基于模型试验的滑体不同节理组合岩块破碎特征研究

岩块破碎在高速远程滑坡碎屑化运动中起关键作用,而岩块内在结构控制着滑体的变形、破坏特征和运动距离。为研究不同节理设置对岩块在自重作用下的失稳停积是否会产生不同的破碎效果和运动距离,开展了物理模型试验。试验中通过改变节理方向和组合形式设置了8种不同组合的滑块,其在自重作用下失稳下滑,利用高速摄像机记录试块撞击底板破碎和停积的过程,分析试块撞击底板时的破碎模式;通过人工测量方法获取最远运动距离和堆积体累积质量曲线,并引入相对破碎率对最后试块的破碎程度进行量化;利用由图像处理方法获取的运动参数推导出破碎耗能比,进而研究破碎特征与运动距离、破碎耗能比之间的关系。结果表明:(1)根据滑块的接触方式可将破坏模式分为:撞击破碎、二次碰撞破碎以及滑动摩擦破碎;(2)存在竖向节理、水平向和竖向组合型节理时,滑块的破碎程度和运动距离明显增加;(3)最远运动距离、破碎耗能比都具有随相对破碎率增加而增加的趋势。

高速远程滑坡启动机制及基底铲刮试验研究

为探究高速远程滑坡碎屑流运动特征及机理,以丹扎木村试验田滑坡为工程依托,采用物理模型试验,通过滑坡碎屑流在运动过程中铲刮基底松散堆积物的过程来研究滑坡动力铲刮行为,并基于摩擦学基本理论对模型试验观测结果进行讨论。结果表明:滑坡碎屑流对基底物质存在“高速冲击剪切侵蚀行为”和“运动基底剪切行为”两种铲刮侵蚀模式;当坡度较陡时,碎屑流的运动距离更远;当铲刮量更大时,碎屑流的能量随着铲刮体积的增大而增加。所得结论为西南山区高位滑坡碎屑流的动力侵蚀模式提供了研究支撑。

高速滑坡远程预测的块体运动模型

基于对高速滑坡发生机理的认识及对其运动特征和堆积特征的分析 ,认为滑体内部的速度和变形具有不均匀性 ,且运动过程伴随着变形能的积累、释放和损耗。在此基础上 ,假定滑体的运动形式是连续可变的 ,建立了预测高速滑坡远程的块体运动模型。应用该模型可以模拟滑坡发生后滑体运动的全过程 ,同时可预测滑坡的最大滑速和最大滑距。利用该模型对洒勒山滑坡等实例进行了数值模拟 。

金鼓高速远程滑坡形成机制及动力稳定性

综合运用多学科理论和方法,对汶川地震触发的金鼓高速远程滑坡形成机制及动力稳定性进行研究。在工程地质定性研究方面,通过对滑坡区的地形地貌、地层岩性、构造与地震以及水文地质条件的综合研究,分析高速远程滑坡的形成机制,将其划分为紧密发生的2个演化阶段:第一阶段为上部滑体被抛掷分离,第二阶段为下部受铲刮发生二次滑坡。在岩土力学定量研究方面,进行以下3个方面的工作:(1)以FLAC3D作为动力分析的数值计算引擎,采用自行开发的基于多层次微粒群的非圆弧最危险滑动面搜索并行程序,获得滑坡的动力稳定系数时程及其对应的最危险滑动面的空间分布规律,研究动力稳定系数的频域特征;(2)通过2种潜在破坏模式的对比研究,指出金鼓高速远程滑坡2#滑动面簇发生主导破坏的可能性更大,并可触发二次滑坡;(3)依据空气动力学定量计算,论述上部滑体长距离抛掷是完全有可能的。综合研究表明,岩土力学定量分析结果与工程地质定性成果相吻合,进而将金鼓高速远程滑坡孕育的先决条件归纳为以下4条:力学性质差、高位剪出、下降空间开阔、初速度足够大。

汶川地震触发窝前滑坡特征及失稳机制探讨

为弄清汶川地震触发窝前滑坡特征,探讨该滑坡的失稳机制,笔者先后多次赴滑坡区开展调研。调研结果表明:(1)窝前滑坡为上陡下缓、上硬下软型地形地质结构,属于拉裂–走向滑移型的斜坡失稳破坏模式;(2)由于石坎断层活动,在近断层上盘效应、强地震动集中性、地震波长持时累积效应、地形放大效应和地震动水平加速度效应作用下,直接触发的一起剧动式高速远程滑坡;(3)表现出一系列与一般重力环境下滑坡迥异的运动和堆积特征,如高陡粗糙的滑坡壁、弯道超高和侧向抛撒、颗粒分异堆积等特征,运动中形成滑源区、陡坡加速区、碎屑流通区(流槽区和爬高区)、堆积区和抛撒区;(4)主要经历山体震动拉裂、高速溃滑、碎屑流和堆积4个阶段。滑坡运动至800 m左右时,峰值速度达56.1 m/s,全程运动时间约57.1 s,平均速度35.6 m/s;高位势能和滑体碎屑化是窝前滑坡产生高速远程运动的主要原因。

云南头寨滑坡全程流体动力学机理分析

云南昭通头寨沟于1991年9月23日突然发生大型高速滑坡,总方量约1800×10~4m^3的滑体高速下滑,在2～3 min的时间内冲入盘河.文中用流体动力学理论分析了头寨滑坡全程各个活动阶段的动力学机理,并得出了几点结论.启程阶段由于孔隙水压力及水汽垫层的共同作用,使作用在滑动面上的有效应力显著降低,从而导致滑带土抗剪强度减小;近程阶段高速飞行的滑坡体会产生机翼效应,使滑体势能更多地转化为动能,高速滑体可越过小山包且凌空飞行时间更长,飞行距离更远;远程阶段高速运动的碎屑体与周围空气之间产生复杂的空气动力学现象.产生的高速运动的垂直向上的气流和旋转向前的高速涡流的共同作用是碎屑流高速远程运动的根本原因.

镇雄赵家沟滑坡特征及基于坡体结构的失稳机理研究

2013年1月11日云南省镇雄县发生特大山体滑坡灾害,造成赵家沟村民小组46人遇难和严重经济损失。基于数次滑坡现场调查和勘查所获得的基础数据,本文对滑坡特征及变形失稳机理进行了较系统的研究。(1)滑坡发育在崩坡积体中,坡体自后缘向前缘具有黏粒含量、密实度增加而孔隙度、透水性减小的特点;(2)滑坡后缘为飞仙关组强风化粉砂岩与崩坡积体的接触界面,滑动带为崩坡积体内含砾粉质黏土坡积层;(3)滑坡发生前,坡体后缘已发育张拉裂缝,前缘已发生小型鼓胀破坏,属典型蠕滑-拉裂变形破坏模式;(4)滑坡具有分块先后滑动特点,左、右及后缘边界坡体在主滑体后发生滑动,滑移过程中也存在分区现象;(5)滑带土为低液限含砾黏性土,呈液化流塑状态,抗剪强度低;(6)启程高速是斜坡应变能长期积累、瞬间释放的结果,滑程高速与滑坡体冲击液化有关,部分滑体存在临空飞行现象。建议加强滑源区两侧裂缝的变形监测和乌蒙山区类似坡体的灾害预警。

基于流形元模型的高速远程滑坡碎屑流运动规律与拦挡结构减灾效果研究

高速远程滑坡碎屑流具有极高的动能和超远移动距离,是一种危害范围广、破坏力极大的地质灾害。为完善高速远程滑坡减灾体系,研究碎屑流拦挡结构的减灾作用,采用数值流形方法对牛圈沟强震诱发滑坡所形成的高速碎屑流运动过程进行模拟,分析其堆积状态及运动特性。通过数值试验研究了碎屑流运动路径上植被覆盖、拦挡墙高度、位置及布置方式对高速远程滑坡碎屑流堆积状态的影响,并对拦挡墙的减灾作用进行评价。模拟结果表明:尽管在碎屑流运动路径上增加植被覆盖可降低碎屑流运动距离,为达到更好的拦截碎屑流的效果,仍需在运动路径上布置拦挡墙,以有效降低碎屑流的沿程位移及远程堆积量;当拦挡墙布置于不同位置时,对滑坡碎屑流有不同的截流阻滑作用,并确定了拦挡墙的最优位置;相对于增加拦挡墙高度,设置多排拦挡墙可更加有效地拦截碎屑流,以减少对下游的危害。

高位远程滑坡动力侵蚀犁切计算模型研究

高位远程滑坡通常具有典型的动力侵蚀特征,导致滑坡体积明显放大和运动距离明显增加,从而因成灾范围的误判引发严重的地质灾害。本文提出一种适用于滑坡动力侵蚀过程计算的犁切模型,该模型建立在滑块–弹簧模型和犁耕阻力模型的基础上,认为:在滑坡失稳剪出后的运动过程中,滑块底部阻力会对堆积物产生铲刮力,形成铲刮层。铲刮层推挤前部堆积物,并受到阻力,类似犁推挤土垡变形,即犁切阻力。根据犁切阻力、犁切被动区与运动轨迹之间关系,提出犁切模型挤压式与剪出式两种形式,建立相应的力学表达式和编制相应的二维计算程序。运用该程序分析新疆新源阿热勒托别滑坡远程运动特征,揭示不同比阻条件下计算所得犁切体积和深度的趋势。此外,进一步与已有的雪橇模型、等效流体模型、液化模型计算结果对比分析,表明:犁切模型总体趋势上与等效流体模型和雪橇模型较为接近,并较液化模型稳定,但速度峰值均小于上述其他模型,其主要原因是空间犁切造成的耗能作用。作为一种可定量计算动力侵蚀过程中滑坡体积增量的力学模型,该模型概念清晰,计算简便,是滑坡动力学分析的一种新方法。

基于块体离散元的高速远程滑坡灾害动力学研究

高速远程滑坡的破裂及致灾机制一直是滑坡灾害难点之一。为了深入高速远程滑坡灾害动力学过程,本文提出一种基于块体离散元法的黏结断裂模型,并基于图形处理器(GPU)实现了高性能并行计算,进而开发了地质体从连续到破裂解体过程的耦合模拟平台–耦合离散元程序(CoDEM)。在此基础上以2000年西藏易贡滑坡为例,系统研究了滑坡体的"高位崩塌区崩解启动–老滑坡体复活–碎屑流高速流动–堰塞体形成"的全过程。通过对比数值计算结果和现场地质调查资料,表明计算得到的堆积范围、物质组成与滑坡实际状态较为吻合。根据滑坡不同阶段的运动特征,将滑坡灾害区分为4个部分:启动区、缓冲区、流通区和刹车区。