典型降雨诱发型堆积层滑坡机理研究

以柞水县小岭镇罗庄三组滑坡为研究对象,在野外地质调查的基础上开展室内土工试验,利用大型直剪试验和数值模拟手段,研究不同含水率条件下滑带土的剪切力学特性,进而在此基础上揭示降雨诱发堆积层滑坡的形成机理和变形过程。大型直剪试验表明:在试验前期,剪切应力与剪切位移呈线性关系,随剪切位移增大曲线呈现出非线性特征;在其他试验工况相同时,剪切应力与含水率呈负相关规律;当含水率相同时,剪切应力随法向荷载的增大而增大。数值模拟结果表明:堆积层坡体在降雨因素的作用下,容易发生失稳;随着降雨强度和时长的不断增大,土体含水量增加或饱和后易产生破坏,坡体稳定性系数不断减小。降雨条件下,堆积层滑坡滑体变形较强烈,其变形过程一般经历蠕动变形→加速变形→滑动破坏3个阶段,破坏运动形式以推移式为主,通过推挤作用对威胁对象产生破坏效应,从而造成人员和财产损失。该研究成果对秦巴山区堆积层滑坡的机理研究与防灾减灾具有一定的参考意义。

基于室内模型试验的深层堆积层古滑坡破坏机理

采用物理模型试验、理论分析及有限元数值模拟等,研究滑坡的变形破坏机理.结果表明,50 mm/h降雨条件下滑坡下部首先出现裂缝,随着降雨持续,裂缝向滑坡中部延伸,前缘局部垮塌,滑坡后缘地形坡度转折处相继出现横向裂缝;滑坡前部降雨入渗速度为5.56×10^(-4) cm/s,滑坡下部裂缝形成后,降雨沿裂缝优势入渗浸润、软化滑带,导致滑带土抗剪强度降低,滑坡发生牵引式破坏;降雨2 h后,滑坡上部滑带土压力开始持续减小,表明滑带土抗剪强度降低至滑坡滑动的临界值,导致滑坡上部沿滑带处发生整体推移式蠕滑变形.滑坡破坏机理为初始降雨,坡表入渗较慢,主要以孔隙流入渗为主,由于裂缝的存在导致降雨迅速入渗,在碎石土与炭质板岩碎屑接触面形成饱水带,增加滑坡内部孔隙水压,降低滑带土炭质板岩抗剪强度,导致抗滑力减小而复活.

地震后降雨作用下堆积体滑坡模型试验研究

为研究震后降雨作用下堆积体滑坡的灾变机理、裂缝发展规律、滑坡启动时间等问题,以甘肃省舟曲县江顶崖滑坡为对象,采用振动台及人工降雨模型试验,开展4组相同地震烈度不同降雨强度的震后降雨试验。研究结果表明:(1)地震作用使坡体发生剪切破坏,震后降雨工况坡体呈现土体流失的浸蚀破坏,在坡脚处产生明显的剪出口,震后降雨作用诱发堆积体滑坡发生局部失稳。(2)地震作用使坡体中部产生剪切裂缝与错台,后缘处产生“圆弧状”张拉裂缝,在后期降雨中,裂缝变形随降雨强度增大而加剧,并在降雨中期发生突变变形。(3)地震烈度相同的情况下,滑坡启动时间与降雨强度呈指数函数关系,土体沉降变形与降雨强度呈对数函数关系。研究成果可为堆积体滑坡在震后降雨作用下的预警及防治提供参考。

强降雨诱发堆积体滑坡模型试验研究

降雨诱发堆积体边坡失稳破坏是一种较为突出的滑坡灾害形式,近些年随着强降雨天气频率增大,诱发的堆积体滑坡问题尤为突出。围绕堆积体边坡在强降雨下的破坏机制,开展相关研究,探究了不同基质含量以及含石量分布对于堆积体边坡破坏模式的影响规律。首先,通过室内大三轴试验确定堆积体边坡试样在固定黏土含量10%,碎石含量分别为30%、50%、70%下的应力-应变关系;随后,开展降雨诱发堆积体滑坡的模型试验,研究强降雨条件下不同级配堆积体边坡的失稳破坏模式,分析坡顶位移以及堆积体内部含水率、土压力、孔隙水压力的变化规律,阐明堆积体不同部位细粒含量变化及细颗粒竖向迁徙过程;最终,揭示降雨诱发不同含石量堆积体边坡的失稳与破坏机制,相关成果能为堆积体滑坡的预警提供科学的理论依据。

基于数学形态学的矿区大规模滑坡堆积体失稳概率仿真分析

研究基于数学形态学的矿区大规模滑坡堆积体失稳概率仿真分析方法,为合理治理与预防堆积体滑坡事件提供科学依据。采集研究矿区大规模滑坡现场图像并绘制其堆积体剖面图,应用数学形态学提取出地形、骨架及边界等特征,通过ANSYS栅格生成堆积体失稳概率仿真计算模型,结合蒙特卡罗模拟法,仿真运算降雨因素影响下堆积体的失稳概率。结果表明,当降雨事件重现期增长时,滑坡堆积体的安全系数降低,其失稳概率升高;堆积体日失稳概率变化趋势与矿区的日降雨量趋势较为接近,失稳概率最高日与矿区实际发生堆积体滑坡事件的日期吻合,仿真分析结果可靠,可有效预防降雨导致的堆积体失稳灾害提供科学依据。

降雨条件下堆积层滑坡体滑动机制分析

以某物流园区堆积层滑坡体为例,分析了地质结构特征及滑坡类型。在此基础上,运用非饱和土力学方法,分析了滑坡体在降雨条件下的动态稳定性特征,揭示了滑动机制及原因,认为滑坡体位于坡面凹槽处,地形较陡、表面堆积层结构松散、强度差,为滑坡形成提供了便利条件;随着降雨持时的增长,降雨沿堆积体表面的裂缝入渗,在土-岩接触面上汇流贯通,形成滞水,降低了滑面土体的力学性质,产生动态浮托力,同时雨水不断充填裂缝和软弱结构面,产生顺坡向的动态扩张力,使张裂缝扩大,加剧堆积体的变形,促使其发生滑动。

堆积层边坡人工降雨致滑的原位监测试验研究

降雨可引起堆积层边坡失稳。为了研究降雨入渗诱发堆积层滑坡的失稳机理以及边坡性状随时间变化的特性，选取贵州晴隆一个典型堆积层边坡进行人工降雨模拟试验和原位综合监测。结果表明：堆积层边坡在降雨入渗影响下多发浅层松弛型破坏，滑动变形区为坡面以下0～4m之内，变形量以坡面最大，从坡面到坡体深部逐渐减小；在实施人工降雨2h，平均入渗率为86%之后，入渗率由于地表径流的增加而随时间逐渐减少，一段时间（6h）之后，入渗率降到一个相对稳定值（50%）；降雨入渗造成土体中孔隙水压力增加，致使边坡土体的抗剪强度由于有效应力的减少及土体吸水软化而降低，降雨入渗的这一双重效应是降雨诱发堆积层边坡失稳的主要原因之一。

滑坡堆积体降雨入渗过程物理模拟试验研究

降雨强度对滑坡坡面降雨入渗过程有显著影响,进而对滑坡变形稳定起着重要作用,孔隙水压力变化是降雨入渗诱发滑坡失稳的重要因素。为进一步探明降雨入渗过程与堆积体滑坡变形失稳破坏模式之间的内在关系,基于人工模拟降雨室内大型滑坡模型试验,研究了不同降雨强度下滑坡堆积体孔隙水压力变化与土压力的响应规律与变形破坏模式,揭示了降雨诱发滑坡变形破坏机理。结果表明:降雨入渗引起滑坡堆积体内孔隙水压力和土压力增加,且随着降雨强度的增大,滑坡体内孔隙水压力和土压力增长速率随之增大。堆积体滑坡变形破坏与孔隙水压力变化密切相关,滑坡堆积体内孔隙水压力随降雨历时的增加不断变大,进而基质吸力不断减小;滑坡体破坏区上侧会产生拉裂缝,下侧由于挤压作用出现土体隆胀,坡脚处会出现局部流土等现象。降雨强度大小与堆积体滑坡变形破坏模式密切相关,雨强大小为0.44 mm/min时,形成多级后退式滑坡变形破坏;雨强为0.57 mm/min时,滑坡体沿最危险剪切面发生大范围滑动破坏,并最终形成塑性流动。

降雨条件下大型滑坡体渗流稳定性分析

西南高山峡谷地区,大型滑坡体分布广泛,降雨作用下极易产生失稳。古水水电站争岗特大型滑坡堆积体方量高达4 750×104m3,存在多处厚度超过50 m的超深层滑坡。2008年强降雨导致滑体变形再次启动并加剧,依据野外勘测,首先对地质结构和水文条件进行了分析,基于此对降雨入渗机制和稳定性现状开展了定性评价,认为降雨引起了滑体材料强度降低,整体处于沿贯通底滑面蠕滑变形的状态,须开挖加固治理。其次,运用饱和非饱和渗流理论,对降雨条件下滑体开挖治理前、后渗流特性进行了定量研究,揭示了入渗引起滑动变形的动态机制,并对稳定性和治理措施进行了评价,提出了有效的排水措施。结果显示,入渗引起土体饱和,形成浸润线并出现滞水现象;治理前滑体局部和滑带处滞水严重,雨停4 d后,滞水层厚度最高达6 m,此时稳定性最差;治理后滞水层明显减小,稳定性显著提升。其结果真实地反映了滑体稳定性现状与规律,与现场勘查相吻合。治理措施亦有显著效果,依据滞水层分布位置,提出相关排水措施,更有利于保持其稳定性。研究成果可为类似工程问题提供有意义的参考。

渗透性与降雨强度对堆积层滑坡稳定性的影响

本文基于非饱和渗流理论及非饱和土的Fredlund双应力变量强度理论,对一沿岩土接触面滑动的堆积层滑坡模型,分别进行了8种条件下的降雨入渗数值模拟试验,研究了不同土体渗透性及降雨强度对滑坡稳定性的影响。结果表明:(1)堆积层滑坡的稳定性与土体的渗透性有密切关系,在降雨后的短期内,土体渗透性越好,滑面孔隙水压力升高越明显,滑坡的稳定性降低程度越大;(2)降雨期间,埋深较浅的滑面,入渗雨水能够较快到达,对滑坡稳定性的影响较大;(3)在相同的降雨时间内,降雨强度越大,滑坡稳定性降低速率越快;(4)降雨强度影响着滑坡发生的滞后性,在降雨总量一定的条件下,若降雨强度较大,雨停后,滑坡稳定性继续下降的程度较大;(5)降雨总量控制着滑坡的最终稳定性。

降雨型滑坡高速运动与堆积特征模拟研究:以宁乡县王家湾滑坡为例

降雨型滑坡在强降雨条件下常突然发生,启动后运动速度大,破坏力强,对其运动与堆积过程的预测是滑坡危险性分析中的难题。以湖南省宁乡县2017年7月1日突发的王家湾滑坡为例,在现场调查的基础上,系统研究了滑坡诱发因素和高速运动机理,发现强降雨和孔隙水压力上升是王家湾滑坡的主要诱发因素,高速滑动主要由于滑坡处斜坡坡度陡、滑带抗剪强度快速损失所致。利用Surfer和ArcGIS软件处理基础数据,建立了滑坡三维模型,并基于有限体积法采用DAN3D软件模拟分析了王家湾滑坡整个运动过程,研究了滑坡启动后运动速度、滑移范围和堆积厚度,模拟结果与现场调查数据基本一致。

降雨诱发震后松散堆积滑坡的启动试验研究

通过不同降雨入渗形式和潜在滑动面倾角的滑坡模型试验,分析了强震后松散堆积体的降雨入渗过程及变形启动机理,研究认为:当降雨渗流至前缘孔隙水压力突增时滑坡启动,松散堆积体抗滑段土体的有效应力快速下降甚至局部液化是导致滑坡失稳的主要原因。滑坡启动时的临界孔隙水压力及临界位移量与主滑段滑面倾角呈负相关关系。滑坡中后部的变形具有渐变特征而前部的变形则具有明显的突发特征。最后在试验基础上分析建立了强震后松散堆积滑坡临界启动的地质-水文-力学机制模型,提出了识别预警指标。

考虑降雨条件的堆积体滑坡多场特征研究

重庆市西泉街滑坡于2007年7月中旬遭遇115a一遇的强降雨,导致滑坡产生明显的变形破坏现象,本文在滑坡实际勘察工作的基础上,基于饱和-非饱和渗流理论,考虑降雨入渗的影响,利用有限元分析软件Geo-Studio的不同模块模拟了不同降雨条件下滑坡稳定性的变化情况,进一步对不同降雨条件下滑坡的渗流场、应力场和位移场特征进行了综合分析。研究结果表明:(1)降雨作用下堆积体滑坡体内渗流场和位移场具有很好的相似性,即滑坡体内地下水流速矢量和位移矢量绝对值变化规律具有一致性;(2)滑坡前后缘的位移量与降雨强度和降雨历时均呈正相关性,且滑坡前缘位移量比后缘大;(3)大雨、暴雨和大暴雨持续作用下,XY向最大剪应力在滑坡前缘及前缘陡坎处集中,有局部产生滑动的趋势,而在特大暴雨持续作用下,XY向最大剪应力在滑带附近分布相对均匀,有整体产生滑动的趋势;(4)强降雨作用下堆积体滑坡模拟得到的变形破坏规律主要表现为滑坡前缘首先产生的鼓胀变形破坏牵引滑坡后缘产生拉张变形破坏,破坏规律与实际相符。

加卸载响应比理论应用于堆积层滑坡预报

加卸载响应比理论是一种用于研究非线性系统失稳前兆和进行失稳预报的新理论,目前主要用于地震预报方面。对将该理论应用于探索滑坡前兆和滑坡中期预报作了探讨。降雨是影响斜坡稳定性的外部因素中最常变化的因素,也常是滑坡的诱发因素。针对降雨在堆积层滑坡孕育、发生过程中的关键作用,以降雨变化作为加卸载手段,建立了降雨型堆积层滑坡的加卸载响应比预测模型,并以新滩滑坡为例进行了预报。结果表明,文中提出的加卸载响应比方法可作为滑坡预报的手段,且在某些方面它比常规预报方法更具优势。

降雨型堆积体滑坡渗流稳定性研究进展

从非饱和降雨入渗特性、堆积体滑坡稳定性评价方法、降雨诱发堆积体滑坡失稳机理三方面,综述了国内外降雨型堆积体滑坡渗流稳定性的研究进展。针对目前降雨型堆积体滑坡渗流稳定性研究中存在的不足,指出今后应明确降雨型堆积体滑坡的地质结构特征,深入研究渗流与径流的耦合机制及渗流地质结构力学参数的互馈耦合作用机制,加强降雨型堆积体滑坡的动态灾变机制研究,完善降雨型堆积体滑坡的安全性评价方法。

贵州省水麻坨滑坡的复杂运动破坏机制探讨

思南县水麻坨堆积层斜坡受多期强降雨影响,从2011年初开始相继出现地表开裂、墙体倾斜、地坪及墙体裂缝变形加剧等地质灾害现象,危及大同社区93户509人、房屋556间,给当地社会稳定带来了极大的负面影响。一旦继续遭受强降雨等不利因素的影响,滑坡可能会变形滑动。基于现场调查和室内分析,本文在明确滑坡区地质结构和地形条件对坡体渗流场产生重要影响的基础上,立足于当地气象资料,利用SEEP/W模块和FLAC 3D软件继续探究降雨工况下滑坡变形失稳的进程,初步阐述了多期降雨诱发该类推移式堆积层滑坡(H1)及其引发的次生牵引式滑坡(H2)的成因机理。研究成果表明,主滑坡受历史罕见的强降雨诱导开启失稳变形进程,但受制于地形条件,具有分段失稳、渐进破坏等特点。在滑坡长期蠕动变形过程中,多期降雨导致地下水位浮动变化,刺激滑体蠕变加剧。次级牵引式滑坡由于临空条件受主滑坡控制,其演化进程与主滑坡失稳变形表现出明显关联性和一定滞后性。推移式堆积层主滑坡受地形、地下水和荷载等因素影响,从滑带参数弱化到滑面蠕滑贯通需经历长期过程;而牵引式堆积层次级滑坡是由于关键阻滑体的缺失,导致坡体应力重分布产生的后退式滑动,一般历时较短。

云南鲁甸溶蚀堆积体滑坡研究——以龙头山镇葫芦桥滑坡为例

中国西南山区的可溶岩地区侵蚀、溶蚀谷地的溶蚀堆积体斜坡坡面露头看似完整,内部实则松散、透水且易滑。云南鲁甸县龙头山葫芦桥滑坡属于典型溶蚀堆积体滑坡,通过对其水文地质条件、工程地质条件和降雨等影响因素的分析,认为持续降雨和地震是该滑坡灾害发生的主要诱发因素。在取样测得岩土层物理力学参数的基础上,采用Geo-Slope软件进行稳定性分析。计算结果表明,该滑坡在天然状态下处于较稳定状态,稳定性系数为1.287;降雨、地震、降雨+地震三种工况下稳定性系数均小于1,处于不稳定状态。计算结果与该滑坡实际滑动状况相符,可为同类型滑坡的调查研究提供实例借鉴。

贵州省马达岭滑坡崩滑形成机制及堆积体稳定性分析

马达岭滑坡为典型的平缓反倾斜横向坡,其为"塌陷-拉裂-贯通"破坏模式,自2003年以来发生多期次崩滑,形成目前的崩滑堆积态势,对在建的都匀至香格里拉高速公路造成潜在威胁。在前人研究成果的基础上,通过现场工程地质调查与试验研究,从地层岩性、岩体结构、地下水作用、软弱夹层等方面分析了马达岭HP1滑坡崩滑形成的原因以及马达岭滑坡的形成条件及成灾机理,并采用渗流有限元与极限平衡分析联合求解的方式,模拟计算了在自然状态、降雨状态、地震作用和降雨联合地震作用4种工况条件下马达岭滑坡崩滑堆积体的稳定性,分析了降雨强度、降雨时长和地震作用对滑坡崩滑堆积体稳定性的影响。结果表明:(1)强降雨条件下滑坡崩滑堆积体将处于基本稳定至不稳定状态;(2)随着降雨强度的增加,滑坡的稳定性系数总体呈减小趋势;(3)随着降雨持续时间的增加,滑坡的稳定性系数将持续降低;(4)降雨联合地震作用极端工况下,滑坡的稳定性系数进一步降低,且竖向地震力对滑坡稳定性的影响远小于水平地震力;(5)都匀至香格里拉高速公路选线规避滑坡影响区是合理的。

贵州某厚层堆积体滑坡成因机理分析——以赤水市红星村滑坡为例

牛路口滑坡位于赤水市红星村习水河右岸,严重威胁了滑坡区下方的人员财产安全。通过对滑坡区气象水文、地形地貌、坡体结构特征等的分析,确定了滑坡的基本特征,判断了滑坡的成因机理。其成因机理主要为:在斜坡历史演变的基础上,降雨、地表水沿后缘裂隙、节理垂直入渗,导致岩土体力学强度降低,加上持续强降雨,地下水水位不断抬升,动水压力加大,加速了斜坡变形,最终形成推移式滑坡。针对滑坡的成因建议采取排水、减载、支挡等综合措施。

水打沟岸坡堆积体滑坡转化为泥石流的前期降雨条件分析

2010年8.13水打沟滑坡型泥石流危害严重,为此有必要分析研究滑坡起动条件及滑坡转化为泥石流的前期降雨条件,以便为预测滑坡型泥石流奠定基础。针对水打沟处地形地貌条件、地层岩性、地质构造条件和2010年8月13日的暴雨条件,从静力学和动力学角度分析了滑坡堆积体在强降雨条件下的起动条件及斜坡松散堆积体其失稳条件时的地表径流水深,得到了水打沟8.13泥石流形成前滑坡转化为泥石流时的前期降雨量、降雨强度及泥石流爆发时间等,可为经历过2008年汶川5.12大地震后的同类冲沟滑坡及泥石流预测、预防提供参考。