殿后锁固坡体剪断边坡变形能释放与滑体起动速度关系分析

通过对锁固坡体应力场和位移场所作的能量分析表明:在殿后锁固坡体厚度大,且为坚硬岩体构成的情况下,中、后部坡体在巨大推力作用下边坡系统聚集了巨大的剪切变形能,使殿后锁固坡体被剪断,边坡系统临滑时释放的剪切变形能远大于潜滑带岩体破裂需要的能量,所超过的变形能部份,将转换为滑体弹冲的动能,造成剧动式滑坡。推导蕴涵丰富信息量的殿后锁固坡体剪切变形能变化率曲线及其表达式,通过该曲线和锁固坡体潜滑带荷载–变形曲线,用直观的几何方式对边坡系统的剪切变形能聚集、临滑变形能释放量与滑体起程弹冲速度关系进行阐述,并给出滑体弹冲速度算例。

斜坡失稳及其启程速度的折迭突变模型

临滑斜坡内聚集了巨大剪切形变能,坡体临滑释放的形变能大于滑带岩体破裂、贯通所需能量的部分,将转变成滑体弹冲剧发的动能.将坡体视为变形体,计算了重力作用下简化坡体模型的剪切形变能,计入滑带厚度,建立斜坡失稳的折迭突变模型,对滑体启动方式进行分析.研究表明,当坡体剪切刚度k小于滑带锁固段岩体抗剪力曲线软化段拐点处刚度|Q′(ut)|,即系统刚度比K=-Q′k(ut)<1时,滑动为剧动式滑坡.给出了滑体弹冲的动能表达式,由此得到的滑体弹冲剧发速度、加速度关系表明,滑体的启程弹冲效应与滑体规模成反比,给出剧动式滑体启程速度的算例.用格林公式证明了临滑坡体剪切形变能释放量,可以用折迭突变模型中的几何图形来表示.当参数变化使系统刚度比K=-Q′k(ut)≥1时,所建立的突变模型可以对缓动式滑坡进行描述.

地震作用下顺层岩质滑坡启动机制研究

为研究地震作用下顺层岩质滑坡的启动机制,利用断裂力学原理分析滑坡后缘起始裂纹扩展的几何条件和应力条件,推导出最危险起始裂纹角的计算公式,并基于滑坡后缘断裂带完全贯通的条件下,推导在临床弹冲-峰残强降-波动震荡复合效应作用下的滑坡启动速度。研究结果表明,起始裂纹若由次级节理结构面拉裂形成,则次级节理结构面倾角为39.5°的斜坡的起始裂纹最易扩展;滑坡启动经历了后缘起始裂纹累积断裂,后缘断裂带贯通,底部断裂带锁固段瞬间剪断,临床弹冲应变能、峰残强降能释放转化为滑体的初步动能,进一步在波动震荡作用下加速,最终抛离滑坡剪出口的过程。结合“5·12”汶川大地震中青川县东河口滑坡实例分析得出,该滑坡的启动速度受临床弹冲效应影响显著,锁固段剪断瞬间的临床弹冲带条分高度和锁固段长度对启动速度具有决定性控制作用,若不考虑条分高度和锁固段长度的内在联系,在能量转化率为100%时,滑坡启动速度上限为12.5 m/s。