优势结构面控制的岩质边坡强震破坏机制研究

据统计,由地震所造成的损失中,地震所诱发的滑坡和崩塌造成的损失约占40%。对于地震作用下斜坡变形破坏的类型与机制,前人已有大量的研究和归纳,然而对此问题的数值模拟研究则少有涉及。四川省什邡市北部山区在512汶川地震中烈度达到11度,遥感解译出的地震诱发崩滑体地质灾害点达161处,其破坏机制主要有顺层-切层滑坡和滑移式崩塌2种形式。本文针对这一地区2种典型滑坡地质灾害,利用赤平投影图分析方法确定边坡的控稳优势结构面组合,在此基础上用离散元数值模拟软件对其失稳过程进行数值模拟计算,分析结果显示:第1种斜坡破坏类型表现为缓倾坡外层状结构斜坡在强震作用下,坡顶首先出现拉裂,斜坡中部的结构面发生剪切变形,随着斜坡上部拉裂面向中部不断延伸并贯通,滑体便从高位沿中部缓倾结构面快速剪出。这种斜坡的变形破坏力学机制为滑移-拉裂,其破坏方式为顺层-切层滑坡。第2种斜坡破坏类型表现为高陡块状结构斜坡在强震作用下,斜坡上部结构面首先被拉裂,发生松动,被切割的块体沿拉裂面底端缓倾坡内或水平的结构面向外产生剪切变形,并在持续地震力作用下不断向坡外运动,以翻滚、崩落的方式运动至坡脚。这种结构类型斜坡的变形破坏力学机制为拉裂-滑移,其破坏方式为滑移式崩塌。     

开挖和降雨耦合诱发滑坡机理分析——以四川万源前进广场滑坡为例CSCD

近年来人类工程活动和降雨环境耦合诱发的地质灾害事件频发,而耦合作用机制还待深入研究。文中以开挖和降雨耦合诱发的四川万源前进广场滑坡为例,结合前进广场滑坡地表位移及深部位移监测数据和降雨数据分析滑坡变形破坏特征和形成机理。研究表明:(1)前缘基坑的开挖是导致老滑坡复活最主要的原因,降雨起到了激发和加速作用;(2)前缘基坑开挖一方面为滑坡提供了良好的临空面条件,另一方面导致后方土体失去支撑,导致滑坡由前至后产生多级台坎状拉裂下错变形;(3)基坑开挖后,研究区长时间强-中降雨,地表水通过开挖导致的张拉裂缝进入坡体内部,一方面基岩裂隙水受大气降雨补给,导致部分非饱和土变为饱和土、承压水压力增大、有效应力下降,另一方面,部分地下水可能到达滑带,驱动变形发展。最终文中提出了由于斜坡前缘基坑开挖与降雨耦合导致滑坡的“基坑开挖-斜坡多级拉裂-集中降雨-滑带弱化-加速变形”演化过程机制。     

开挖和降雨耦合诱发滑坡机理分析——以四川万源前进广场滑坡为例CSCD

近年来人类工程活动和降雨环境耦合诱发的地质灾害事件频发,而耦合作用机制还待深入研究。文中以开挖和降雨耦合诱发的四川万源前进广场滑坡为例,结合前进广场滑坡地表位移及深部位移监测数据和降雨数据分析滑坡变形破坏特征和形成机理。研究表明:(1)前缘基坑的开挖是导致老滑坡复活最主要的原因,降雨起到了激发和加速作用;(2)前缘基坑开挖一方面为滑坡提供了良好的临空面条件,另一方面导致后方土体失去支撑,导致滑坡由前至后产生多级台坎状拉裂下错变形;(3)基坑开挖后,研究区长时间强-中降雨,地表水通过开挖导致的张拉裂缝进入坡体内部,一方面基岩裂隙水受大气降雨补给,导致部分非饱和土变为饱和土、承压水压力增大、有效应力下降,另一方面,部分地下水可能到达滑带,驱动变形发展。最终文中提出了由于斜坡前缘基坑开挖与降雨耦合导致滑坡的“基坑开挖-斜坡多级拉裂-集中降雨-滑带弱化-加速变形”演化过程机制。     

开挖和降雨耦合诱发滑坡机理分析——以四川万源前进广场滑坡为例CSCD

近年来人类工程活动和降雨环境耦合诱发的地质灾害事件频发,而耦合作用机制还待深入研究。文中以开挖和降雨耦合诱发的四川万源前进广场滑坡为例,结合前进广场滑坡地表位移及深部位移监测数据和降雨数据分析滑坡变形破坏特征和形成机理。研究表明:(1)前缘基坑的开挖是导致老滑坡复活最主要的原因,降雨起到了激发和加速作用;(2)前缘基坑开挖一方面为滑坡提供了良好的临空面条件,另一方面导致后方土体失去支撑,导致滑坡由前至后产生多级台坎状拉裂下错变形;(3)基坑开挖后,研究区长时间强-中降雨,地表水通过开挖导致的张拉裂缝进入坡体内部,一方面基岩裂隙水受大气降雨补给,导致部分非饱和土变为饱和土、承压水压力增大、有效应力下降,另一方面,部分地下水可能到达滑带,驱动变形发展。最终文中提出了由于斜坡前缘基坑开挖与降雨耦合导致滑坡的“基坑开挖-斜坡多级拉裂-集中降雨-滑带弱化-加速变形”演化过程机制。     

川藏公路茶树山滑坡特征及成因机制分析

通过对川藏公路茶树山滑坡地质环境条件的系统调查研究,分析了滑坡岩土体结构、边界条件、变形特征、影响因素,并结合3DEC数值模拟,对其变形破坏机制进行了深入的探讨。综合分析表明,滑坡位于活动断裂带内,后缘斜坡陡峭,岩体破碎,同时前缘为较厚的松散堆积体斜坡,在地震活动、降雨等影响因素的诱发作用下,滑坡成因机制主要表现为以下3个阶段:(1)倾倒拉裂阶段,滑坡受后缘地形及岩体结构控制作用较为明显,在坡体浅表层一定深度范围内出现较为强烈的倾倒拉裂变形带,产生倾倒-拉裂滑动;(2)蠕滑变形阶段,前缘松散堆积体在强大的自重推力作用下发生蠕滑变形;(3)前部"锁骨段"剪断,整体失稳阶段,滑坡前部锁骨段在自重推力及断层活动的持续影响下,发生剪断,控制后缘倾倒拉裂体稳定性的潜在滑面与前缘松散堆积体体内的剪切滑动面贯通,滑坡整体失稳。     

黄土-泥岩接触面滑坡的两种雨型模型试验

黄土边坡变形失稳机理研究对于黄土滑坡灾害防治具有重要意义。黄土-泥岩接触面滑坡作为黄土滑坡类型之一,研究人员已对其失稳基本过程与形成机理有较为清晰的认识。但对于其在不同降雨类型下,特别是强降雨条件下的变形破坏过程则有待进一步探讨。因此,本文对黄土-泥岩接触面边坡开展室内降雨模型试验,研究其在强降雨条件下斜坡变形破坏模式。试验设计连续强降雨和间断强降雨两种降雨条件,对比分析两种降雨条件下边坡雨水入渗规律及变形破坏模式。结果表明:在两种典型降雨模式下,雨水入渗速率由边坡前缘至后缘逐渐降低;在坡体表层,随着降雨由间断至连续过渡,入渗速率逐渐增加;在坡体深部,入渗速率受边坡结构影响;间断降雨下边坡呈现滑移-拉裂失稳;在连续降雨条件坡体则表现为蠕滑-拉裂破坏。     

软弱基座型斜坡变形破坏机制模拟研究

软弱基座型斜坡崩滑在我国西南山区及三峡库区是一种较为常见的地质灾害。下伏软岩在上部硬岩重力作用和外营力地质作用下产生压缩变形,向临空方向塑性流动,导致上部硬岩拉裂,进一步发展演变为崩滑。贵州某斜坡为一典型缓倾内软弱基座斜坡,上部为灰岩形成高度约150m陡崖,下部为厚度大于150m泥岩形成的缓坡。调查发现上部硬岩坡肩部位产生多条深大拉裂,坡肩局部发生过多次崩塌落石现象,斜坡变形仍在继续。本文采用有限元数值模拟和底摩擦物理模拟相结合的方法,分析了该斜坡坡体内应力、变形分布特征和发展过程,在此基础上研究软弱基座型斜坡的变形破坏机制,为软弱基座斜坡崩滑地质灾害防治提供理论支撑。研究结果表明,缓倾内具软弱基座的斜坡变形破坏机制表现为压缩（塑流）拉裂剪断三段式滑坡。     

间歇型降雨对堆积层斜坡变形破坏的物理模拟研究

为研究间歇型降雨作用下缓倾堆积层斜坡的变形破坏特征,以樱桃沟滑坡为例,进行了降雨作用下斜坡变形破坏的物理模拟研究。试验结果表明：前期降雨作用下坡体变形特征表现为前缘滑移沉陷、中部滑移、后缘沉陷、坡体裂缝生成,且前缘裂缝扩张明显,后期降雨作用下坡脚区域首先发生滑塌,然后依次向后缘传递发生逐阶滑塌破坏;降雨入渗易在基岩面上储存,形成暂态地下水位、高孔隙水压力区域和坡向渗流场,基岩面附近土体饱水时间长,软化程度高,抗剪强度弱化显著,边坡易沿基覆界面土层发生滑坡;坡体滑动易发生在降雨间歇期,触发特征表现为雨后坡体暂态饱和区水分和坡表积水持续下渗,导致地下水位上升滞后于降雨,造成坡体内浮托力、渗透力和孔隙水压力增大,有效应力降低,诱发滑坡。     

天水锻压机床厂滑坡变形破坏机制及形成演化

天水锻压机床厂滑坡(1.4×106 m3)发生于1990年8月11日, 滑坡体主要由次生黄土组成, 滑床为第四系黄土和新近系泥岩, 滑坡沿黄土-泥岩接触面发生, 属黄土接触面滑坡。通过野外调查和工程钻探对锻压机床厂滑坡变形破坏机制及形成演化进行研究, 结果表明, 该滑坡变形破坏方式表现为滑移-拉裂式, 受区内二元斜坡结构控制, 是在工程切坡和降雨、灌溉等诱发因素作用下形成; 其形成演化经历了高陡边坡形成期→滑坡孕育期→滑动面贯通临界期→滑坡启动下滑堆积期→滑坡复活变形期等过程。该滑坡目前处于欠稳定状态, 遇地震或强降雨等作用, 极有可能再次复活下滑。研究成果可为该类滑坡的防治预警提供理论依据。      

基于PFC3D的鱼鳅坡滑坡运动过程分析

以贵州省开阳县鱼鳅坡滑坡为研究对象,采用颗粒流离散元（PFC3D）对其破坏运动过程进行数值模拟。采用Ball-Wall建模方法建立滑坡模型,对滑坡不同关键部位颗粒进行位移、速度监测,阐明其破坏运动特征。结果表明,降雨为鱼鳅坡滑坡的直接诱发因素。该滑坡在破坏初始阶段以蠕滑变形为主,随着变形量的增加,滑坡体不断挤压坡脚,滑坡岩土体到达应力平衡极限,坡脚产生剪切破坏,并向上牵引发展,滑坡发生整体滑动,斜坡变形破坏模式为蠕滑-拉裂,按照力学条件为牵引式破坏。滑坡滑动最高时速12.4 m/s,最大滑移80 m,滑动阶段持续50 s。研究成果可为对该类滑坡影响范围预测,以及工程措施的制定具有一定的参考意义。     

基于InSAR技术的缓倾煤层开采诱发顺层岩体地表变形模式研究

贵州贞丰县某煤矿开采煤层以向斜缓倾的三叠系上统火把冲组（T3h）为主,与贵州省大部分煤矿开采的背斜反倾煤层不同,其采矿活动诱发的地面沉降和滑坡风险亦表现出不同的变形破坏模式(背斜反倾煤层易诱发倾倒崩塌、顺层缓倾煤层易诱发地面塌陷与滑坡)。论文利用升、降轨观测的共15期3 m空间分辨率L波段PALSAR -2 SAR为数据源,开展了多期地表变形D -InSAR测量,确定出变形发生的位置、范围与滞后时间。经实地调查验证,InSAR解算结果较好地吻合了矿区开采范围和地表破坏情况,证实了InSAR在煤矿区识别时序性地表形变的准确性。进而分解计算了地表三维变形,并通过与地下开采范围和过程的相关性分析,深化了对该地区缓倾煤层地下开采诱发的顺层滑坡变形模式的认识:（1）InSAR可以识别计算出采矿区地表变形的范围与沉降量,矿区变形在干涉影像中表现为以采空区地表为中心向四周扩散的圆环状变形条纹;（2）地表变形区域覆盖地下采空区上方及附近地表区域,根据地表变形情况与地下采空区范围计算出该地区上山边界角约70°、下山边界角约58°;（3）地下采空与地表沉降变形存在约30 d的时间滞后;（4）顺层地下采空引发的地表水平移动方向受地层产状、地表坡向共同作用,水平向为沿层面的顺层滑移与向沉降中心汇聚的合成运动结果;（5）沿层面的顺层滑移与地表坡度因素叠加造成采空区地表上山侧岩石受拉产生拉裂缝,下山侧则易产生塌陷坑及裂缝。     

南阳膨胀土渠道滑坡破坏特征与演化机制研究

为了解河南南阳地区膨胀土渠道边坡滑坡机制,基于南水北调中线工程南阳段19个滑坡的现场调研统计结果,选取南阳段TS105+400处右岸滑坡为典型实例,开挖探槽揭露滑坡内部结构,对该区膨胀土渠道滑坡的破坏特征及演化机制进行了研究。结果显示,该区滑坡多发生在 地层;边坡的稳定性受中上部土体中的垂直节理及坡脚充填强膨胀土的缓倾长大裂隙共同控制,滑动面由后缘陡倾裂隙及前缘缓倾长大裂隙组成。开挖卸荷导致垂直节理张开,垂直节理向下可延伸3 m以上,破坏边坡土体整体性,且充当水分出入边坡的主要通道;坡面以下深度4～8 m存在一个高湿度带,带内土体强度小,发育滑动面。气候造成的胀缩循环、开挖卸荷导致边坡垂直节理张开并向深部发展,对边坡土体的强度衰减作用明显,当垂直裂隙与前缘缓倾裂隙贯通后,发生强（久）降雨,裂隙充水软化,即诱发边坡失稳。     

2013年1月11日云南镇雄赵家沟特大滑坡灾害研究

2013年1月11日,云南镇雄发生滑坡,滑程近800m,堆积体积约40104m3,赵家沟村民小组60多间房屋被毁, 46人遇难。本文对旱季期间少遇的镇雄赵家沟特大滑坡灾害原因进行了现场调查,运用有限元法分析了久雨和采矿条件下滑坡失稳机理。从地质上,滑坡位于乌蒙山区常见的煤系地层区,上部为陡倾的三叠系中统灰岩、白云岩,中部为相对较陡的三叠系下统砂页岩地层,下部为平缓的二叠系上统页岩、泥岩地层,局部含煤,具有上硬下软的工程地质结构和上部富水下部隔水的水文地质结构,极易形成滑坡地质灾害。在地形上,形似靴状地形,上部陡峭地形导致山体易于失稳,而中下部开阔伸展良好的沟谷提供了远程的运动条件,较大的势能向动能的转化,容易形成高速远程滑动,造成严重的损失。可将滑坡区分成滑坡源区、铲刮与堆积区、滑覆成灾区3部分,其中,高速飞行的滑体直接滑覆了赵家沟村民小组数间民房,同时,其余抛散的滑坡体沿低缓沟谷部位液化滑动冲埋多间村民房屋,成为特大灾害发生的重要原因。有限元模拟结果表明:堆积层斜坡的地下水位上升,可使赵家沟滑坡稳定系数降低10%以上,说明对位于陡坡沟谷中的残坡坡积物来说,持久小雨也可触发滑坡失稳; 由于滑坡下部煤层较薄,顶板地层完整且距滑床厚达200多米,在20世纪60～70年代小煤窑开采情况下,对滑坡变形失稳没有明显影响。通过此次特大滑坡引发的社会问题,作者提出了加强特大地质灾害公共危机管理科学应对、加强煤系地层地区高速远程滑坡早期识别与风险管理和加强复杂地质灾害防灾专业知识培训的建议。     

万(州)-梁(平)高速公路K34～K59段滑坡成因分析

万(州)-梁(平)高速公路K34-K59段滑坡十分发育，是重庆境内滑坡灾害最为严重的一段。该区地质条件复杂，岩体中缓倾角结构面、软化夹层发育，在外界因素触发下，即可形成岩层向临空面松弛滑移的依附面。1999年12月-2003年9月，该路段发生滑坡灾害23处，增加工程投资2亿多元，对高速公路的建设造成很大的危害和威胁，并拖延了工期，给国民经济建设带来严重的影响和损失。文章依据工程地质勘察结果，从该滑坡的地质环境及变形特征分析，对其形成机制做了深入研究，为今后类似滑坡的防治提供参考。近年来，在高等级公路的建设中，线形要求严格，在山区及丘陵地区往往需要采用开挖方式通过，由于建设中的不合理工程活动，新滑坡的产生以及老滑坡的复活可能性大增。致使滑坡灾害日趋严重。通过对影响岩质路堑边坡稳定性因素分析，说明了这些影响因素与边坡稳定性的关系。文章认为特殊的地质构造及易滑地层的广泛分布，是滑坡大量出现的地质基础。大量降雨入渗，不合理的人为工程是滑坡的诱发因素。各种情况表明，在今后一定时期内，人类活动可能成为滑坡的主要影响因素。     

Formation and characteristics of the Xiaoba landslide in Fuquan,Guizhou, China

On August 27, 2014, a large-scale landslide occurred in Fuquan, Guizhou, China. This high-speed landslide caused considerable destruction; 23 people were killed, 22 were injured, and 77 houses were damaged. Field investigations, deformation monitoring, and numerical analyses have been performed to examine the characteristics and formation processes of this landslide. In the Xiaoba area, the slope showed a two-layered structure with a hard upper layer and a soft lower layer. Dolomite of the Dengying Formation in the slope front formed a locked segment controlling slope stability. Based on deformation and failure characteristics, the landslide is divided into sliding source area A and accumulation area B. The landslide is also divided into the following stages: bedding slip, tension cracking at the slope scarp, and the appearance of the locked section at the slope toe. Numerical calculations show that excavation led to maximum shear strain concentration along the interface of siltstone and slate in the middle of the slope, which became a potential sliding surface. Stress concentration and distribution of the plastic zone of the locked segment of the Dengying Formation dolomite occurred in the slope toe. Continuous rainfall caused the groundwater level to rise in the Xiaoba slope. The unfavorable geological structure was a determinant factor, and the combined effects of excavation and continuous rainfall were triggering factors that induced the landslide. The geomechanical mode for the Xiaoba landslide is sliding tension–shear failure.     

孟家山黄土—红层接触面滑坡破坏机理研究

本文以天水市孟家山滑坡为例，分析了黄土－红层接触面滑坡的发育特征，运用相似材料物理模拟试验，研究了“坡体蠕动－后缘拉裂－滑带由中部向两侧发展－剪出口形成－坡体突滑”的变形破坏机理。     

贵州都匀马达岭地质灾害链的自动化监测

贵州省都匀市马达岭地灾体自2003年起间歇发生小规模崩塌,2006年5月18日持续降雨诱发大规模滑坡。崩滑体产生的碎屑流被采空区内蓄积的老窑水卷携并铲刮沟道残坡积物冲向下游形成泥石流。该地质灾害由崩塌、滑坡以及次生泥石流所组成,呈现连锁反应,形成了崩滑流灾害链。以贵州省马达岭地质灾害链为研究对象,基于现场地质环境条件调研和地质灾害链发育规律研究,确定以雨量、相对位移、倾角、渗压水头、泥位、次声为监测指标,在崩滑体后缘和泥石流沟口部位分别布置了相应的自动化监测仪器,形成了集自动采集、无线传输、数据解析、分析决策和预警预报为一体的地质灾害链自动化监测系统。监测系统运行状况显示,该监测系统能够较好地反映该地质灾害链的变形特征,可为该地质灾害链的预警预报提供技术支撑。     

中等倾角岩层顺向坡滑坡发育特征及形成机制分析

中等倾角岩层顺向坡,受坡体结构和岩体物理力学性质控制,多存在变形、崩塌、滑坡等工程地质问题,常常会诱发大规模的地质灾害。该类斜坡潜在滑动面不直接出露地表,一般具有变形机制复杂、隐蔽性强和危害大的特点,是滑坡领域关注与研究的重点。拖担水库大坝左岸为一古滑坡,在水库扩建开挖过程中,诱发古滑坡体复活。在分析古滑坡工程地质条件的基础上,结合地质勘察和变形监测结果,研究了其变形特征及形成机制。研究结果表明:①左岸古滑坡具有岩层倾角“上陡下缓”、滑体底部存在反倾坡内的剪切破碎带、滑床岩体产生弧状弯曲的特点;②古滑坡体为一基岩顺层滑坡,滑动模式为“滑移（弯曲）—剪断”型,其变形破坏过程包括三个阶段:弯曲隆起阶段、滑移剪出阶段和扰动变形阶段;③该类斜坡变形破坏后,坡体易沿“上陡下缓”的椅型软弱层面发生二次滑动,滑坡控制关键是对下部变形区的保护。     

缓倾层状结构高陡采动斜坡变形特征研究

采空区深度、平面位置等控制缓倾层状结构采动斜坡的变形特征,直接影响采动斜坡整体稳定性。近年来,国内外学者针对地下采煤引起上覆岩体变形开展了大量研究,但目前采空区特征对斜坡关键位置的影响作用揭示还不够深入。贵州省发耳煤矿尖山营变形体是典型的缓倾层状结构采动斜坡,具有上陡下缓、上硬下软的特征。文章以发耳尖山营变形体为例,采用地质过程机制定性分析和数值模拟方法研究了多层开采与不同深度单层开采对斜坡变形的影响,揭示采空区宽度、深度及深厚比等参数对斜坡变形特征的影响。结果表明:多层开采导致斜坡坡脚破坏和整体塌陷,引起斜坡产生显著向坡外的水平位移,导致竖向位移远大于煤层开采总厚度;采空区跨越坡脚致使开采深厚比急剧减小,采动裂隙更易扩展至地表,是坡脚附近岩体产生破坏的重要因素;采空区宽度增大、多层采动会显著加剧斜坡变形,采空区深度增加可减小斜坡变形量值,但显著增加变形范围。在地形起伏强烈地区采煤,通过优化工作面布置,防止开采深厚比急剧减小、控制采空区宽度、避免重复采动以及开采更深部煤层对斜坡稳定性有利。     

大别造山带岳西县斜坡变形破坏演化模式

岳西县自然斜坡在地球内、外动力共同作用下,容易变形并遭到破坏,造成人员伤亡和财产损失,严重制约了当地的经济发展。通过系统的工程地质调查和浅表生改造理论分析,查明了岳西县斜坡变形破坏特征及其成因,并探讨了其演化模式。结果表明,岳西县不同岩组的抗风化能力和力学特性存在差异,斜坡发生地质灾害的机理也不相同。根据斜坡结构特征,岳西县滑坡分为全风化层滑坡、强风化层滑坡和顺层岩质滑坡: 全风化层滑坡的滑面位于全风化层中或全风化层与强风化层的分界线处; 强风化层滑坡的滑面主要发育于强风化层与中风化层的分界线处; 顺层岩质滑坡主要发育于片麻岩发育的顺向坡中。根据变形破坏方式,岳西县崩塌可分为滑移式崩塌、倾倒式崩塌和坠落式崩塌: 滑移式崩塌主要由一组缓倾坡外结构面和另一组陡倾(坡外或者坡内)结构面控制; 倾倒式崩塌主要由一组陡倾坡内结构面和另一组近水平发育的结构面控制; 坠落式崩塌主要由一组结构面陡倾或近直立发育的结构面控制。岳西县滑坡多发育于风化壳厚度较大、岩体较松散、结构面强度低的地区; 崩塌多发育于斜坡高陡、岩质风化程度低、结构面发育的地区。研究成果对岳西县乃至整个大别山地区地质灾害的研究及防治工作具有一定的借鉴意义。