二叠系炭质页岩软弱夹层剪切蠕变特性研究

以西南灰岩山区二叠系炭质页岩软弱夹层为研究对象,开展了原生软岩、层间剪切带和滑带3个演化阶段的矿物组成成分、微结构和不同正应力水平的剪切蠕变力学特性分析。结果表明：软弱夹层在演化过程中,矿物组分发生改变,黏土矿物含量在原生软岩中小于5%,层间剪切带中在5%～10%之间,滑带中大于10%。微结构由致密变得疏松,颗粒间连接力减弱;软弱夹层的蠕变位移和蠕变速率随着剪应力增加而增大,呈非线性关系。在相同剪应力条件下,蠕变位移和蠕变速率的关系为：滑带>层间剪切带>原岩。长期剪切强度逐渐降低,黏聚力的降幅大于内摩擦角,对时间的敏感程度较高。为受软弱夹层控制的层状基岩滑坡的发育发展过程、失稳机制研究提供了重要借鉴意义。     

重庆武隆鸡尾山滑坡视向滑动机制分析

重庆武隆鸡尾山山体为典型的斜倾厚层灰岩山体,其破坏模式不同于常见侧向崩塌-堆积层滑坡,属于真倾向滑移变形转为视向整体滑动的特殊失稳模式。在现场地质调查的基础上,从地层岩性、岩体结构、岩溶及地下水作用、软弱夹层等影响因素分析重庆武隆鸡尾山滑坡形成原因;根据滑坡破坏机制,基于关键块体控制理论,对鸡尾山滑坡进行三维稳定性极限平衡分析;利用三维离散元软件模拟鸡尾山滑坡的初始变形破坏过程,分析了鸡尾山滑坡不同影响因素条件下的视向滑动形成机制和变形破坏特征,并探讨了节理化和溶蚀岩体的参数取值。结果分析认为,在重力的长期作用下,鸡尾山山体初始沿真倾向方向滑移,沿岩溶发育的陡倾节理裂隙逐渐产生后缘及侧向裂缝,形成块状后部驱动块体,由于地下水等因素使软弱夹层软化,驱动块体下滑力增大,前缘阻滑关键块体内部应力积累,并最终沿强度较低的岩溶发育带发生剪切破坏,从而导致整体滑动;在进行滑坡稳定性极限平衡分析时,考虑实际的滑坡机制,将滑体分为驱动块体和关键块体分别进行力的解析,并以关键块体的安全系数代表滑坡的安全系数更加合理。数值模拟显示,软弱夹层强度降低、岩溶发育带剪切破坏后,滑体进入大变形阶段,表明关键块体控制和阻滑作用明显,软弱夹层强度降低是滑坡发生的关键因素。采矿形成的采空区对山体的影响主要是使上覆岩体压应力增大,但对滑体的变形无影响。     

青藏高原东北缘新近纪盆地内旋转-平推式滑坡聚集规律与机理研究

旋转平推式滑坡在世界各地的新近纪盆地内广泛分布,致灾风险极高。在现场调查的基础上,本文系统梳理了该类滑坡在青藏高原东北缘的空间分布和变形方式,通过取样测试与数值模拟计算,探讨了旋转-平推式滑坡近水平滑动带的变形机理。研究表明:(1)旋转平推滑坡集中于青藏高原东北缘新近纪泥岩盆地内,其活动强度受青藏高原隆升的影响,自高原腹地至边缘盆地,滑体体积逐步减小;(2)滑坡均由高黏粒含量、超固结新近纪泥岩组成,趋向剪胀、渐进性破坏。在河流的侵蚀塑造的近水平剪切应力环境下,薄层剪切带内摩擦角小于10°,剪切带内随机排列的黏土颗粒的逐步定向,呈现韧、脆性变形;(3)滑动带的蠕变、裂隙扩展与地下水的增湿加速材料的流变,滑面沿黏粒含量高、碳酸钙含量低的软弱层扩展。滑带内黏土矿物蠕变、裂纹的扩展,导致宏观变形逐步积累,剪切面逐渐形成,是滑坡变形的动力因素之一。     

三峡库区万州安乐寺滑坡滑带特征

安乐寺滑坡是三峡库区典型的缓倾角红层基岩滑坡, 对其滑带特征进行详细的研究有助于揭示缓倾角红层基岩滑坡的形成机制.宏观地质特征显示, 安乐寺滑坡滑带是侏罗系红层中灰白色泥岩(软弱夹层) 经挤压滑动所形成的, 擦痕指示最后一次滑动方向为100°.通过X射线衍射分析和红外光谱分析表明, 安乐寺滑坡滑带主要矿物成分为蒙脱石、伊利石、长石、石英等; 其特点是蒙脱石含量高, 并且滑动面上的蒙脱石含量高于滑带的蒙脱石含量.经扫描电镜观察, 滑带土微观结构以片状结构与定向排列结构为主; 显微擦痕发育, 并指示滑带曾发生过多次滑动.对滑带土的物理力学性质进行实验研究可知: 滑带土为中等膨胀性粉质粘土, 其抗剪强度低; 且吸水膨胀后, 抗剪强度大大降低.滑带土的这些特殊性质, 为安乐寺滑坡的滑动提供了物质基础.      

青海西宁—民和新近纪泥岩盆地菜子沟大型平推式滑坡形成机制研究

平推式滑移是西宁—民和新近纪盆地内巨型滑坡的主要运动形式之一,互助县菜子沟大型滑坡持续变形,威胁350多位村民的安全,致灾风险较高。论文基于滑体地貌形态、岩性组合特征与变形破坏过程的勘查,系统分析了控滑岩层的物质组成、水理特性与力学性质,探讨了新近纪泥岩结构、强度的耦合变化机理,进而解析了滑坡的平推运动机制,初步研究表明:(1)近水平的新近纪泥岩为菜子沟滑坡内的控滑岩层,古浪地震触发该滑坡沿着25 cm厚的软弱层出现首次平动,近期的变形受到汛期雨水入渗、远场地震动的影响;(2)西宁盆地新近纪泥岩为黏土岩,黏粒含量在21.84%~51.44%之间,滑带的形成是剪切局部化作用的结果,其渐进扩展受物质结构、应力环境与力学响应机制的控制,滑带选择黏粒含量高、碳酸钙的含量低、胶结力低位置扩展,其黏粒含量为63%~68%,碳酸钙含量为5.27%~4.12%,内摩擦角在6.8o;(3)菜子沟滑坡处于干旱地区,极端强降雨天气较少,地震惯性滑移和地下水的浸润作用、水解作用是滑坡现今蠕变变形的主要诱发因素,该过程还将持续。     

基于环剪试验的复活型低速滑坡活动机理

金坪子滑坡是距离金沙江乌东德水电站大坝下游最近的一处巨型滑坡,其Ⅱ区沿底滑带复活后已持续低速蠕滑超过百年,是乌东德水电站枢纽区最大的地质灾害隐患点。为弄清该滑坡复活后的长期低速活动机理以及再次加速蠕变破坏的条件,针对滑带附近土样的力学性质以及特征强度,通过不同剪切速率、不同黏粒含量以及不同应力条件的室内环剪试验进行了测试。研究结果表明,金坪子滑坡Ⅱ区复活后长期低速蠕滑的原因在于滑带土残余强度由初次破坏的负速率效应转变为强度与剪切速率成正比的正速率效应,滑坡的活动是滑带土黏性流变特征的表现。滑坡再次发生加速蠕变破坏需要克服一个比剪切带残余强度略高的峰值强度,否则受滑带土的黏性阻滞效应滑坡将长期处于稳定蠕变的状态。滑坡雨季运动较快的原因是降雨引起滑体容重的小幅度增加,导致低速蠕变活动加快,但不至于进入加速蠕变阶段。     

甘肃通渭“9·14”常河滑坡成因机理

2019年9月14日11时,受多日降雨影响,甘肃省定西市通渭县常家河镇小庄村发生大规模黄土滑坡,体积约800万m~3。滑坡造成部分农田、公路及阳坡大桥损毁,直接经济损失约2 347.2万元。在对滑坡现场进行大量地面调查的基础上,通过无人机航拍、现场测绘、走访调查和数值模拟等手段对滑坡的变形破坏特征进行了分析,并在此基础上探讨了其成因机制。结果表明:斜坡体是在震裂、蠕变、软化、水动力等多种条件下按照一定的先后顺序由稳态逐步演化至失稳;该滑坡的失稳演化过程和灾变机制可以概括为原始斜坡(黄土、泥岩二元层状结构)-地震触发(滑坡堆积体、坡体震裂损伤)-蠕变弱化(层间剪切带、裂缝和落水洞扩展)-降雨激发(滑带软化、泥化,水压力作用)-失稳滑动(滑面贯通)5个阶段;由于长期的蠕变和雨水的渗透冲蚀,坡体上的落水洞和地下暗河十分发育,且是控制本次滑坡边界的关键因素;滑坡后缘和前缘变形剧烈,中部变形相对稍弱,推断该滑坡为受地形及地下水作用控制明显的牵引-推移式复合滑坡。     

含软弱夹层库岸滑坡滑带发育特征研究

本文分析了巴东新城区巴东组第3段岩体中软弱夹层的分布特征、滑坡滑带的发育特征,结果表明巴东组第3段岩体中发育的滑坡滑带可与原岩中的软弱夹层对应,软弱夹层受构造剪切和地下水泥化作用发育成以碎石夹泥或黏土夹碎石为主的滑带.分析认为黄土坡滑坡、赵树岭滑坡的深层变形与巴东组第3段次级褶皱发育、层间劈理密集导致岩体破碎有关,而两...     

端部岩桥直剪破坏试验及断裂条件

以重庆鸡尾山岩质滑坡为代表的前缘“关键块体”型滑坡具有较强的隐蔽性,研究“关键块体”前缘锁固段岩桥的破坏性质对滑坡预警具有重要意义。以鸡尾山滑坡地质条件为基础,在岩样端部预制不同长度边缘裂缝,填入软弱材料,形成软弱夹层节理,在不同法向压力下进行直剪试验,分析了前缘端部岩桥的裂纹扩展规律、块体剥落特征信息和岩桥断裂条件,提出了临滑阶段剪应力变化率k值。试验结果表明：软弱夹层节理长度对岩桥破坏模式和块体剥落剧烈程度有重要影响,且端部岩桥越长,破坏前临滑阶段剪应力增速k值越小。端部岩桥破坏模式为剪切破坏、拉剪破坏和张拉破坏,且不同破坏模式决定了相同节理岩桥块体剥落的剧烈程度。岩桥块体剥落点与破坏点剪应力比值百分数平均值为79.5%～92.2%,且端部岩桥临滑阶段时间快慢依次为短节理慢、中间节理居中和长节理快。端部岩桥3种破坏模式满足一定断裂条件,且呈现出3个阶段和裂纹稳定扩展。通过本直剪试验研究揭示的端部岩桥破坏特征信息和断裂条件,可对前缘“关键块体”锁固段型岩质边坡失稳破坏评价提供理论依据。     

端部岩桥直剪破坏试验及断裂条件

以重庆鸡尾山岩质滑坡为代表的前缘“关键块体”型滑坡具有较强的隐蔽性,研究“关键块体”前缘锁固段岩桥的破坏性质对滑坡预警具有重要意义。以鸡尾山滑坡地质条件为基础,在岩样端部预制不同长度边缘裂缝,填入软弱材料,形成软弱夹层节理,在不同法向压力下进行直剪试验,分析了前缘端部岩桥的裂纹扩展规律、块体剥落特征信息和岩桥断裂条件,提出了临滑阶段剪应力变化率k值。试验结果表明:软弱夹层节理长度对岩桥破坏模式和块体剥落剧烈程度有重要影响,且端部岩桥越长,破坏前临滑阶段剪应力增速k值越小。端部岩桥破坏模式为剪切破坏、拉剪破坏和张拉破坏,且不同破坏模式决定了相同节理岩桥块体剥落的剧烈程度。岩桥块体剥落点与破坏点剪应力比值百分数平均值为79.5%～92.2%,且端部岩桥临滑阶段时间快慢依次为短节理慢、中间节理居中和长节理快。端部岩桥三种破坏模式满足一定断裂条件,且呈现出3个阶段和裂纹稳定扩展。通过本直剪试验研究揭示的端部岩桥破坏特征信息和断裂条件,可对前缘“关键块体”锁固段型岩质边坡失稳破坏评价提供理论依据。     

云南永善县上坝老滑坡复活机制及新滑坡稳定性分析

通过对永善县上坝老滑坡的地质环境条件的系统调查研究,分析了滑坡地层特征、滑带特征及变形特征,并对老滑坡复活机制进行了深入探究,在此基础上对新滑坡进行了稳定性评价。综合研究表明:(1)上坝滑坡为一个特大型的多级牵引式老滑坡,具有多期、多次逐级后退演化的变形特征;(2)老滑坡和新滑坡存在两类控滑带,即老滑坡的泥页岩软弱夹层滑带,新滑坡的表层松散碎石土与下伏似层状泥页岩接触带滑带;(3)地层岩性是老滑坡复活的核心影响因素,库区水位骤降是老滑坡复活的直接影响因素,降雨及其它条件对老滑坡复活有一定的影响;(4)稳定性结果分析表明,新滑坡目前处于基本稳定状态,受库区水位骤降影响,稳定性急剧下降。     

端部岩桥直剪破坏试验及断裂条件

以重庆鸡尾山岩质滑坡为代表的前缘“关键块体”型滑坡具有较强的隐蔽性,研究“关键块体”前缘锁固段岩桥的破坏性质对滑坡预警具有重要意义。以鸡尾山滑坡地质条件为基础,在岩样端部预制不同长度边缘裂缝,填入软弱材料,形成软弱夹层节理,在不同法向压力下进行直剪试验,分析了前缘端部岩桥的裂纹扩展规律、块体剥落特征信息和岩桥断裂条件,提出了临滑阶段剪应力变化率k值。试验结果表明:软弱夹层节理长度对岩桥破坏模式和块体剥落剧烈程度有重要影响,且端部岩桥越长,破坏前临滑阶段剪应力增速k值越小。端部岩桥破坏模式为剪切破坏、拉剪破坏和张拉破坏,且不同破坏模式决定了相同节理岩桥块体剥落的剧烈程度。岩桥块体剥落点与破坏点剪应力比值百分数平均值为79.5%～92.2%,且端部岩桥临滑阶段时间快慢依次为短节理慢、中间节理居中和长节理快。端部岩桥三种破坏模式满足一定断裂条件,且呈现出3个阶段和裂纹稳定扩展。通过本直剪试验研究揭示的端部岩桥破坏特征信息和断裂条件,可对前缘“关键块体”锁固段型岩质边坡失稳破坏评价提供理论依据。     

甘肃通渭“9·14”常河滑坡成因机理

2019年9月14日11时,受多日降雨影响,甘肃省定西市通渭县常家河镇小庄村发生大规模黄土滑坡,体积约800万m³。滑坡造成部分农田、公路及阳坡大桥损毁,直接经济损失约2 347.2万元。在对滑坡现场进行大量地面调查的基础上,通过无人机航拍、现场测绘、走访调查和数值模拟等手段对滑坡的变形破坏特征进行了分析,并在此基础上探讨了其成因机制。结果表明:斜坡体是在震裂、蠕变、软化、水动力等多种条件下按照一定的先后顺序由稳态逐步演化至失稳;该滑坡的失稳演化过程和灾变机制可以概括为原始斜坡(黄土、泥岩二元层状结构)-地震触发(滑坡堆积体、坡体震裂损伤)-蠕变弱化(层间剪切带、裂缝和落水洞扩展)-降雨激发(滑带软化、泥化,水压力作用)-失稳滑动(滑面贯通)5个阶段;由于长期的蠕变和雨水的渗透冲蚀,坡体上的落水洞和地下暗河十分发育,且是控制本次滑坡边界的关键因素;滑坡后缘和前缘变形剧烈,中部变形相对稍弱,推断该滑坡为受地形及地下水作用控制明显的牵引-推移式复合滑坡。     

永泰县旗山滑坡深部位移监测分析

有效防治旗山滑坡,在主剖面前、中、后位置布设测斜管,进行深部位移监测。位移数据分析结果表明,滑坡演化呈现后缘倾倒拉裂、中部推移剪切和前缘锁固失稳三个阶段,目前处于中部推移剪切阶段,急需滑坡工程治理;主滑面为砂土状强风化岩软弱夹层,目前滑面部分贯通;持续强降雨后深部位移明显,对滑坡稳定影响显著。     

“8.12”山阳滑坡视向滑动成因机理

笔者在对"8.12"山阳滑坡分离界面特征、滑坡结构特征与剪出口特征分析的基础上,通过与重庆武隆鸡尾山滑坡成因机理的对比分析,从滑坡的陡倾层状斜向结构、滑坡体倾向阻挡、视向临空条件、驱动块体下滑以及前部相对稳定块体阻滑等5个方面总结了山阳滑坡产生视向滑动的成因机理。在此基础上,结合山阳滑坡视向滑动剪出后的高速远程运动特征与滑体结构分布特征,将滑坡的整个运动过程划分为视向剪切滑动区、整体滑动堆积区、碰撞折返堆积区以及前部碎屑抛洒区。     

巨型蠕滑滑坡滑带土特征强度特性试验研究

金坪子滑坡是一个位于金沙江右岸、上距乌东德水电站约900 m、总体积约6.25×108 m3的具有典型蠕滑特点的滑坡。为了进一步弄清控制该滑坡活动模式的内在机理,通过不同黏粒含量下滑带土的反复剪切试验,研究了滑坡滑带土的残余、峰值强度特性,以期为同类滑坡的防护和治理提供参考依据。研究结果显示,随着黏粒含量的增加,滑带土应变软化现象更加明显;而滑带土残余强度、峰值强度随着黏粒含量的增加,呈现非线性降低规律,但降低幅度随正压力的增大而增大;同时,残余内摩擦角、峰值内摩擦角与黏粒含量存在良好线性负相关关系,而残余黏聚力与峰值黏聚力随黏粒含量增加呈波动性增大,但在黏粒含量40%处出现一定降低幅度。关于黏聚力的波动性降低趋势,究其原因可能在于黏粒周围强结合水的分布对滑带土强度特性,尤其是黏聚力存在临界影响。本文数据和结论对金坪子滑坡的防护和治理以及不同粒径下蠕滑滑坡失稳演化进程有重要的借鉴意义。     

蠕动型滑坡滑带土蠕变特性研究

蠕动型滑坡表现为长期缓慢的变形响应,其演化过程和稳定性受到滑坡滑带土蠕变性质的控制。选取三峡库区典型蠕动型滑坡马家沟滑坡为研究对象,针对该滑体滑带土原状试样开展大尺寸三轴蠕变试验,研究滑带土试样在不同围压和应力水平下的蠕变规律,并进一步采用等时曲线法确定滑带土长期强度与常规强度的差异。研究结果表明,马家沟滑坡滑带土具有典型的稳定蠕变材料特性,蠕变阶段可分为衰减蠕变和稳定蠕变2个变形过程,其变形趋势与滑坡宏观变形演化具有较好的一致性;滑带土绝对蠕变量和稳定蠕变阶段的变形速率均与轴向应力值呈正相关,而衰减蠕变阶段的持续时长随着剪应力水平增加基本呈线性增加。滑带土长期强度参数与常规强度参数比较,其长期黏聚力c值和长期内摩擦角?值分别下降24.8%和22.4%。     

酸雨对重庆武隆鸡尾山滑坡滑带页岩物理力学性质的影响

为了研究酸雨对重庆武隆鸡尾山滑坡滑带页岩物理力学性质的影响,在鸡尾山滑坡滑源区滑面向下游延伸处取样,制成粉末和块体试样,在实验室内使用pH为3的稀盐酸溶液浸泡,测试其物质成分的变化。结果显示:页岩与稀盐酸溶液作用的过程中有较为明显的钙质出溶现象,这一反应在粉末中发生的速率更快。测试从鸡尾山滑坡坡脚流出的泉水的离子成分,结果显示相对于酸雨,泉水中钙离子浓度显著增高,进一步证实滑带在酸雨作用下钙质出溶现象较为显著。钙质页岩中方解石成分的溶出,导致滑带强度减小。     

三峡库区黄土坡滑坡I号崩滑体成因

黄土坡滑坡是三峡库区4个大型滑坡之一,因其典型性和重要性,"长江三峡库区地质灾害研究优势学科创新平台"在此建立了巴东野外大型综合试验场.野外试验场隧洞群揭露滑坡结构,有助于深入认识和研究黄土坡滑坡的地质结构特征和成因机制.通过试验隧洞开挖揭露黄土坡滑坡临江I号崩滑体特征发现:(1)临江I号崩滑体滑床基岩普遍发育层间剪切软弱夹层;(2)主隧洞与Ⅲ号支洞揭露滑体特征表明,滑体物质组成为棕红色泥岩、粉砂岩碎石土,灰色泥灰岩、灰岩碎石土,各类破碎岩层,滑体内潜水丰富,渗水量较大;(3)试验隧洞揭露滑带具有多层位顺层发育特征,平面范围与前人勘察成果较一致,厚度在不同剖面处存在较大差异;(4)深部钻孔监测资料显示,在土层与基岩面及层间剪切带均有蠕滑位移.分析得出:临江I号崩滑体是在重力和构造应力作用下顺多层软弱夹层、土层与基岩面发生蠕滑变形形成的,具有多层滑动面.     

青藏高原东北缘新近系盆地内旋转-平推式滑坡聚集规律与机理研究

旋转平推式滑坡在青藏高原东北缘地区集中分布,论文系统梳理了该类滑坡的分布特征、几何应变模型,结合室外调查、试验与数值模拟计算,探讨了近水平滑动带变形的动力机制。研究表明：（1）旋转平推滑坡集中分布于东北缘上新世泥岩盆地内,其活动强度受到青藏高原隆升过程的影响,自高原腹地至边缘盆地,滑体体积逐步减小。巨大型滑坡群集中于黄河水系上游地区;大、中型型滑坡群分别集中于下游地区;（2）旋转平推滑坡均由高黏粒含量、超固结上新世泥岩组成,河流的侵蚀是近水平剪切应力形成的控制性因素。在水平应力作用下,超固结泥岩趋向与膨胀,表现出剪胀、渐进性破坏。薄层剪切带呈现韧、脆性变形,区域内随机排列的黏土颗粒的逐步定向,表现出低于10o的内摩擦角。（3）滑动带的蠕变、裂隙扩展与地下水的增湿加速材料的流变,滑面选择粘粒含量高、碳酸钙的含量低的软弱层扩展。滑带内粘土矿物蠕变、呈粘滞性流动,导致宏观变形逐步积累,并逐步出现剪切面、裂纹的扩展,是滑坡变形的动力因素之一。