高速黄土滑坡的一种机理——饱和黄土蠕动液化

本文提出了高速黄土滑坡的一种机理——饱和黄土蠕动液化。文中列举了甘肃地区饱和黄土蠕动液化造成高速滑坡的实例,并从饱和黄土受力前后的应力条件及土体结构内部强度的变化分析了饱和黄土液化的机理。通过现场及室内试验得出剪切强度、剪切速度、饱和度及其它影响因素对液化程度的重要影响。提出了饱和黄土蠕、滑动液化导致高速滑坡的过程。最后,还讨论了高速滑坡及泥流的速度问题。     

京沪高速铁路饱和粉土液化特性试验研究

饱和粉土地基在动荷载作用下的液化问题是高速铁路抗震设计中重要的研究内容。为了能够定量地分析京沪高速铁路饱和粉土地基在加固前后的抗液化强度和地震时的变形特性,在室内对加固前后两种不同密度的饱和粉土进行了3组围压条件下一系列振动三轴液化试验。试验研究获得了两种不同密度饱和粉土的抗液化强度曲线、动强度及超静孔隙水压力的增长规律,为进一步分析饱和粉土地基在加固前后的液化变形特性提供了科学数据。     

地震荷载下辽西饱和粉土液化特性分析

地震荷载作用引起的粉土液化是路基抗震设计的重要问题。通过动三轴试验研究了不同围压、动剪应力条件下辽西地区饱和粉土的液化特性,并利用应变孔压模型对辽西饱和粉土路基进行了液化特性的数值模拟分析。结果表明:围压条件一定时,动剪应力与液化振次呈双曲线关系;抗震设防烈度为7度时,超越概率63.5%和10%的地震荷载不能使辽西饱和粉土发生液化,而超越概率2%时液化深度约为5 m左右,这为粉土路基抗震设计提供了一定的参考依据。     

用跨孔法测定的剪切波速度评价饱和砂土的液化势

多年来的室内研究和现场观察证明,饱和砂土的液化是和土的性质,作用于土上的初始应力,地震强度及共持续时间相关联的。以往都是从研究土的密度与地震应力之间的关系来预估砂土液化的可能性。例如,标准贯入试验和静力触探试验都是建立在贯入击数和贯入阻力与砂土的相对密度之间的经验关系的基础上的。西特(Seed)从理论上探讨了地震作用引起的     

饱和粉土液化后变形特性试验研究

利用多功能静动液压剪切三轴仪,进行了一系列饱和粉土液化后变形特性试验,研究了干密度和液化程度对粉土液化后变形特性的影响,并考虑试验动加载前小幅预振和不规则动加载对粉土液化后变形特性的影响。试验结果表明,液化后变形可由两段应变 和 组成。干密度越小, 越大, 段剪切模量越低;液化越严重 越大,不同液化程度对 段剪切模量影响很小;动加载前小幅预振和不规则动加载对液化后变形影响较小。提出了饱和粉土液化后变形模型,给出了模型参数的推导。验证结果表明,该模型的计算值与试验值吻合较好,说明该模型能很好地描述这种变形行为。     

考虑黏性的液化土中水平振动桩基桩顶阻抗研究

建立了三维黏性流体-桩-土体相互作用分析模型,对简谐激振水平动荷载作用下的液化土中桩基振动响应问题进行解析研究。将桩周液化土体视为黏性不可压缩流体,建立流体运动方程,利用亥姆霍兹分解和分离变量法并结合流体边界条件和桩-流体位移、速度连续条件及桩身边界条件,求得了黏性流体动压力及流体速度势解析表达式,从而得到桩身阻力表达式。用饱和多孔介质模型模拟饱和未液化土层,在已有饱和未液化土层振动响应解析解的基础上,推导得出上覆黏性液化流体,下层土体为饱和未液化土中水平振动桩基桩顶阻抗解析解。与已有的水中悬臂梁自由振动解析解对比,验证提出的模型解的正确性,最后分析了流体黏滞系数、桩长、桩土模量比对桩顶阻抗的影响。结果表明,忽略液化土体的黏性特征会高估桩基础桩顶的刚度阻抗,低估其阻尼阻抗。     

随机地震荷载作用下饱和粉土的液化特性

为了考虑随机地震荷载作用下饱和粉土的液化特性，研究了如何通过合理的地震响应分析确定饱和粉土层受到的随机地震荷载，进一步探讨了随机地震荷载作用下的动三轴试验技术，以及利用此种试验分析饱和粉土液化特性的方法。研究结果为形成判别饱和粉土层地震液化可能性的新方法提供了依据。     

基于变形分区确定某反倾岩质岸坡变形体锁固段

对处于蠕滑阶段的边坡而言,准确确定蠕滑段和锁固段是进行稳定性评价及演化趋势预测的基础和前提。以我国西南山区某水库型岸坡变形体为例,在综合分析岸坡工程地质条件的基础上,通过联合运用野外现场地质调查、地表位移监测、钻孔、平硐、深部位移监测、物探等多种勘察手段,查明了岸坡的结构特征,并分别对岸坡进行地表和深部变形分区。 在此基础上,结合当前稳定性现状,划分出岸坡蠕滑段与锁固段。结果表明:(1)岸坡在河谷下切过程中发生了弯曲倾倒变形,弯曲折断面深度为20～80m;(2)岸坡前部为蠕滑段,中部为锁固段,后部为拉裂段,具备滑移-拉裂-剪断三段式发育特征。研究结果可直接用于该岸坡变形体的稳定性评价,且对于同类型处于蠕滑阶段边坡的勘察手段及综合分析具有一定的借鉴意义。     

天津地区饱和粉土地震液化的试验研究

地震液化是导致地基失稳和上部结构受损的直接原因之一。通过对天津地区粉土进行原位取土以及现场原位测试分析,研究了粉土土质特点对液化判别的影响,并在动三轴试验基础上阐述了该区域粉土的动力特性和液化机制。结合原位测试方法比较了现有的地震液化判别方法,指出该区域粉土液化判别应考虑粉土成分特征的影响,并提出孔压达到围压的60%～90%,双幅应变达到4%可作为液化的判别标准。     

青海玉树“4.14”地震禅古山体斜坡失稳成因探讨

在分析滑坡体地质环境特征和失稳特征的基础上,分析其成因。禅古村斜坡高位山体稳定,不发育拉张裂缝;低位山体稳定性差,山腰发育大量拉张裂缝,坡脚山体发育大量剪出口。地震断裂带释放能量,表层碎石土在地震中液化蠕滑与下层基岩风化壳接触带形成滑面,导致山体失稳。     

地震诱发的高速远程滑坡过程中土结构破坏和土粒子破碎引起的两种不同的液化机理

本文的主要目的是探讨地震诱发的高速远程滑坡的液化机理。通过排水和不排水环剪的对比试验,以及对地震诱发的不同类型的滑坡实例的现场调查,考察了土结构破坏和土粒子破碎产生的滑动带液化的不同机理。土结构破坏引起的液化在滑坡发生时即可产生,而土粒子破碎引起的液化需要在滑动过程中产生。在此基础上提出了滑动带向滑体内的扩展模型,并分析了两种液化机理引起的滑坡体形态的差异。本文的独到之处在于揭示了土粒子破碎对高速远程滑坡的重要影响,强调了在滑坡灾害预测研究中必须同等重视滑坡体结构和土粒子易破碎性的调查分析。     

Downslope volume enlargement of a debris slide–debris flow in the 1999 Hiroshima, Japan, rainstorm

Following a heavy rainstorm on 29 June 1999, hundreds of slope failures occurred in granitic mountains in Hiroshima Prefecture, Japan. Among these events, a highly mobile landslide (termed the Kameyama landslide in this paper), which occurred in Kameyama area of Hiroshima city, was the most catastrophic, and was investigated in detail. The displaced soil mass from the source area of this landslide traveled about 300 m and deposited a volume more than 10 times as great as that in the source area. The landslide originated in and traversed a valley-shaped concave slope covered by pre-existing colluvial debris deposits. In addition, a spring was visible in the source area and very shallow ground water was observed in an observation pit dug in the source area. Thus, it is inferred that the ground-water table rose quickly during the rainfall, and that this rise triggered the slope failure in the source area. Based on a field survey along the landslide cross section, a possible explanation for the mechanism of the landslide was obtained: the displaced soil mass from the source area impacted the debris deposit in the path of the landslide, thus triggering liquefaction failure of the saturated part of debris. The original landslide and the liquefied debris then moved downslope as a single mass. To examine this assumption, ring-shear tests were performed on samples taken from the source area. Undrained ring-shear tests on the saturated samples showed that the sample is highly liquefiable, and liquefaction failure could have been triggered in the debris deposits by a very small impact from the displaced soil mass of the initial failure. In addition, laboratory tests simulating the impacts on the debris deposits at natural water content, i.e., unsaturated (at the survey time, 2 days after the failure) showed that although shear failure could be caused by the assumed impact force, the displaced soils stopped after a few centimeters displacement, indicating that existence of a saturated zone in debris deposits is prerequisite for this kind of failure.     

汶川地震中甘肃清水田川黄土液化的试验研究

2008年5·12特大地震中,位于甘肃省清水县郭川乡的田川村发生了饱和黄土的液化滑移灾害。本文首先在对田川场地进行考察的基础上,综合田川在汶川地震中的震害情况以及滑移区的地形条件,将该地区在汶川地震中的烈度进行了修正。其次对田川黄土进行了物性指标测试以及室内动三轴液化试验,根据试验结果,综合考虑产生液化所需的场地及土性条件、黄土的动强度和液化特性,对田川黄土液化灾害进行了分析,并采用反应分析的方法对其进行了液化判定。研究结果证明了田川黄土液化的事实存在性,为低烈度区黄土液化提供了新的震害依据。

     

Mechanism of a long-runout landslide triggered by the August 1998 heavy rainfall in Fukushima Prefecture,Japan

Heavy rainfall from 26 to 31 August 1998 triggered many landslides in Nishigo Village of southern Fukushima Prefecture, Japan. The Hiegaesi landslide, a long-runout landslide with travel angle of 11°, which occurred in loamy volcanic-ash/pumice layer and was deposited in a nearby rice paddy, was investigated. In an observation pit dug in the middle part of the landslide deposit, the sliding zone just above the deflected rice plants was observed, and it was confirmed that grain crushing occurred in the sliding zone. The triggering and sliding mechanisms of this landslide then were investigated by ring-shear tests in laboratory. For the triggering mechanism, one saturated naturally drained test (test A: torque-controlled test) and one saturated undrained test (test B: speed-controlled test) were conducted on the samples taken from the source area of the landslide. Even in the naturally drained test opening the upper drain valve of the shear box, a temporary liquefaction occurred. In the undrained test, excess pore-pressure was generated along with shearing, and “sliding-surface liquefaction” phenomenon was observed. The effective stress and shear resistance finally decreased to near zero. These results can explain the observed phenomenon of small friction resistance like a flow of liquid when the sliding mass slid out of the source area. For the sliding mechanism of the landslide in the rice paddy, saturated undrained test (test C: speed-controlled test) was performed on soil sample above the deflected rice plants. The apparent friction angle obtained in this test was 8°. In addition, the residual friction angle measured after test B and test C was the same value of 41°. Combining with the observation on the shear zone in the ring-shear box after test C, it is concluded that, during the sliding in rice paddy, the undrained shear strength of the soil layer itself mainly influenced the high mobility of the landslide, probably because the friction between rice plants and soils is greater than the undrained shear strength inside the soil mass.     

郑州黄河岸边开采地下水对大堤稳定性影响

通过对郑州市黄河大堤一线土体的沉降，压密固结，饱水砂土的地震液化研究，认为黄河大堤附近浅层地下水开采后所诱发的地面沉降，固结过程，不会对大堤造成危害，而饱水砂土的水位降低，还会减轻或消除地震时液化砂土现象，对大堤的稳定性有利。     

甘肃永靖黑方台4·29罗家坡黄土滑坡的特征

2015年4月29日上午,甘肃省永靖县盐锅峡镇黑方台滑坡高频发区的党川村罗家坡同一斜坡处连续发生了2次大规模黄土滑坡,总体积约65×10~4m~3,最大滑距630 m,摧毁14户居民房屋和3家工厂.通过现场详细调查、取样试验、1∶500地形测量、滑坡影像、视频等资料分析,对灌溉引发的罗家坡黄土滑坡的特征、滑动过程、形成机理进行了探讨.结果表明:第1次滑坡经过近2 a变形过程,整体突然失稳,高速远程滑动;第2次滑坡变形时间仅3 h,分块逐步滑动,滑动历时长而过程复杂,总体为低速远程滑动.高陡的地形和强度低、水敏感性强的土体是滑坡发生的基础,黄土台塬区长期农业灌溉是引发因素,大量水体入渗形成了20余米厚的饱和软弱基座,使抗剪强度降低,导致斜坡失稳滑动.黄土滑坡高速远程滑动的主要原因是滑坡剪出口位置高,滑动势能大,释放条件好,剪出口下部陡坡段为主要加速段;前方有开阔的滑动空间且有一定坡度、平缓的滑道;滑体底部饱和软弱黏性土在滑道上持续产生超孔隙水压力、液化等低摩阻效应,是远程滑动的润滑剂.同时,两次滑体间还存在冲击加速和能量传递作用.     

石碑塬滑坡黄土液化特征及其影响因素研究

石碑塬滑坡是1920年海原地震触发的大型黄土流滑,认识其破坏特征与发生机制对于黄土边坡长距离液化失稳机制的研究非常重要。对石碑塬黄土滑坡的调查和研究表明,饱和黄土或高含水率黄土具有很高的液化势和流态破坏势,在强震作用下,饱和黄土易发生液化或流滑。对石碑塬滑坡的7组原状黄土样品进行振动三轴剪切试验,并结合其微观特征分析,探讨了循环振动荷载作用下的饱和黄土孔隙水压力-应变增长模型,分析了振动液化过程中液化应力比与黄土粒度组成、土体微观结构参数及饱和度之间的关系。结果表明：黏粒含量越低,振动作用下饱和黄土孔隙水压力响应越快,液化应力比越低;黄土孔隙比越大,孔隙结构分形维数越大,液化应力比越低,振动液化后黄土孔隙分形维数降低,结构较液化之前更为致密;饱和度对黄土粒间胶结物质的赋存状态及黄土结构强度影响很大,同一土体饱和度越高,溶滤于孔隙水中的离子浓度越高,土体粒间接触点（或胶结点）越容易发生断裂,使得黄土结构强度降低,液化应力比降低。     

饱和砂土地震液化判别的可拓聚类预测方法

基于可拓学的物元模型和聚类分析原理,提出了饱和砂土地震液化判别的可拓聚类方法。选取地震烈度、震中距、砂层埋置深度、地下水位、标贯击数、平均粒径、不均匀系数和动剪应力比等8个影响因素,作为饱和砂土地震液化的评价因子,构建了经典域物元和节域物元。应用物元理论和可拓集合中的关联函数,建立预测模型,通过聚类分析得到饱和砂土地震液化的判别结果。实例研究表明,该模型能客观地反映砂土的液化规律,可拓聚类预测方法应用于饱和砂土地震液化判别是有效可行的。     

堆积层-基岩接触面滑坡的形成机理——以祖师庙滑坡为例

为了研究堆积层-基岩接触面滑坡的形成机理,以陕西省岚皋县广泛分布的堆积层-基岩接触面滑坡为研究对象,采用野外调查和数理统计的方法,总结了该类型滑坡的基本特征,并以祖师庙滑坡为例,借助室内试验和数值模拟手段,研究了堆积层-基岩接触面滑坡的形成机理。结果表明:1)堆积层-基岩接触面滑坡主要发育在坡度为20°~40°、下伏基岩为碎裂状结构的斜坡,多为浅表层滑坡;2)碎石土和堆积层-基岩接触面的内摩擦角随含水量增大而降低,堆积层-基岩接触面是斜坡变形破坏的软弱结构面;3)细颗粒物质的增加降低了堆积层-基岩接触面的内摩擦角,且细颗粒粒径越小,内摩擦角也越小,在饱和状态下降幅度越大;4)因细颗粒物质在堆积层-基岩接触面处聚集造成的强度降低和因水文地质条件改变造成的滑带土饱和是祖师庙滑坡主要的诱发因素。研究结果对揭示堆积层-基岩接触面滑坡的形成机理和地质灾害防治具有一定的指导意义。     

土坡失稳的有效降雨量研究

降雨易引起花岗岩残积土边坡失稳。在分析降雨对边坡土体含水率影响的基础上,通过饱和度和含水率的关系推求出土体从非饱和过渡到饱和的有效降雨量。结果表明：对土质边坡,并非所有的降雨都会引起边坡的失稳,降雨入渗使边坡土体从非饱和向饱和状态发展,当边坡土体饱和度达到一定程度的时候易产生边坡失稳;土坡存在饱和区和非饱和区的临界深度,降雨对边坡的影响即为使得该深度以上的土体从非饱和过渡到饱和的过程,须采取不同的抗剪强度来计算处于临界深度上下两部分土体的稳定状态。研究结果对确定土坡失稳的降雨量阀值、进一步认识滑坡失稳机制,对滑坡的预测预报具有理论及实际意义。