关键词： 金沙江   涉水滑坡   渗透特性   位移曲线   稳定性   预警判据  

摘要： 金沙江上游河段构造复杂、表生改造强烈、河谷深切、岩体破碎,两岸滑坡发育。该区域拟建10余个梯级水电站,目前除苏洼龙水电站已投入运行外,其余水电站均在拟建中,尚未蓄水。水库建成后库水位的大幅调整会使岸坡堆积体赋存的水文地质环境和受力环境等发生巨大变化,并对岸坡稳定性造成重大影响。本文在进行库区滑坡现场调查的基础上,归纳总结滑坡区的斜坡特征,对涉水滑坡（蓄水后）进行重点研究。通过开展室内外渗透试验及不同含水率条件下堆积体的直剪试验,对典型涉水滑坡堆积体的抗剪强度变化规律进行研究。以涉水滑坡在库水变动条件下的渗流、变形及稳定性变化规律为基础,提取滑坡失稳指标,建立单体滑坡的预警模型和判据。由于金上库区各梯级电站尚未建设完成,各堆积体滑坡尚未涉水,本次研究工作主要基于现场调查及数值模拟手段。主要取得了以下成果: （1）通过现场地质调查,对区内滑坡（正在变形）的发育分布规律进行综合分析。对滑坡类型、地形地貌、岩性及坡体结构进行统计分析,其中按否涉水统计存在34个涉水滑坡（29个堆积体,5个岩质）,17个非涉水滑坡。为筛选典型涉水堆积体滑坡进行研究,提供滑坡的分类依据及基本特征。 （2）选取涉水堆积体滑坡,开展现场单环渗透试验并取样进行室内达西渗流试验。对试验点位的渗透性强弱进行统计,发现金上库区涉水滑坡渗透性以良透水性为主,占调查总数的65.52%。 （3）现场采取堆积体滑坡土样开展不同含水率条件下的直剪试验,在水的作用下试样的抗剪强度及参数均出现了明显下降,其中含水率从天然增加至饱和后,抗剪强度下降幅度在30%左右。通过拟合手段发现c,φ值与含水率之间均可用幂函数拟合,具有以下关系c=151.2w-2/3,φ=46.9w-1/5。 （4）对29个涉水堆积体滑坡的滑面形态、涉水程度进行统计分析,结合库水作用效应及现场调查对典型涉水滑坡在库水变动条件下的潜在变形破坏模式重点分析。 （5）选择四个典型涉水堆积体滑坡建立数值模型开展流固耦合分析,研究在库水变动下的滑坡渗流变形及稳定性变化规律。在库水变动下四个典型滑坡展现出相似的变化特征。（1）在库水位上升时滑坡浸润线,呈现出向下弯折或者出现近似直线的形态;在库水位下降时,则为向上凸起或近似水平的形态。（2）滑坡位移曲线在库水升降阶段出现突然的增加或减小,会引起位移曲线切线角迅速增大;而在库水维持阶段位移曲线仅维持在一定数值近似呈水平状,切线角则较小甚至维持在零左右。（3）在库水上升阶段和正常水位维持阶段滑坡稳定性曲线整体上出现明显的下降（不同类型滑坡,在库水上升阶段局部表现出不同特征）,而在库水下降阶段以及水位维持阶段则出现明显的回升。通过上述规律,选取滑坡位移曲线切线角及稳定性系数作为研究滑坡失稳指标的数据基础。 （6）通过规律提取出涉水滑坡的失稳指标,以位移曲线切线角、稳定性系数及库水作用高度作为滑坡失稳评价指标。通过切线角判据对库水作用下滑坡的变形阶段进行划分,并结合“稳定性系数+库水作用高度”判据,利用整体加局部的思路对蓄水过程中滑坡的临界库水作用高度进行分级预警。

关键词： 滑坡堆积体   地下水位   变形机制   滑坡稳定性  

摘要： 为了对滑坡堆积体的变形机制进行研究,更有效地开展滑坡治理工作,以贵州剑河县东岭信滑坡堆积体为例,根据现场地质勘查、室内试验和排水隧洞施工揭露情况,探明了东岭信滑坡堆积体的地质条件;基于丰富的监测数据,综合分析了地表位移、地表裂缝、洞内裂缝和深部位移,探讨了滑坡堆积体的变形特征;采用数值方法,分析和评价了堆积体的边坡稳定性.研究结果表明:水库初期蓄水开启了东岭信滑坡堆积体的变形失稳进程,边坡进入蠕滑变形阶段;河水位上升与持续强降雨导致边坡地下水位抬升,激发边坡变形曲线呈阶跃式发展;边坡安全系数在汛前枯水期达到最高(1.14),在汛期末处于最低值(1.01).治理工作重点在于做好边坡的截排水措施,降低地下水位.

关键词： 堆积体滑坡   降雨入渗   地震作用   沟道下切   防护方案  

摘要： 位于西南山地堆积体滑坡常受到地震和强降雨的双重作用,查明此类滑坡变形破坏机理是地质灾害防治和风险防控的基础。文章的研究对象是鲜水河断裂带附近的炉霍县马居滑坡。研究表明,地震作用对位于斜坡地带堆积体滑坡体结构损伤明显,不但使滑坡整体稳定性下降,还促使坡体内裂隙大量发育,利于降雨入渗,进一步恶化滑坡的水文地质条件。强降雨形成的大规模洪水和泥石流下切坡脚沟道,牵引滑坡体整体向下。长历时强降雨入渗影响坡体稳定性,且在降雨结束后较长时间持续影响坡体稳定性。因此,对此类滑坡防治的对策应考虑坡脚防护和抗滑支挡设置。在对防治方案的有效性分析后,表明防护方案在极端条件下仍然能保障安全性,达防治和风险管控的目的。

关键词： 库水-冰雪融水联合作用   堆积体岸坡   冰雪融水入渗模型   物理模型试验   变形演化特征   变形破坏机理  

摘要： 2008年1月,我国南方地区遭遇了极端冰雪灾害,尤其以湖北、湖南、广东等中南部大多数省份受灾最为严重,导致很多市政基础设施、电力设施发生损坏以及岸坡边坡次生地质灾害发生。在全球气候异常变化的大背景下,极端冰雪气候出现愈发频繁,影响范围也愈为广泛。三峡库区是我国中南部受雨雪地质灾害影响较显著的区域,也是地质灾害频发的地区。针对库区滑坡等地质灾害的研究,以往工作主要集中在库水位升降及降雨作用下的地质灾害变形破坏机理、预测预报及防护等方面,而对于考虑极端冰雪条件下的库岸边坡变形失稳机制研究较少,同时,极端冰雪气候的出现加剧了库区地质灾害的失事后果,增加了认识与处置难度。因此,开展三峡库区极端冰雪条件下库岸边坡的变形破坏机制研究,有利于深化对库岸边坡地质的认识,支撑三峡工程长久持续发挥综合效益,服务库区经济可持续发展和国家长江大保护战略的实际需求。鉴于此,本文以国家自然科学基金重点项目《复杂条件下库岸边坡变形破坏机理及防护》(项目批准号:51439003)为依托,以三峡库区蓄水以后出现明显变形迹象的藕塘滑坡为研究对象,综合采用地质分析、室内试验(包括力学试验及物理模型试验)、数值模拟及理论分析等方法,开展了库水-冰雪融水联合作用对堆积体岸坡的影响效应与入渗机制、岸坡变形破坏地质力学机制及变形稳定计算分析等研究。主要工作及结论如下:(1)三峡工程蓄水运行以来,藕塘滑坡浅表层堆积体在库水和大气降水联合作用下,发生了较为严重的浅表层局部变形破坏;其中滑坡前缘东、西部强烈变形区域的稳定性受库水作用影响显著,后缘西侧局部浅表层堆积体的稳定性受大气降水入渗作用影响显著;滑坡体变形区域存在继续扩大的可能性,特别在极端降水条件下,会进一步加剧坡体变形破坏程度。(2)通过开展堆积体冰雪融水入渗物理模型试验及试样直剪试验,探讨了冰雪融水入渗影响深度、含水率及抗剪强度参数的变化规律,结果表明,堆积体变形与含水率增加速率有明显的相关性,岸坡变形破坏时累计冰雪融水量大小,决定滑移发生的规模;在冰雪融水入渗过程中,堆积体中矿物颗粒的软化和土体结构的损伤劣化,导致其抗剪强度呈先陡后缓的劣化趋势,建立了冰雪融水入渗堆积体抗剪强度参数劣化方程,从融雪入渗深度、含水率及力学参数角度揭示了堆积体冰雪融水入渗对物理力学参数的影响效应。(3)通过对度-日模型经验公式改进,建立了雪水当量B与堆积体表层温度T之间的定量关系,建立了堆积体在冰雪融水入渗作用下渐变渗流路径的多层水箱模型,阐明了堆积体在冰雪融水作用下的动态入渗特征,刻画了冰雪融水周期内冰雪融化量和冰雪融水入渗量之间的定量关系,揭示了堆积体冰雪融水入渗机制。(4)基于大型三维物理模型试验平台,开展库水-冰雪融水联合作用下的藕塘滑坡物理模型试验,结果表明,库水-冰雪融水联合作用下藕塘滑坡的变形破坏主要集中在滑坡前缘西侧和后缘西侧局部浅表层区域,其中滑坡前缘区域受库水作用影响更为显著,呈现出由前至后的牵引式变形破坏特点;滑坡后缘区域主要受降水作用(含冰雪融水)的影响,由后至前呈现出推移式变形破坏特点;岸坡变形整体表现为局部牵引和推移,先“牵引”后“推移”的时空演化过程。(5)针对藕塘滑坡,分别建立了局部浅表层牵引式和推移式变形破坏模式;其中牵引式破坏模式表现为岸坡前缘软化、塌陷→裂缝发育且出现塌岸→雪水沿着裂隙快速入渗→上部岸坡土体被“牵引”,变形加剧→多级弧形裂缝次序张开→滑面逐渐贯通;推移式破坏模式表现为岸坡后缘陡峭,在冰雪融水作用下,岸坡土体易于拉裂→冰雪融水入渗→土体软化→后缘沉降下挫向前推移→侧翼剪张雁列状裂缝形成→冰雪融水持续入渗→变形体前部出现鼓丘并挤压坡体向两侧扩散→整体形成后小前大的扇形变形破坏体。(6)开展了藕塘滑坡在库水、冰雪融水、库水-冰雪融水联合作用、地震等工况下稳定性计算,结果显示,除了在6级地震作用下,岸坡存在潜在不稳定滑面外,其余工况下,岸坡稳定系数在1.20以上,滑坡整体稳定性较好,但易于出现局部变形破坏,尤其在前缘西侧和后缘西侧区域,最大变形可达到24cm以上。藕塘滑坡稳定性计算分析与物理模型试验结果较为一致,进一步验证了分析结果的合理性。研究成果可为藕塘滑坡长期稳定评价与治理提供了的技术支撑,也为复杂条件下特大型滑坡的变形破坏机理分析提供了参考。

关键词： 局部稳定性   点安全系数   混合堆积体滑坡   稳定性分析  

摘要： 文中以沙坝2号大型堆积体滑坡为例,在研究实地工程地质特征、位移特征及位移监测实测资料等基础上,对滑坡的变形特征进行局部差异性分析,进而分析坡体的局部稳定性特征,并利用FLAC^(3D)建立地质力学模型,采用点安全系数法模拟分析该滑坡的力学行为,进行局部稳定性分析,使坡体的局部稳定性与变形特征相吻合。通过对沙坝2号滑坡的地质展开调查、现场监测和稳定性分析,说明滑坡的局部稳定性存在差异,点安全系数法可较准确地计算滑坡体的局部稳定性,也能综合表征滑坡的整体稳定性。

关键词： 滑坡松散堆积体   软弱围岩   大变形   隧道   施工技术  

摘要： 以云南文山州文山至麻栗坡高速公路上的大法郎隧道为研究对象,对隧道土质松散、开挖跨度大的软弱围岩堆积体地层,提出适用于此地层的施工方案及工法,包括加强超前地质预报及监测预警、优化施工工艺及支护结构体系,并采用小导管超前加固等;并对施工过程中出现的掌子面垮塌、隧顶地表塌陷、初支大变形、支护侵限、下穿暗河及高压电塔地表塌陷、支护侵限等一系列问题提出处治措施,为类似工程的安全施工提供经验。

关键词： 倾倒变形体   变形特征   演化机制   数值模拟   防治措施  

摘要： 随着社会经济的发展,人类工程活动范围不断扩张,大量岩质斜坡倾倒变形现象在水电、公路和矿山等边坡中被揭露和发现,引起了众多学者的关注。近年来,针对倾倒变形体的研究成果不断涌现,但研究对象多针对发育于纵向河谷的倾倒变形体,且大多发育于青藏高原东侧深切河谷上游,对横向河谷倾倒变形体研究相对较少。由此,本文研究的南洞子滑坡地处冀北辽西地区,为一处横向河谷发育的倾倒变形体。受前缘公路开挖坡脚影响,发生局部变形失稳,后采用削方减载+截排水沟方案进行应急治理,投入了大量的人力物力,治理费用高达2000余万元,但治理后其变形仍未得到有效控制,变形现象不断加剧,部分治理工程失效。因此对南洞子滑坡的倾倒变形过程和失稳机制进行研究是十分有必要的。本文从倾倒变形体的坡体结构、倾倒变形过程演化、倾倒变形力学机制、堆积体变形失稳机制和防治措施评价预测等多方面展开系统研究,具体研究内容如下:(1)利用钻孔数据和野外调查分析斜坡变形破坏的发育分布规律和坡体结构,进行工程地质分区。(2)运用自然历史分析法深入分析斜坡倾倒变形的演化过程、影响因素和力学机制。(3)研究滑带土的矿物成分、微观结构和不同含水率下力学强度,分析滑带土遇水软化特性。基于位移监测数据,研究坡体变形与降雨之间的关系,分析堆积体斜坡的变形失稳机制和影响因素。(4)采用数值模拟对斜坡在多次开挖过程及降雨工况下的应力应变和位移情况与监测数据进行比对分析,验证堆积体斜坡的变形失稳机制,基于变形情况对防治措施预期效果评价。得出如下结论:(1)发现斜坡岩体朝上游冲沟侧存在明显的倾倒变形现象,两侧边界分别受上下游冲沟控制。并根据钻孔揭露岩芯的岩层倾角、卸荷特征和风化特征等分级指标由外到内将斜坡岩体划分为坠覆体区(A)、强倾倒变形区(B)、弱倾倒变形区(C)和原始基岩区(D)。(2)从地质构造、地形临空条件、地层岩性和岩体组合等四个方面分析斜坡发生倾倒变形的影响因素,认为南洞子倾倒变形体的形成经历了卸荷回弹层间错动阶段、软弱基座压缩岩层弯曲拉张阶段、板梁根部折断阶段和切层蠕滑重力坠覆阶段,并对其力学机制进行分析。(3)对滑带土的遇水软化特性进行研究,发现滑带土中粘土矿物含量较高,力学强度具有明显的遇水软化特性。分析变形监测数据认为滑坡的变形与降雨的关系极为密切,变形程度总体为滑坡后缘侧大于前缘侧,并且后缘滑体发生变形的时间也早于前缘滑体。认为该斜坡的变形破坏机制为推移式,地质力学模式为蠕滑-拉裂。其变形失稳机制为:斜坡岩体多次开挖后出现应力松弛和局部应力集中现象,加剧了斜坡变形。并且由于斜坡岩体松散,风化程度严重,透水性好。斜坡的有效应力和抗滑力出现明显下降,致使堆积体沿着强倾倒底界滑动。(4)通过Flac3D软件分析斜坡在多次开挖和降雨工况下堆积体斜坡内部的应力应变变化和稳定性,通过数值模拟计算发现,堆积体斜坡天然条件下的整体稳定性较好,处于稳定状态,在降雨工况下,堆积体斜坡处于欠稳定状态。基于斜坡变形破坏特征,提出了抗滑桩+格构锚索联合支挡和双排抗滑桩支挡两种防治方案,通过综合对比,认为方案二的双排抗滑桩方案更为合理。

关键词： 高速远程滑坡   颗粒破碎   孔隙水压   耦合物质点法  

摘要： 高速远程滑坡常常会导致灾难性的后果,一直是岩土工程界的重点研究对象。不少学者对高速远程滑坡的变形过程、形成机理和影响范围进行了研究,然而对于大变形滑坡动力过程往往会涉及到颗粒破碎,孔隙水压等一系列复杂问题,孔隙水压对滑坡的启动及运动过程有着重要的影响,传统数值计算方法很难去考虑这类问题,而物质点法(MPM)在处理大变形情况(如高速远程滑坡)具有无可比拟的优势。鉴于此,本文基于滑动面颗粒破碎引起的孔隙水压变化的数学模型,结合传统物质点法(MPM)算法推导出了耦合孔隙水压的物质点法算法,开展了滑坡的运动过程数值模拟研究。本文的主要工作和最终成果如下:(1)介绍了土体颗粒破碎相关的工程现象、室内试验和数值模拟研究,这些研究表明滑动面上滑体材料在剪切过程中出现明显的颗粒破碎现象,使得滑动面孔隙水压上升,是造成高速远程滑坡发生的原因之一。(2)将考虑滑动面颗粒破碎引起的孔隙水压公式的数学模型引入物质点法(MPM)中,给出了相应的算法流程并编制了考虑颗粒破碎引起的孔隙水压耦合物质点法程序。(3)采用MPM方法对简易边坡实例进行模拟,对滑坡的破坏运动过程进行了详细分析,验证了该方法的有效性与准确性。在此基础上,采用耦合MPM方法对简易边坡实例模拟,分析了简易边坡在考虑颗粒破碎引起的孔隙水压的运动规律及其对滑动后的堆积形态的影响;(4)利用耦合MPM程序对深圳渣土场滑坡的破坏运动过程进行模拟,分析了滑动面颗粒破碎引起的孔隙水压上升效应对深圳渣土场破坏变形的范围、滑动面的形态、滑体滑动距离及堆积形态的影响规律。

关键词： 青杠坪滑坡堆积体   库水升降   抗剪强度   演化趋势  

摘要： 青杠坪滑坡为一巨型古滑坡,位于溪洛渡库区金沙江右岸,距坝址约15.5 km,受库水升降作用影响,滑坡局部于2014年4月24日复活,复活体方量约300×104 m^3,灾害使137间房屋及0.6 km乡村公路等毁于一旦,造成约500×10^4元的直接经济损失。鉴于青杠坪滑坡堆积体方量巨大,后期库水升降作用下堆积体可能进一步复活,将对当地居民的生命财产安全造成极大威胁,因此对该滑坡的变形演化趋势进行研究迫在眉睫,研究成果可为类似灾害的防治提供参考。为分析库水作用对滑坡堆积体的影响,以滑坡堆积体上角砾土的现场双环渗透试验和室内干湿循环试验为基础,运用FLAC 3D模拟库区水位升降作用下青杠坪滑坡堆积体变形演化趋势,研究结果显示:青杠坪滑坡表层堆积体平均渗透系数为6.94×10^-2 cm/s,为中-强透水介质;土体抗剪强度指标与干湿循环次数n存在一定量化关系,总体呈线性,但黏聚力与干湿循环次数略具二次函数关系,相比内摩擦角降幅大;库水位稳定于540、600 m高程条件下,坡体整体稳定,随着干湿循环次数的增加,坡体堆积体变形裂缝逐渐加大,稳定性系数不断降低。总体来说,库水升降循环次数达35次时,滑坡体消落带以上780~930 m高程范围及巨型块石上部的堆积体将发生滑动,青杠坪滑坡将再次复活。

关键词： 堆积体   泥岩   滑坡   渗流稳定性  

摘要： 为研究上部堆积体-下伏泥岩类典型滑坡在降雨和库水变动条件下的变形失稳机制,以澜沧江黄登水电站库区某堆积体滑坡为研究对象,在充分调查堆积体滑坡工程地质、水文地质条件的基础上,通过室内土工试验和SWCC试验获取了滑坡各层岩土体的基本物理力学性质、非饱和土水特性及参数,然后利用GEO-Studio软件模拟了该堆积体滑坡的变形失稳过程。研究发现:一般降雨工况下,堆积体内以垂直渗流为主,但是与泥岩接触带,由于其渗透性降低,使得饱和土层不断增厚并蓄积软化滑带,此时坡体稳定性系数为1.194;极端降雨工况下,堆积体内先发生垂直渗流然后转化为沿滑动带的稳定渗流场,滑带土饱水软化和沿下游的稳定渗透力双重做用下导致滑坡体处于临界失稳状态,稳定性系数1.09;综合现场调查结论认为,上部堆积体的高渗透性和下伏泥岩的低渗透性主导了堆积体滑坡的渗流变化过程,是导致滑坡失稳破坏的关键。