾角之间的关系为:滑面倾角越大,启动临界水头高度越小;反之,滑面倾角越小,启动临界水头高度越大。

承压水对平推式滑坡的作用分析

基于地质调查分析,探讨承压水对平推式滑坡稳定性的影响方式。结合下山滑坡的地质环境条件,构建典型平推式滑坡地下水渗流分析模型,提出通过计算承压水作用范围,使边坡稳定计算结果更合理。根据承压水一维稳定渗流理论,推导出承压水作用范围的计算公式;同时计算分析承压水作用范围各影响因素的敏感性。计算结果表明,在一定范围内各影响因素有如下规律:(1)承压水作用范围随着渗透系数增大而线性减小;(2)承压水作用范围随渗流量增大而线性增大;(3)承压水作用范围和透水层厚度呈抛物线关系,且随着透水层厚度的增加呈加速趋势减小。最后分析了承压水作用范围大小对滑坡稳定系数的影响规律,结果表明滑坡稳定性系数随着承压水作用范围增大而线性减小。

青藏高原东北缘新近纪盆地内旋转-平推式滑坡聚集规律与机理研究

旋转平推式滑坡在世界各地的新近纪盆地内广泛分布,致灾风险极高。在现场调查的基础上,本文系统梳理了该类滑坡在青藏高原东北缘的空间分布和变形方式,通过取样测试与数值模拟计算,探讨了旋转-平推式滑坡近水平滑动带的变形机理。研究表明:(1)旋转平推滑坡集中于青藏高原东北缘新近纪泥岩盆地内,其活动强度受青藏高原隆升的影响,自高原腹地至边缘盆地,滑体体积逐步减小;(2)滑坡均由高黏粒含量、超固结新近纪泥岩组成,趋向剪胀、渐进性破坏。在河流的侵蚀塑造的近水平剪切应力环境下,薄层剪切带内摩擦角小于10°,剪切带内随机排列的黏土颗粒的逐步定向,呈现韧、脆性变形;(3)滑动带的蠕变、裂隙扩展与地下水的增湿加速材料的流变,滑面沿黏粒含量高、碳酸钙含量低的软弱层扩展。滑带内黏土矿物蠕变、裂纹的扩展,导致宏观变形逐步积累,剪切面逐渐形成,是滑坡变形的动力因素之一。

平推式滑坡运动距离计算模型

平推式滑坡是四川盆地红层地区和三峡库区普遍存在的一类十分特殊的滑坡。多发育于近水平砂、泥岩互层的斜坡中,岩层倾角一般仅3°~5°,最陡者也不超过10°。基于平推式滑坡的地质力学模型及运动过程分析,利用能量守恒的原理推导了平推式滑坡运动距离的理论计算公式。进行了3组物理模型模拟试验,第Ⅰ组试验模拟滑坡后部裂缝在不同宽度及水头高度作用下滑坡体的运动距离,对推导的理论公式进行校验。通过对比分析认为,平推式滑坡前缘剪出口地下水排泄状态呈少量点状排泄时,滑坡基底扬压力分布形态整体上与矩形更加接近。为了进一步校验理论公式,进行了第Ⅱ组、第Ⅲ组试验,每组分别固定初始水头高度和初始裂缝宽度,模型设置了前缘整体渗水和完全堵塞两种情况。物理模拟试验验证了理论公式的可靠性和适用性。将理论公式应用于狮子山滑坡运动距离的计算,应用结果表明计算公式适用性良好。研究成果对平推式滑坡防治具有一定的指导意义。

平推式滑坡启动判据的修正

对平推式滑坡启动判据的传统研究往往忽略滑块后缘的静水压力沿滑面法向的分力及承压水作用的具体范围,因而导致计算结果不准确。通过对平推式滑坡进行全面的受力分析,同时引入了承压水作用范围的概念,最终推导出修正后的平推式滑坡启动判据公式。将所得的修正判据应用于模型试验的结果分析,发现修正方法计算结果比传统方法大6.0%~15.5%,更加接近于试验观测值,验证了修正判据的准确性。同时对平推式滑坡启动临界水头的模型试验结果和修正计算值之间的差异进行了机理分析：当边坡模型滑动面倾角小于等于8°时,渗流的时滞性和渗透层的不均匀性导致启动临界水头实测值大于修正计算结果;当倾角大于8°时,模型稳定性随试验时间增加而逐步降低,导致启动临界水头实测值小于修正计算结果。

平推式滑坡中底滑面承压水渗流形式对其稳定性的影响

研究平推式滑坡中承压水渗流形式对滑坡稳定性的影响,有利于准确评价斜坡稳定性,对此类滑坡的成灾机制研究具有重要的理论指导意义。基于承压水渗流宽度变化规律,将平推式滑坡中底滑面承压水渗流形式分为辐射流和非辐射流。依据不同的渗流形式,构建了相应的平推式滑坡分析模型,结合地下水向河渠稳定运动相关理论,推导了不同模型中承压水的水头线方程和滑面上扬压力的计算公式,提出了扬压力的3种分布形式,并对平推式滑坡启动判据进行修正,最后结合滑坡实例分析了不同渗流形式对滑坡稳定性的影响规律。

平推式滑坡中承压水的敏感性研究

研究平推式滑坡中承压水的作用范围,有利于准确评价斜坡稳定性,对平推式滑坡的成灾机理研究和灾害防治具有较好的指导意义。平推式滑坡中岩层倾角α较小,在承压水作用范围分析时通常忽略了岩层倾角的影响。基于地下水向河渠运动相关理论,考虑岩层倾角,建立平推式滑坡地下水渗流分析模型,推导出承压水作用范围L_1新的计算公式,详细计算分析了不同透水层参数下L_1对α的敏感性,并提出了敏感倾角的概念。计算结果表明,α对L_1影响显著,这种影响程度与透水层厚度、渗流量、以及渗透系数密切相关,透水层厚度越大,α对L_1的影响越显著;同时敏感倾角受透水层厚度、渗流量、渗透系数等参数影响。最后应用新模型分析滑坡实例,验证了新模型的合理性。

平推式滑坡后缘启动水头探讨

平推式滑坡是一类特殊的斜坡失稳模式,通常规模较大,滑面倾角极缓甚至反倾坡内,其失稳机理也与传统的极限平衡理论相悖,因而此类滑坡的启动判据是研究重点和关键。在平推式滑坡形成条件及启动过程分析基础上,运用偏最小二乘法回归分析已有滑坡数据,获得滑动时临界水头统计模型,进而与通过力学分析得到的启动判据模型进行综合对比,发现力学模型优于统计模型,最终选择力学模型,并通过实例分析启动判据的应用效果。

平推式滑坡多期拉裂变形特征及演化机制研究

朝阳村滑坡变形始于2000年8月,发育大规模多期拉裂变形,主要沿软弱泥岩(狼屎泥)层滑动,具有不同于一般平推式滑坡的发育特征。依据野外调查及访问,揭示了朝阳村滑坡发育的特殊性,并将其拉裂变形分为三个期次,各形成期滑坡变形强度为3期>1期>2期。以地质历史法分析了朝阳村滑坡,其变形机制为"剪切-滑移-拉裂"型,属牵引-平推式滑坡,其形成演化过程可分为斜坡形成期→滑坡孕育期→滑坡变形期→滑坡贯通期→滑坡失稳五个阶段。目前滑坡较不稳定,强降雨及地震作用下可能出现贯通破坏,危害前缘居民安全及下游哈达山水利枢纽的运行。

川东南红层地区平推式滑坡成因机制研究

四川分布有大量的红层地区,在这些地区广泛发育有一种平推式类型的滑坡,这种类型的滑坡具有岩层倾角缓,后缘拉裂缝容易充水形成静水压力,砂泥岩互层的特点。以仪陇县的大山梁滑坡为例,研究该类型滑坡在强降雨条件下的稳定性。运用geostudio软件的seep模块分析其天然状态下与在降雨情况下地下水位线变化,并通过与slope模块进行耦合计算,以此分析降雨情况下地下水位变化以及引起的稳定性变化;并对其成因机制模式进行研究。研究结果表明,强降雨情况下滑坡后缘拉裂缝内会充水形成静水压力作用;并提升滑面处的扬压力,推挤滑体向前移动;并且随着降雨量的加大也影响了滑体内渗流场,导致滑体内孔隙水压力增大,致使后缘岩体在水的作用下软化崩解,进而加大后缘裂缝的深度与宽度。而滑体硬软硬的岩性组合迫使滑体整个的变形不一,使滑带土在雨水及推力作用下逐渐软化变形致使抗剪强度降低,最终使滑体沿砂岩与泥岩的层面交界处滑出。

平推式滑坡致灾机理与减灾方法研究进展

平推式滑坡是一种十分特殊的滑坡灾害,该类滑坡的滑面倾角极缓甚至反倾坡内,其失稳机理与传统的极限平衡理论相悖,因而研究平推式滑坡致灾机理与减灾方法具有重要意义。分别从平推式滑坡的主要特征、平推式滑坡的形成条件、平推式滑坡的致灾机理、平推式滑坡的启动判据以及平推式滑坡的防治措施5个方面,详细综述了国内外研究的主要成果和进展。在此基础上,指出了目前平推式滑坡灾害研究中存在的主要问题,并分别从主要特征、形成条件、致灾机理、启动判据和防治措施5个方面对平推式滑坡研究的发展趋势进行了展望。

构造应力场对平推式滑坡形成演化的影响

近水平岩层斜坡中的张性结构面的存在是产生平推式滑坡的前提。滑坡发生后,充水的张性结构面大幅张开拓宽形成拉陷槽。统计大部分中型、中层以上的平推式新滑坡发育特征后发现,拉陷槽的展布方向总体与盆地边缘构造带近于垂直。综合前人研究成果,通过水系分析反演四川盆地新构造应力场,得到滑坡拉陷槽展布方向与新构造主应力方向相近,认为其形成发育与新构造运动以来的应力场关系密切。构造应力场对平推式滑坡形成演化的影响主要表现在对岩体结构的改造、对结构面渗透性的控制和对斜坡水文条件的影响等方面。构造主应力方向的转换使与其近于平行的压(剪)性质结构面转变为张性,产生张裂延伸作用,扩大规模,结构面沿走向相互贯通,沿倾向跨层。并且使具有这种三维应力状态的结构面渗透性得到显著提高。结构面的渗透性、规模、连通性、张开度等同时被扩大。垂向和水平运移特征是平推式滑坡发生的主要因素之一,为滑坡的产生提供了形成演化条件。受构造应力场改造和影响的近水平岩层斜坡给水性和导水性得到改善,由于跨层张性结构面的存在,地下水有条件垂向运移到斜坡深处,与深层的软弱层产生物理化学作用,为形成规模和厚度更大的平推式滑坡提供条件。解释了中层、中型以上的平推式滑坡拉陷槽与构造主应力方向相近的缘由。

基于滑距计算与危险性评价的某平推式滑坡防治对策研究

为评价兰渝铁路某隧道出口滑坡对居民区和铁路运营安全的影响,通过现场调查、井中电视、理论公式计算、数值模拟等手段,分析了兰渝铁路某隧道出口大型岩质平推式滑坡的成因机理,依据滑坡稳定性评价、滑距计算和离散元数值模拟开展了危险性分区,提出了经济合理的防治对策。研究表明:降雨入渗滑坡后缘张拉裂缝,并形成后缘静水压力和滑面扬压力,最终诱发该滑坡失稳滑动;滑坡滑动距离>0.89 m的年发生概率<4.1%,滑坡滑动距离>2.15 m的年发生概率<0.17%;滑坡滑动2.15 m后,滑坡将处于稳定状态。滑坡滑动2.15 m后,滑坡前缘居民区处于极高危险区,隧道出口为中危险区,建议采取截排水+抗滑桩为主的工程治理措施。研究成果可在平推式滑坡的预测预警中加以应用。

考虑裂隙水流拖曳力效应的平推式滑坡稳定性

为研究滑面裂隙水流拖曳力对平推式滑坡稳定性的影响,建立平推式滑坡渗流–径流耦合模型。该模型采用Navier–Stokes方程描述滑面裂隙径流,用Brinkman-extended Darcy方程描述软弱层多孔介质渗流。径流区和渗流区的流体运动均满足连续性方程,且在交界面处的流体满足流速相等和切应力连续双边界条件。根据上述条件推求出径流区和渗流区的流速分布,并引入Newton内摩擦定律求出滑动面裂隙径流拖曳力。利用刚体极限平衡理论对径流状态下平推式斜坡的稳定性进行分析,得出修正后的平推式斜坡抗滑稳定安全系数和后缘裂隙临界水深之间的关系。并结合工程实例讨论后缘水深、滑面倾角和滑面裂隙宽度对安全系数的影响。结果表明,考虑底部裂隙流体拖曳力效应时,滑坡安全系数下降了5.90%。因此,在进行平推式滑坡稳定性分析与计算中,应考虑滑动面裂隙水流拖曳力作用。

地下水对平推式滑坡的作用机理分析

平推式滑坡常见于四川盆地近水平砂泥岩互层地区,其启动动力主要由地下水提供。前人的研究主要考虑静水压力、坡体自身重力及其所产生的扬压力对滑坡体的作用,而忽略了动水压力的影响。基于此,运用滑坡极限平衡原理,分别建立考虑动水压力和不考虑动水压力时的极限平衡方程,并推导出两种模型下平推式滑坡后缘临界水头的计算公式。通过典型平推式滑坡案例对模型进行验证,结果表明:在强降雨条件下,用考虑动水压力的极限平衡方程推导出的临界水头更符合实际;岩层倾角越大,地下水单宽流量对临界水头的影响也越大。

平推式滑坡形成条件与防治措施

通过地质调查发现,成都同时发育有单级和多级式平推式滑坡,其规模匀属中型或大型。以成都市3个典型平推式滑坡为例,通过分析总结,得出其临空条件、地层岩性、降雨和控水条件是平推式滑坡形成的基本条件,结合实际,提出了防治措施。

平推式滑坡成因机制分析

以四川省成都市新津县狮子山滑坡为平推式滑坡的典型案例,分析其的成因机制。这类滑坡具有识别难度较大大、成因机理复杂、成灾模式奇特、减灾防灾难度大、风险高等特点。该滑坡因地震造成后缘产生了一条明显的拉裂缝,在强降雨条件下,雨水迅速充填平行于坡面的拉裂缝,在水压力作用下,后缘裂缝产生了拉裂和位移扩张,形成平推式滑坡,此后随着裂缝内水头的骤降,滑体很快自行停止滑动。