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。     

东南亚某水电站古滑坡复活机制研究

针对东南亚某水电站坝址区上游右岸古滑坡,通过钻探、地质调查及长期监测研究了滑坡地层特征、滑带特征及变形特征,并对古滑坡复活机制进行探究。结果表明:(1)坡脚卸载和强降雨是古滑坡复活的主要原因;(2)道路开挖导致应力场发生改变,滑坡沿浅表部第四系坡积物和板岩、砂岩接触面“复活”,向临空面产生蠕变变形;(3)古滑坡变形与降雨呈正相关,雨季高强度降雨期间位移与变形速率急速增大,旱季无降雨时滑坡基本处于稳定状态;(4)深部位移监测数据显示,古滑坡深部未见位移突变,降雨对深部位移基本无影响。     

工程开挖活动诱发堆积层滑坡变形机理及加固效果分析

位于川西高原雅砻江两河口水电站库区的杜米村移民安置点由于切坡建房,诱发后山斜坡强烈变形,威胁移民安置点和S220省道安全。首先,基于现场调查、测绘、钻探、槽探等勘查手段,查明了滑坡发育的工程地质条件和变形特征;通过对滑体和滑带土开展室内直剪、反复剪试验,以及对滑床基岩进行抗压强度试验,结合反分析,合理确定了滑坡稳定性计算参数。然后,采用有限元程序Phase2建立滑坡数值计算模型,模拟再现了滑坡在开挖前、开挖后、降雨后的应力、变形特征和稳定性变化过程,在此基础上分析了滑坡的变形机理。研究认为：不良的地形地貌、地质结构和地下水是滑坡发生的内在因素,坡脚开挖是滑坡变形启动的诱发因素,后期持续降雨入渗是滑坡变形加剧直至失稳破坏的直接因素;开挖导致滑体前缘抗滑力降低、滑带和开挖边坡坡脚产生剪应力集中是滑坡变形启动的力学机制,而饱水和持续剪切变形导致滑带土强度不断衰减接近饱和残余状态是滑坡变形加剧的本质原因;滑坡的变形破坏模式为牵引式蠕滑-拉裂。最后,采用有限元强度折减法对加固治理后的滑坡稳定性进行了计算分析。结果表明：天然条件下滑坡变形主要出现在桩后填土,降雨条件下变形范围扩大至强变形区,地震条件下变形范围进一步扩大至整个滑坡范围;三种工况下滑坡的稳定系数均能达到设计要求,表明加固设计方案和工程结构参数是合理的。研究成果可为类似滑坡工程案例的机理研究及防治提供参考。     

降雨诱发缓倾顺层滑坡机制离散元模拟

降雨在节理岩体的离散元模拟中有一定的局限性。文章提出一种等效渗流法模拟降雨条件下地下水向坡脚的渗流过程。以西南地区某顺层岩质滑坡为例,采用施加固定水头的方法,实现地下水在滑体内部的渗流过程,从而诱发滑坡形成。研究结果表明:(1)雨水入渗从坡顶向坡脚渗流,导致滑体内部空隙水压力升高;(2)斜坡受地下水渗流影响,坡脚首先发生变形并逐渐向上部呈阶梯状扩展。随渗流时间的延长,坡脚产生滑移,斜坡中上部和后缘出现拉裂,沿软弱夹层发生整体向河流方向滑动堆积形成堰塞湖;(3)滑坡形成的地质力学模式为"滑移-拉裂",滑体前缘运动至河流对岸形成前缘鼓丘,模拟结果与现场实际特征吻合。该方法可实现降雨条件下节理岩质斜坡中地下水渗流对滑坡形成的影响模拟。     

台风滑坡变形破坏机制模型试验研究

对温州市台风地质灾害分析,发现乔木类滑坡最为典型。以物理模型试验再现其演化过程,归纳总结变形破坏特征,分析台风引发裸坡和乔木类斜坡变形破坏现象的联系,再综合分析,初步得到台风滑坡的变形破坏机制。研究表明,坡体在强降雨作用软化后更易在台风与植被耦合下破坏。与一般类型斜坡变形破坏在诱发机制方面显著不同,台风对斜坡的作用主要包括暴雨的冲蚀、软化作用和大风的动力作用等。台风来袭时,当乔木根系在滑带之上则不利于斜坡的稳定,可能导致前缘小部分土体失稳。风振液化是以脉动风的反复循环荷载形式通过植被作用于根部土体,使土体液化,加剧植被的风倒和斜坡的变形破坏。将台风滑坡的变形破坏机制归纳为:暴雨冲蚀土体软化风的作用植被摇曳土体松动裂缝发展前缘土体失稳滑坡形成。     

降雨作用碎石土堆积层滑坡变形规律

降雨诱发碎石土堆积层滑坡十分普遍,野猫面滑坡则是典型的碎石土堆积型滑坡,也是三峡库区内距三峡大坝最近的特大型滑坡体,研究其在不同降雨条件下的变形规律具有示范性和实用价值。首先,在滑坡区域地质分析的基础上,研究了碎石土堆积层滑坡的组成结构;然后应用Modflow软件建立了滑坡地下水渗流场数值模型,对不同降雨强度和降雨历时条件下,降雨入渗补给地下水的规律进行了模拟;最后,运用FLAC3D软件对不同降雨工况条件下,渗流场变化引起的滑坡变形规律进行了模拟。研究结果表明:①野猫面滑坡碎石土堆积层表现为三层结构,上部为碎块石土,中下部为块石土、钙质胶结碎块石,下部滑面为碎石土和黏土夹碎石;②降雨强度和降雨历时增加均使滑坡地下水头抬升,在斜坡前缘临近库岸部分的水力坡度明显增大;③降雨作用下,滑坡位移量增加,变形由地表向深部、由前缘向后缘发展,在滑面处剪应变集中;极端大暴雨条件下,前缘存在整体变形区;④碎石土堆积层滑坡地表径流疏导与生态防渗可有效防治滑坡。     

关键影响因子作用下三峡库区堆积层滑坡分布规律及变形破坏响应特征

三峡库区崩滑地质灾害频发,堆积层滑坡是最常见的滑坡类型。在分析三峡库区145处库岸堆积层滑坡资料基础上,选取地形地貌、地质岩性和斜坡构造作为控制因素、降水和库水波动作为主要诱发因素,探究堆积层滑坡在上述关键影响因子下的分布发育规律及变形破坏响应特征,阐明内在机理,结果表明:(1)受区域地质构造和基岩地层岩性显著控制,滑坡发育频次和规模沿长江存在显著空间差异性;(2)砂页岩夹煤层岩组(SC)和泥灰岩与砂泥岩互层岩组(MSM)对库区堆积层滑坡危害最大,软岩、“软-硬”互层二元结构和水-岩(土)相互作用是主导滑坡发育的主要影响因素;(3)大多数滑坡涉水,主要发育在10°~30°斜坡上,前缘高程集中在100~175 m,受库水波动影响严重,岸别和斜坡结构对堆积层滑坡发育没有明显控制作用;(4)库区滑坡主要由降雨-库水下降联合诱发滑体前缘滑移-拉裂,引发牵引式滑坡,降雨与库水波动各自对滑体的影响格局和程度存在明显差异。以期研究成果为有针对性的库区滑坡总体防治提供一定的科学指导。     

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。     

都江堰市五里坡高位滑坡-碎屑流成因机制分析

2013年7月10日发生的四川省都江堰市中兴镇三溪村五里坡滑坡-碎屑流,属于典型的降雨型高位斜向层状岩质滑坡-碎屑流灾害。在前人研究成果梳理和进一步野外调查的基础上,分析总结了五里坡滑坡-碎屑流的成因及演化模式,并对五里坡高位滑坡在降雨作用下的后缘裂隙扩展判据和滑坡启动判据进行了定量计算。研究表明,五里坡滑坡的演化模式为后缘拉张裂隙形成→降雨作用下裂缝开始扩展→动、静水压力联合作用下斜坡沿泥质软弱层滑动→后缘拉裂槽形成→“7?10”强降雨诱发滑坡复活→滑体前缘临空崩落、加速→崩滑体沿沟谷铲刮、运移→堆积停止。从力学角度推导了前期降雨作用下滑体后缘裂缝自动扩展的最小深度、滑坡失稳的临界水头高度和临界降雨强度的计算公式,得出充满水的后缘裂缝在静水压力作用下开始自行扩展的临界深度为11.3 m;后缘裂隙贯通至滑带后,当五里坡斜坡体在后缘裂缝水头高度达到9.8 m时滑坡处于启动的临界状态。     

缓倾煤层采空区上覆山体滑坡形成机制分析

下伏采空区的缓倾斜坡,由于采空区大小、方位不同和斜坡结构特征的差异,多存在地表沉陷、拉裂、局部崩塌、滑坡等工程地质问题,常常会诱发大规模的地质灾害。马达岭滑坡发育于存在软弱夹层和煤层采空区的缓倾斜坡中,由采空区的破坏和降雨诱发形成,体积达190104m3。调查和分析表明,脆弱的地质结构和坡体下伏采空区的破坏是滑坡形成的主要原因,降雨的促进作用加速了滑坡的发生; 马达岭滑坡的破坏模式为塌落-拉裂-剪切滑移,滑坡的形成机制和发展过程可以分为以下3个阶段: 斜坡后缘拉裂阶段,滑面贯通阶段和滑坡整体破坏阶段。崩滑体崩解后顺着沟谷向下游流动,形成长1.5km的泥石流碎屑堆积区,淹没大量农田。     

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。     

贵州松桃长冲组滑坡形成机理分析CSCD

贵州省属于典型的岩溶山区,第四系覆盖层空间不均匀,具体表现在坡体前缘到中部浅表层为黏性土,后缘为碎石土,随着基覆界面的起伏在垂直方向上厚度差异大。近年来因气候变化异常,极端降雨、暴雨的天数增多,导致强降雨过后浅表层突发性的土质滑坡具有较强的群发现象。论文以贵州省松桃县大路镇和平社区长冲组滑坡为研究对象,通过实地调查、工程地质钻探、岩土试验以及FLAC3D软件模拟等手段,探究降雨前后该滑坡外形特征、岩土结构特征和变形破坏历程,以此来解析该类滑坡的变形破坏过程及发生机理。结果表明:(1)该滑坡为推移式滑坡,其特殊的地形地貌与地层岩性为滑坡发生提供内在因素;(2)降雨是滑坡的主要诱发因素,滑坡发生过程可总结为后缘饱和推压阶段-暂态饱和区扩散变形演进阶段-前缘破坏临空阶段-整体破坏阶段;(3)该滑坡发生的机理主要是在降水因素诱发渗透力变化与坡体重度变化共同作用下导致滑坡体失稳变形。该项探索能为我们更清楚的认识降雨型滑坡早期识别因子以及能够更好更快进行管控和治理提供一定的理论基础。     

成仁高速红层分布区开挖边坡变形特征及机制

四川盆地红层分布广泛,其特殊的工程特性常导致严重的地质灾害。通过分析成仁高速文宫连接线边坡的变形破坏特征,得出边坡在开挖和降雨的影响下破坏机制为蠕滑-拉裂。进一步用FLAC3D进行数值分析,显示开挖卸荷和降雨影响导致滑坡灾害,其后缘发生拉裂破坏,并引发滑坡前部发生剪切滑移破坏。针对该类型的边坡,开挖后应对路堑以上部分及时采取加固措施,避免降雨入渗软化土体,加剧滑坡变形破坏。      

延安北连接线黄土滑坡变形机制地质分析与模型试验研究

以延安北连接线黄土滑坡为例,通过现场实地地质调查、地质分析以及模型试验的方法对滑坡的孕育、发展变形机制进行分析,其中模型试验分不同阶段开挖、注水的方式来模拟现实情况的路基开挖及降雨工况。通过各工况综合分析以及工况单独影响权重分析,得到如下结论;(1)由坡脚开挖以及降雨综合影响的滑坡变形机制可大体归纳为:原始地貌-开挖卸荷-卸荷裂缝-降雨及地表水入渗-土体抗剪强度降低-土体软化形成滑带-坡体滑塌;(2)坡脚开挖为坡体致滑的潜在影响因素,坡体开挖形成的临空面高度对坡体稳定性起到一定的影响作用;(3)水是致使坡体发生滑动的直接影响因素,具有时间累积效应,因此,无论是对原边坡的工程扰动还是人为填方形成的具有潜在危险性的边坡,修建引排水系统显得尤为重要。     

顺层缓倾型水库滑坡稳定性物理模拟试验研究—以向家坪滑坡为例

深入研究顺层缓倾型水库滑坡的变形破坏规律、影响因素以及失稳条件, 以三峡库区向家坪滑坡为典型实例, 基于相似理论建立地质物理模型, 考虑水位升降、降雨(含汛期)等诱发因素, 通过监测滑坡模型的位移、土压力及孔隙水压力的时空演化规律, 掌握滑坡的变形特征和规律。结果表明:库水位上升, 坡体前缘不断被浸没, 致使土体结构松散, 前缘发生滑移式滑塌; 库水位下降, 其位移、土压力和孔隙水压力在坡体中部和后缘均无变化, 但前缘破坏范围扩大, 延伸至中部; 库水位的独立变动仅影响下伏滑床水位, 但当其与后缘的基岩裂隙水耦合作用时, 可改变滑床的承压水头; 汛期降雨较小, 对滑坡稳定性影响不大, 仅土压力和孔隙水压有小幅度的变化, 没有位移变形; 在暴雨作用下, 中部和后缘先后发生变形, 土体应力累积和释放。库水位下降时, 强降雨将改变坡体原始应力状态, 坡体产生微小变形; 在极端条件下向家坪滑坡发生滑动的可能性较大, 库水位的下降、暴雨和后缘水位相互耦合作用导致坡体变形破坏。研究结果可为库区地质灾害防治和减灾提供科学依据。     

降雨对多年冻土区浅层滑坡失稳的影响研究

近年来青藏高原多年冻土地区降雨量呈增大趋势,导致活动层沿多年冻土层滑脱,诱发的冻土浅层滑坡灾害严重影响区域生态环境和人类活动。冻土浅层滑坡失稳是渗流、温度和应力复杂耦合的过程,明确降雨条件下多年冻土斜坡水热力响应机制,揭示降雨诱发冻土浅层滑坡失稳的机理十分关键。基于冻土水热力耦合数值模拟方法,建立了仅施加气温变化的模型一和在气温变化基础上施加强度为9 mm·d^-1、持续降雨18 d的模型二,探讨了低强度、长时间降雨对多年冻土斜坡水热力演化的影响。结果表明：夏季雨水入渗对斜坡浅层温度场产生扰动,进而影响土体冻融过程,活动层以下有形成富水层的可能。雨水入渗导致融土饱和度大幅增加,水分渗流方向由竖直向下逐渐转变为顺坡方向。极限状态下斜坡位移分布在活动层,符合冻土浅层滑坡变形特征,降雨入渗数天后活动层位移有显著增大的趋势,最大位移所在位置向坡脚转移。降雨对斜坡稳定性影响显著,雨水入渗对活动层水热力产生持续影响,斜坡安全系数最小值出现明显滞后。研究结果为青藏地区冻土浅层滑坡灾害防治提供了科学指导。     

黄土-红层接触面滑坡的变形特征

黄土一新近纪红色泥岩接触面(简称黄土-红层接触面)滑坡是黄土地区分布最广、发生最频繁的滑坡类型之一.为了深入了解该类滑坡的形成机理,本项研究通过现场监测和室内物理模拟对一个正在变形的黄土-红层接触面滑坡的变形特征进行了系统的综合分析.野外变形和室内物理模拟试验一致显示,该滑坡将经历两个明显的变形过程:牵引式和累进式扩展变形;沿黄土-红层接触面的解体式块体滑移,同时伴随沿黄土古土壤层的局部滑移.滑坡变形由斜坡前缘崩塌牵引所致,块体滑移由前缘向后缘逐渐发展,滑面剪切破坏由中段向坡脚和后部两侧发展.进一步分析表明,该滑坡的变形特征主要受制于坡形、黄土结构和性质,尤其是黄土-红层接触面的产状和性质.降雨入渗改变斜坡岩土体的性质,进而影响该类滑坡的变形特征.此外,实验结果显示,开挖活动对斜坡变形的影响取决于开挖方式和开挖强度.     

延安市阳崖黄土边坡开挖破坏离心模拟试验研究

人工开挖是黄土地区滑坡形成的主要诱发因素之一,开挖导致斜坡一定范围内产生卸荷回弹和应力重分布,斜坡应力重新平衡的过程伴随着斜坡形变,甚至破坏。延安市宝塔区枣园镇阳崖滑坡为典型开挖诱发的黄土边坡,本文选取阳崖滑坡为地质原型,采用TLJ-500大型土工离心机对边坡坡脚开挖状态下变形破坏过程进行模拟试验,通过对模型控制点监测数据分析,研究边坡坡脚开挖前后坡体形变位移特征、坡体内部土压力响应特征以及边坡变形破坏机理。结果表明:坡脚开挖后临空面附近产生局部垮塌,其坡体位移、潜在滑移面以及拉张裂缝均由坡体前缘往后部渐进性变化发展。开挖后坡体内部产生明显的应力松弛,且越靠近开挖面卸荷效应越明显,开挖主要影响坡体的中前部分,对坡体后部影响较小甚至无影响,分析得知坡体变形破坏机理为典型的渐进后退式。