库水位变化时陡倾软弱顺层岩质滑坡变形机制

研究库水位动态变化时陡倾软弱顺层岩质滑坡的变形机制,为库岸滑坡防治及库水调度提供帮助。以四川省大渡河某水电站开顶滑坡为例,通过野外调查资料、库水位及地面监测数据综合分析,研究滑坡结构及变形破坏特征;建立二维地质模型,利用离散元模拟蓄水前后陡倾顺层岩质滑坡变形响应过程,结合有限元进一步分析库水作用下岸坡稳定性变化规律。研究结果表明,岸坡特殊的地质构造和岩性是控制滑坡产生的主要因素,水库蓄水诱发了滑坡的变形,库水位变化进一步加速了变形进程。当库水位以4.8 m/d、3.84 m/d、1.92 m/d的速率上升时,坡体稳定性呈现先增后减的趋势;当以小于0.5 m/d的速率下降时,岸坡变形不明显,但稳定性急剧降低,极有可能增加变形速率,加剧变形,导致大范围失稳破坏。在水库调度过程中,为避免渗流作用对岸坡稳定性的影响,库水位变化应保持在较小的速率平稳运行。

缓倾软弱夹层对顺层岩质边坡稳定性的影响

为详细了解缓倾软弱夹层对顺层边坡稳定性的影响,以广西六宾高速K23+350~K23+550右侧挖方边坡为例,采用理论计算和数值模拟的方法开展软弱夹层对上覆弃渣体顺层岩质边坡稳定性影响的研究。研究结果表明,在最不利工况下软弱结构面处的位移相对较小,岩质顺层边坡处于稳定状态。弃渣体堆载体部分在暴雨工况下安全系数不满足规范要求,需对其进行加固。

陡倾片麻岩滑坡演化过程研究——以兰陵溪滑坡为例

弯曲-倾倒破坏是陡倾顺层岩质斜坡的一种变形模式,当其折断面贯通形成滑移面时,斜坡演化为滑坡。以三峡库区兰陵溪滑坡为例,引入反转应力法、梁板强度理论对滑坡变形模式与演化过程进行了研究。结果表明:①该岩质斜坡具有典型的陡倾顺层、岩体结构软硬相间的特点,为其发生弯曲-倾倒破坏提供了先天性条件。②差异性风化是兰陵溪滑坡发生弯曲-倾倒变形的主要原因,片状片麻岩抗弯强度变弱,促使片麻岩逐渐发生弯曲,最后产生弯曲折断-倾倒变形破坏。③兰陵溪滑坡演化过程历经差异性风化、岩层弯曲变形、岩层倾倒破坏、折断面贯通等4个阶段,所有折断面贯通形成潜在滑移面时,斜坡演化为滑坡。研究成果可为该滑坡工程治理提供理论依据,也可为同类型岩质斜坡治理提供思路。

含软弱夹层缓倾顺层岩质边坡中抗滑桩-键组合结构的应用

含软弱夹层缓倾顺层岩质边坡的失稳破坏往往是沿软弱夹层向下滑移。针对这类边坡的破坏特点,以贵州某含软弱夹层缓倾顺层岩质边坡为例,提出采用抗滑桩-键组合结构对此类边坡进行支挡防护,并基于有限元软件模拟了抗滑桩-键组合结构对边坡的支挡防护机理,讨论了不同排距对边坡稳定性、坡体变形特征以及边坡剩余下滑力分担情况的影响规律。结果表明:将抗滑桩与抗滑键组合形成新的抗滑体系,能有效地控制含软弱夹层缓倾顺层岩质边坡的坡体变形,进而提升边坡的整体稳定性;抗滑键设置后分担了前排桩部分下滑力,显著改善了前排桩的受力状态,其承担的荷载约为前排桩的75%~90%;抗滑桩-键组合结构承担的边坡剩余下滑力之和略大于单排桩承担的边坡剩余下滑力,且排距对边坡剩余下滑力的分担具有一定影响,随着排距的增大,抗滑桩-键组合结构承担的边坡剩余下滑力之和缓慢增大,当排距为45 m时其达到峰值。研究成果可为此类边坡的支挡防护提供新思路,具有一定的参考价值和借鉴意义。

强震作用下陡倾顺层岩质边坡动力响应与破坏模式研究

以陡倾顺层岩质边坡为研究对象,采用振动台模型试验与FLAC3D数值模拟方法,对强震作用下陡倾顺层岩质边坡的动力响应规律和变形破坏模式进行了研究。研究结果表明:陡倾顺层岩质边坡在坡表及坡内竖直方向的加速度响应均表现出高程放大效应,而水平方向上的加速度响应则表现为趋表效应;输入波类型对边坡模型加速度响应有显著影响,正弦波作用下的加速度响应明显强于天然地震波;加速度放大系数随地震波振幅的增大,呈现先增大后减小的变化规律;地震波加载持续时间对陡倾顺层岩质边坡加速度响应的影响较小。对模型试验和数值模拟中边坡变形破坏特征的分析,得到陡倾顺层岩质边坡在强震作用下的破坏模式为:地震诱发-坡表岩层出露处岩块松弛张裂-坡肩岩层处拉裂张开-坡面中部出现剪切裂缝-裂缝逐渐贯通-发生多级高位滑坡。

基于降雨作用的陡倾顺向岩质滑坡变形破坏机理研究——以蕲春县牛冲村滑坡为例

黄冈市近10年来地质灾害调查成果表明,陡倾顺向岩质滑坡是黄冈市变质岩区结构面控制的主要滑坡类型之一。以降雨作用下发生的蕲春县檀林镇牛冲村滑坡为例,基于滑坡基本要素与变形特征构建了该陡倾顺向岩质滑坡地质概化模型,针对区内降雨状况采用GeoStudio软件研究此滑坡的变形破坏机理。结果表明,降雨作用中该类滑坡的渗流场、应力应变场、位移场变化特点为:随着降雨持续,除坡体浅层外在滑体中后部与滑面处的孔隙水压力响应变化明显,且破坏前1天的坡体孔隙水压力增长变化快;剪应变在滑面处明显存在且为最大值,并向坡表面和滑体前、后缘方向发展;位移变化主要集中在坡体中后部,自坡体表面向滑面呈现出由大到小椭圆形分布,且应力应变场、位移场变化程度均与降雨历时和有效降雨量呈正相关。由此可知,降雨历时与降雨量是影响该类滑坡是否产生明显变形破坏的主要因素,灾害发生当日和前3 d的累计降雨量才是该类滑坡发生的有效降雨量,在此过程中滑坡的稳定性系数持续降低,且在降雨的中后期稳定性改变更明显。据此可指导在黄冈地区勘查该类降雨型滑坡时应重点查清斜坡物质结构特点、评价其空间渗透性等,在监测预警工作中应加强坡体中后部与滑面的监测等。

陡倾顺层岩质斜坡倾倒变形破坏特征研究

顺层岩质斜坡是常见的斜坡结构类型之一,对该类斜坡的变形破坏特征以及形成机制研究已较深入,一般认为顺层岩质斜坡的变形破坏以滑移–拉裂、滑移–弯曲(或溃曲)模式为特征。通过系统的文献收集及大量现场调查发现,陡倾顺层岩质斜坡还存在一种典型的变形破坏形式,即倾倒变形。结合具体的陡倾顺层岩质斜坡倾倒变形破坏的实例,详细分析、总结该类斜坡发育的地质环境条件及变形破坏特征,在此基础上结合典型斜坡分析陡倾顺层岩质斜坡倾倒变形是在河谷演化、成坡过程中,岩层在平行坡面的最大主应力作用下由坡脚开始从下至上作悬臂梁弯曲,最终导致岩层根部折断,形成倾倒体;当坡体内折断带的剪应力超过其抗剪强度时,坡体将发生滑动形成滑坡。

双软弱夹层岩质滑坡的滑动模式及变形规律

顺层岩质滑坡具有分布广,破坏性强,滑动机理复杂等特点,其滑动主要受软弱夹层的控制。在自然界中,顺层岩质滑坡往往受到双层或多软弱夹层的影响与控制。针对此特点,通过对山西吕梁山一带的顺层岩质滑坡发育特征与破坏规律进行总结,建立两种含双软弱夹层顺层岩质滑坡计算模型,基于极限平衡法,考虑软弱夹层的抗剪强度在滑坡不同发育阶段的强度衰减,分析发现滑坡在不同的力学判定条件下会以不同的模式发生滑动,且不同模式下滑坡的启滑机理是不同的,模式一为上层软弱夹层软化而引起的,启滑时,上层岩层首先失稳,而下层岩层暂时保持稳定;模式二滑坡的启滑是由于下层软弱夹层软化而引起的,失稳破坏的形式是整体失稳。另外,基于FLAC^3D数值模拟,分析了双软弱夹层顺层岩质滑坡的破坏变形规律。结果表明:由上层软弱夹层控制的滑坡滑动变形时,软弱夹层会在前缘发生切层现象,在中部与后缘滑坡会沿上覆岩层与软弱夹层的接触面滑动;由下层软弱夹层控制的滑坡滑动变形中,在前缘断面上层软弱夹层处会发生不连续性变化;在由上下软弱夹层共同控制下的顺层岩质滑坡中,当上层软弱夹层首先软化启滑,下层软弱夹层的软化会导致滑坡上下岩层发生分离滑动;当下层软弱夹层首先软化启滑,上层软弱夹层的软化对滑坡的整体滑动影响并不显著。

基于离散元技术的陡倾顺层岩质斜坡动力响应FFT特征研究

以汶川地震中失稳的干磨房滑坡为例,经充分分析工点的地质情况,结合FFT变换和3DEC离散元技术,提出一种新的陡倾斜坡动力失稳响应和失稳模式的识别方法。结果表明:在相同地震荷载作用下,陡倾顺层硬岩斜坡坡体中上部出现显著破坏面,坡脚无明显破坏;陡倾顺层软硬互层斜坡坡体中上部及坡脚均出现显著破坏面,破坏程度更严重;两类斜坡在同一水平高度处,由坡表向坡内一定范围内均出现显著破坏。研究成果有利于西南地区岩质斜坡失稳评价及机理分析。

建设区顺层岩质滑坡地质力学演化模型:以万州铁峰乡麦地坪滑坡为例

工程建设是诱发滑坡的主要原因和风险承灾对象,其中坡脚的开挖对斜坡的稳定性产生了较大的影响。在万州区内的顺层斜坡区,泥岩、页岩等软弱夹层在自然条件与工程活动共同作用下渐进破坏,导致滑坡大范围发生,造成无法挽回的经济损失,因此需要对滑坡的破坏过程进行分析与讨论。根据调查万州铁峰乡典型顺层岩质滑坡,建立了降雨与工程活动作用下滑坡演化过程的地质力学模型。通过环剪实验获得软弱泥化层的力学参数,应用FLAC3D模拟了滑坡在人工开挖和降雨条件下滑动面的剪切变形,与刚体极限平衡法相结合分析了滑坡稳定性的变化趋势,并结合野外调查结果进行了对比验证。计算结果表明,软弱夹层经历了自然缓慢软化和人工开挖快速软化2个阶段,受剪切位移控制,属于应变软化模型,强度随剪切位移增大而不断衰减,在达到某一临界位移时强度快速衰减,进而转化为滑动面,降低了斜坡稳定性。研究区内的麦地坪滑坡大变形出现在坡脚开挖后的降雨期,与实验分析结果相符。实验和模拟结果与野外调查相匹配,验证了建设区顺层岩质滑坡地质力学模型的合理性,研究结果对于顺向坡的建设活动和防灾减灾具有指导意义。

缓倾顺层岩质滑坡中抗滑桩受力分布规律

在总结抗滑桩加固顺层岩质滑坡室内模型试验实测试验资料的基础上,研究得出抗滑桩桩身弯矩的分布关系,锁口桩桩桩身最大弯矩出现在滑面附近,钢管桩桩身弯矩存在反弯点,桩身上半部分弯矩为负,下半部分弯矩为正,抗滑桩桩后压力最大值出现在距桩顶15 cm处,桩顶及滑面处压力接近零.在总结抗滑桩桩身受力分布规律的基础上,提出缓倾顺层岩质滑坡防治技术的一些建议,为此类研究提供参考.

离心场中陡倾顺层岩质边坡振动试验关键技术研究

为解决离心场中陡倾顺层岩质边坡振动试验的关键技术问题,设计了陡倾顺层斜坡的离心振动台模型,通过试验探讨了试验仪器设备的关键技术参数、动力相似关系、相似材料比选以及传感器的安装布置等内容,并确定了地震波的加载方案。同时为了得到可靠的试验结果,分析了离心力场中的误差、传感器的安装与误差问题和边界效应问题,结合以往经验对误差方法进行比选,并提出了相应的减小误差的方法。研究结果表明:离心振动台模型试验要进行合理的设计;离心力场中的系统误差可通过设计模型尺寸大小和选择模拟模型和原型应力保持一致的高度来减小;传感器测量误差可采用在传感器周围填充满砂土来减小;多层剪切层铝合金框架模型箱能够最大程度减小边界效应的影响。

含软弱夹层的顺层岩质滑坡渐进破坏研究

对软弱夹层采用应变软化本构模型,利用有限差分软件获取软化后软弱夹层的强度参数,代入极限平衡方程,实现极限平衡法与有限差分数值模拟方法的有效结合,提出有限差分极限平衡法。通过对顺层岩质边坡施加后缘推力,在模拟滑坡渐进破坏的过程中研究不同推重比T/M(即后缘推力与滑体自重的比值)对边坡稳定性的影响。研究表明:当推重比T/M≦0.145时,后缘推力不足以使滑带发生应变软化,边坡处于稳定状态;当T/M=0.181时,安全系数自3000步开始降低,8000步时彻底失稳;T/M=0.290时,安全系数自1000步开始降低,4000步彻底失稳;即推重比越大,安全系数减小越快,软弱夹层软化速度越快。研究得到了滑坡渐进破坏中滑带强度参数的软化规律和滑带特征点的位移变化规律,提出位移突变时应及时对边坡采取加固治理措施的建议。

顺层陡倾岩质边坡变形机理探究

顺层岩质边坡是指坡向与岩层倾向一致的边坡,自然界中广泛分布。在顺层陡倾岩质边坡中往往存在滑移-弯曲变形和倾倒变形两种变形破坏模式,它们的典型变形特征与变形演化过程截然不同。总结了顺层陡倾岩质边坡滑移-弯曲变形和倾倒变形的典型特征,开展了不同边坡坡角、岩层倾角组合下边坡的底摩擦模型试验,揭示了顺层陡倾岩质边坡的变形机理和影响因素。结果表明:(1)工程实例统计分析显示,倾倒变形往往发生于岩层倾角为70°~90°、边坡坡角为40°~60°、且边坡坡高大于300 m的顺层陡倾岩质边坡中,而滑移-弯曲变形往往发生于岩层倾角为50°~70°、边坡坡角为15°~60°、且边坡坡高在300 m左右的顺层陡倾岩质边坡中;(2)顺层陡倾岩质边坡倾倒变形的典型变形特征表现为中上部岩体呈现滑移-倾倒变形,中下部岩体呈现弯曲-倾倒变形,整个变形演化过程可以概括为卸荷回弹、滑移-倾倒和蠕变-滑移3个阶段;(3)数值模拟结果显示,岩层陡倾角是顺层陡倾岩质边坡发生滑移-弯曲-倾倒变形的必要条件,当边坡坡角大于60°且岩层倾角与边坡坡角之差小于15°时,顺层陡倾岩质边坡往往发生滑移-弯曲变形,而当边坡坡角大于60°且岩层倾角与边坡坡角之差大于15°时,则其发生滑移-弯曲-倾倒变形。

考虑软弱夹层控滑机制及其空间不确定性的顺层岩质滑坡易发性评价:万州区铁峰乡应用研究

顺层岩质滑坡突发性强,破坏性大,是危害山区城镇安全的重要灾害类型之一。发育软弱夹层的顺向斜坡是顺层岩质滑坡的高发区,区域顺层岩质滑坡易发性评价应融入软弱夹层的控滑机制和空间分布不确定性分析。以万州区铁峰乡为研究区,在软弱夹层物质结构及空间分布详细调查的基础上,分析了原生沉积、构造变形和表生改造作用下区内页岩和泥岩两类软弱夹层发展为滑动面的演化机理,总结了顺层岩质滑坡的变形破坏机理。考虑软弱夹层空间分布的不确定性,提出了软弱夹层垂向分布和有效控滑深度范围内软弱夹层控滑贡献度的计算模型。提取了软弱夹层类型和控滑贡献度等表征顺层岩质滑坡控滑结构的关键指标,结合地形地貌、斜坡结构、水文地质及人类工程活动4类要素,构建了顺层岩质滑坡易发性评价指标体系。针对万州区铁峰乡河谷南侧的顺向坡区段,以斜坡为评价单元,采用层次分析法对研究区顺层岩质滑坡开展了易发性评价。结果显示研究区内侏罗系珍珠冲组泥化夹层和自流井组页岩层是顺层岩质滑坡的主要控滑层位,极高易发区和高易发区占比分别为9.7%和25.8%,岩质斜坡单元下伏软弱夹层分布情况和斜坡前缘开挖情况是影响滑坡灾害易发性的主要因素,建房和道路开挖等人类工程活动极易诱发顺层岩质滑坡灾害。与不考虑软弱夹层相关指标的易发性评价结果相比,本文方法的结果更符合实际情况。

水力作用下陡倾顺层岩质斜坡的倾倒破坏

陡倾顺层岩质斜坡的倾倒变形破坏与水力因素密切相关。将陡倾顺层斜坡的岩层概化为受自重及水力作用的悬臂梁。通过建立陡倾顺层岩质斜坡不同阶段水力作用下倾倒变形破坏的力学模型,揭示了陡倾顺层岩质斜坡的倾倒变形破坏过程。通过定量分析滑移面中产生的静水压力及后缘拉裂缝中的充水高度对坡体稳定性的影响,得出坡体稳定性系数及临界充水高度的表达式。结果表明:水力作用产生的倾倒力矩是引起该类斜坡发生倾倒变形与破坏的重要原因,坡体的稳定性系数降低亦是由水力作用引起的,排水是防治该类斜坡倾倒变形破坏的首要措施。

闽西山区顺层岩质滑坡的分析与治理

以闽西山区某顺层岩质滑坡为例,对滑坡区地质环境条件,滑坡发育特征、形成机制及治理进行分析。在工程建设过程中,切脚开挖形成临空面,是诱发软弱夹层岩质顺层滑坡的重要诱因;在顺层岩质滑坡治理过程中,采用预应力锚索加固坡腰,采用抗滑桩加固坡脚,是一种节约占地治理顺层岩质滑坡的有效途径。此外,还探讨了锚索排距对边坡安全系数的影响。

某陡倾顺层岩质高边坡支护设计实践

岩质边坡的破坏模式与岩体的结构特征密切相关,边坡坡面倾向与岩层面或裂隙面等结构面倾向的夹角小于30°时形成顺层边坡,岩层结构面倾角越大,边坡产生顺层滑移破坏的风险越高。某工程直立高切坡临空面高度约20m,岩体为泥岩,岩层层面倾角为65°,边坡坡面倾向与岩层层面倾向夹角为12°,形成典型的陡倾顺层岩质高边坡。为兼顾边坡支护方案的安全性和经济性,分别对板肋式锚杆挡墙、锚拉式桩板挡墙和排桩式锚杆挡墙等3种支护方案进行综合分析评价。结果表明,排桩式锚杆挡墙能够有效规避板肋式锚杆挡墙逆作法施工期间的边坡失稳滑塌风险,其工程造价相比锚拉式桩板挡墙具有显著优势,可作为同类型陡倾顺层岩质高边坡支护设计的首选方案。

含陡倾软弱破碎带节理岩质高边坡稳定性分析

岩质边坡破坏模式及稳定特征主要由边坡发育的控制性软弱结构面决定,以福建某抽水蓄能电站右岸含陡倾软弱破碎带边坡为研究对象,在地质分析基础上,综合运用离散单元强度折减法,对边坡破坏模式及稳定性进行分析。研究结果表明:边坡主要表现为陡倾软弱破碎带和顺层缓倾优势结构面共同控制的滑移变形破坏模式,自然边坡整体稳定性较好,工程开挖会导致边坡稳定性降低,岩体朝向河谷方向的变形量值较大,安全系数不满足规范要求;对边坡采取以预应力锚索加固为主的治理措施后,边坡变形得到了有效控制,稳定性满足要求。

下伏软弱层反倾边坡的动力响应物理模型试验研究

以罐滩滑坡为原型,设计、制作下伏软弱层的反倾边坡物理模型,进行模拟试验,研究其动力响应规律,并详细论述了物理模型试验的相似设计、试验方案设计以及模拟试验结果分析。通过对比前、后两种加载方式中各测点加速度峰值与加速度放大系数的关系,得出物理模型的动力响应特征规律。