平推式滑坡中底滑面承压水渗流形式对其稳定性的影响

研究平推式滑坡中承压水渗流形式对滑坡稳定性的影响,有利于准确评价斜坡稳定性,对此类滑坡的成灾机制研究具有重要的理论指导意义。基于承压水渗流宽度变化规律,将平推式滑坡中底滑面承压水渗流形式分为辐射流和非辐射流。依据不同的渗流形式,构建了相应的平推式滑坡分析模型,结合地下水向河渠稳定运动相关理论,推导了不同模型中承压水的水头线方程和滑面上扬压力的计算公式,提出了扬压力的3种分布形式,并对平推式滑坡启动判据进行修正,最后结合滑坡实例分析了不同渗流形式对滑坡稳定性的影响规律。     

平推式滑坡启动判据的修正

对平推式滑坡启动判据的传统研究往往忽略滑块后缘的静水压力沿滑面法向的分力及承压水作用的具体范围,因而导致计算结果不准确。通过对平推式滑坡进行全面的受力分析,同时引入了承压水作用范围的概念,最终推导出修正后的平推式滑坡启动判据公式。将所得的修正判据应用于模型试验的结果分析,发现修正方法计算结果比传统方法大6.0%～15.5%,更加接近于试验观测值,验证了修正判据的准确性。同时对平推式滑坡启动临界水头的模型试验结果和修正计算值之间的差异进行了机理分析：当边坡模型滑动面倾角小于等于8°时,渗流的时滞性和渗透层的不均匀性导致启动临界水头实测值大于修正计算结果;当倾角大于8°时,模型稳定性随试验时间增加而逐步降低,导致启动临界水头实测值小于修正计算结果。     

平推式滑坡多级拉陷槽形成过程及成因机理分析

通过对中江县冯店垮梁子滑坡的现场调查和室内物理模拟试验研究,发现滑坡滑动过程中存在诱发次级拉裂缝产生甚至贯通的现象,结合滑坡的变形历史迹象,进行受力分析,论证拉裂缝产生形成过程及位于拉裂缝间滑带局部贯通现象,提出U形槽模式多级平推式滑动理论; 对比宣汉天台乡滑坡已有对多级平推式滑坡研究,针对多级平推式滑坡后缘多级拉陷槽的形成过程和成因机理进行分析,提出多级平推式滑坡存在牵引后退式和推动前进式两种不同启动和运动模式,就两种模式各自岩性组成、构造裂隙发育情况、启动水头、启动速度、及多级滑动启动水头变化对比分析,建立地质力学机制模型。     

金山坡板梁状平推式滑坡成因机制分析

以四川省泸州市纳溪区金山坡滑坡为典型案例,通过详细调查和分析解剖,提出板梁状平推式滑坡的成因机制。板梁状平推式滑坡在平面上呈扁长矩形,纵向长度小于横向宽度,剖面上呈板梁状。该类滑坡主要发生于由近水平巨厚层砂岩和薄层泥岩构成的斜坡陡崖附近,坡内存在一组平行于坡面的长大陡倾结构面。在强降雨条件下,雨水迅速充填平行于坡面的张裂缝,至某一临界高度后,强大的静水压力将外侧岩体整体平推出去,形成平推式滑坡,此后随着裂缝内水头的骤降,滑体很快自行停止滑动。在较系统地调查并研究形成该滑坡所具备的岩性条件、坡体结构条件、裂缝储水条件以及强降雨触发条件的基础上,针对板梁状平推式滑坡的后续变形破坏模式,提出加强截排水,采用锚索和抗滑桩的工程治理措施。     

红黏土斜坡平推式滑动物理模拟研究

平推式滑坡大多发生在岩质斜坡中,土质滑坡由于渗透性较高、低密度和高孔隙比的物理性质,很少发生平推式滑动。然而工程实践表明,具有特殊地层结构及水文地质特性的红黏土斜坡,由于其低渗透性、胀缩性和裂隙性,也可能发生平推式滑动。基于凤冈滑坡为地质原型进行物理模拟试验,分析承压水作用下红黏土斜坡在不同坡比、不同密度条件下平推式滑动的特征。结果表明:强降雨入渗等因素导致的地下水水位上升,渗透到达土-岩接触面,在坡体内部形成承压水,坡体产生拉裂,当地下水水头达到临界水头,斜坡发生平推式滑动;坡体承压水的分布主要受到地下水水位、后缘水头高度、土体密实度、坡比及上层土体渗透性的影响。这为该类土质斜坡的判释提供了一个新的方向。     

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。     

岩质顺层滑坡的运动灾害性模拟试验研究

本文根据峡谷区滑坡的运动条件,对于岩质顺层滑坡的运动灾害性进行了系统的模拟试验研究。并在理论上进行了系统的分析,推导出了峡谷区岩质顺层滑坡运动灾害性的预测公式。计算结果表明,理论分析与试验结果相吻合。最后,作者讨论了鸡扒子滑坡的运动灾害性。     

暴雨和地震触发滑坡滑速计算

通过对常用滑坡滑速计算公式推导过程及其使用条件的分析,阐明了常用的计算公式不能适用于暴雨和地震触发型平缓滑坡的滑速计算.同时,根据这类滑坡产生的力学机制,抓住其主导因素,对平推式滑坡采用能量守恒和动量守恒定理推导出滑速计算公式,对地震触发型滑坡还推导出考虑地震作用的等效摩擦系数.     

二维滑坡滑距预测

本文基于Kyoji Sassa滑坡运动模型的假设,即运动的滑坡满足牛顿流体运动方程,滑体内只存在侧压力,滑坡体积保持不变,能量损失只产生于滑面处的滑动摩擦,推导了二维滑坡运动模拟微分公式。将微分公式转化为差分公式,用Visual Basic语言编写出二维滑坡运动模拟程序。以陕西省延安市延炼原油山黄土滑坡为例,根据滑前地形,通过现场钻探揭示滑面,选择滑带土残剪试验测得的残余摩擦角作为视摩擦角,进行滑动模拟,结果与实际滑坡接近。最后以此滑动模型预测该滑坡南侧不稳定斜坡滑动的距离,对边坡滑动破坏后的危害范围做出预测。本文为滑坡滑距预测提供了一种简单、适用的方法。     

平推式滑坡中承压水的敏感性研究

研究平推式滑坡中承压水的作用范围,有利于准确评价斜坡稳定性,对平推式滑坡的成灾机理研究和灾害防治具有较好的指导意义。平推式滑坡中岩层倾角α较小,在承压水作用范围分析时通常忽略了岩层倾角的影响。基于地下水向河渠运动相关理论,考虑岩层倾角,建立平推式滑坡地下水渗流分析模型,推导出承压水作用范围L₁新的计算公式,详细计算分析了不同透水层参数下L₁对α的敏感性,并提出了敏感倾角的概念。计算结果表明,α对L₁影响显著,这种影响程度与透水层厚度、渗流量、以及渗透系数密切相关,透水层厚度越大,α对L₁的影响越显著;同时敏感倾角受透水层厚度、渗流量、渗透系数等参数影响。最后应用新模型分析滑坡实例,验证了新模型的合理性。     

甘肃黑方台滑坡类型与活动特征研究

由于农业灌溉水的长期入渗软化作用,1984-2019年甘肃黑方台已频繁发生滑坡灾害约150次,沿黄土塬边形成长约10公里的滑坡密集发育带。滑坡类型以中、小型黄土层内滑坡为主,占90%以上;大、中型黄土-泥岩顺层滑坡次之。黄土层内滑坡速度快、滑程远,突发性、频发性、继发性强;黄土-泥岩顺层滑坡速度慢、滑程近、复活性强。高陡的台缘地形和强度低、水敏感性强的岩土体和岩层倾向坡外的地质结构是滑坡发生的基础,台塬区长期大量的农业灌溉是主要引发因素,大量水体入渗软化斜坡岩土体,使抗剪强度降低,并形成了约20多米厚的饱和软弱基座,导致斜坡失稳滑动,侧压力、季节性冻结滞水和溶滤作用等也有一定影响。黄土层内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,剪出口下部有陡坡加速段和开阔、平缓的滑动空间,滑体底部饱和软弱黏性土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。黄土-泥岩顺层滑坡的主滑面沿外倾15°左右的泥岩层面发育,且剪出口位于斜坡下部坡脚部位,能量释放条件差,决定了黄土-泥岩顺层滑坡的滑动速度较低、滑动距离较短,滑体易再次复活滑动。     

Formation process of two massive dams following rainfall-induced deep-seated rapid landslide failures in the Kii Peninsula of Japan

Extreme heavy rainfall due to Typhoon Talas on September 2–4, 2011 in the Kii Peninsula, Japan, triggered numerous floods and landslides. This study investigates the mechanism and the entire process of rainfall-induced deep-seated landslides forming two massive dams in the Kuridaira and Akatani valleys, respectively. The mechanism of the rapid deep-seated landslides is examined through a series of laboratory experiments on samples from sliding surfaces by using undrained high-stress dynamic-loading ring-shear apparatus. The test results indicate that the failure of samples is triggered by excess pore water pressure generation under a shear displacement from 2 to 7 mm with a pore pressure ratio ranging from 0.33 to 0.37. The rapid movement of landslides is mainly attributed to high mobility due to the liquefaction behavior of both sandstone-rich and shale samples. Geomorphic settings and landslide mobility are major contributing factors to the dam formation. Additionally, shear displacement control tests show that a certain amount of shear displacement between 2 and 7 mm along the sliding surfaces of the gravitationally deformed slopes might have led to the failures. Importantly, computer simulation with LS-RAPID software using input parameters obtained from physical experiments is employed to interpret the entire formation process of the abovementioned two landslide dams. The simulation results are examined in accordance with the observed on-site geomorphic features and recorded data to explain the possibility of sliding processes. The results further point out that local failures are initiated from the lower middle part of the landslide bodies where the geological boundary exists. This condition most probably influences the landslide initiation in the two case studies. This research is therefore helpful for hazard assessment of slopes that are susceptible to deep-seated landslides and other sequential processes in areas with geology and geomorphology similar to that of the Kii Peninsula.     

高速远程地震黄土滑坡发生机制试验研究

1920年海原大地震触发了多处典型高速远程地震黄土滑坡,本文在对西吉党家岔滑坡进行野外调研的基础上,采集了具有代表性的滑带土作为试验样品,以1940年5月18日美国帝国谷强震记录作为波动输入,利用DPRI环剪试验机,对该滑坡的发生机制进行了一系列环剪试验研究。结果表明,地震发生时,坡体潜在滑面的滑带土在强震作用下发生的滑动面液化（Sliding surface liquefaction）现象是导致高速远程滑坡形成的一个重要因素。伴随着滑动面液化过程,滑体产生了逐渐增大的剪切位移及孔隙水压力（地震力作用结束瞬间已分别达到2.03m及104kPa）,并获得了较大的速度,为高速远程滑坡的发生提供了条件。     

土质滑坡运动全过程物质点法模拟及其应用

物质点法（MPM）属于一种无网格数值计算方法,它可导入各种土体本构模型,考虑土体流固耦合行为,能够有效模拟土质滑坡大变形及超大变形。本文介绍了物质点法基本原理、控制方程与求解格式;基于5种物质点法的多孔介质表征模型,简要回顾了土质滑坡运动全过程物质点法模拟的最新研究进展。采用单套单相物质点模型,对深圳“12·20”人工堆填土滑坡全过程进行了物质点法模拟,使用了线性加载方式确定初始应力场,并使用了Drucker-Prager屈服准则弹塑性本构模型、GIMP算法与MUSL求解格式。模拟结果表明,该边坡发生失稳后,最大滑距达510m,滑坡范围纵向间距为1050m,最小滑坡角5.95°,均与观测结果相吻合。土体内部等效塑性应变区的演化趋势显示,滑坡机制为渐进式破坏,具体表现为:坡趾土体首先沿基岩界面发生剪切破坏,随后坡顶出现拉张裂隙,坡趾与坡顶塑性区分别沿基岩界面向坡体内部发育,形成贯通滑动面后滑动加速,超大变形出现。物质点法模拟滑坡运动全过程有助于理解滑坡致灾行为,可为滑坡防治提供参考。     

三峡水库区江阳坪滑坡成因分析及稳定性评价

本文介绍了滑坡体、滑带、滑床的结构和物质组成及滑坡具多期次滑动的变形特征,认为滑坡区岩石破碎、滑坡前缘形成临空面、地表水渗入土体为滑坡的形成提供了有利的条件;长时间的持续暴雨、古夫河长期冲刷、人类工程活动是诱发滑坡发生的主要因素。并据岩土物理力学性质指标的试验结果以及滑坡稳定性反演分析计算结果,结合地区经验值,确定计算滑坡稳定性的抗剪强度指标,采用传递系数法,分不同的工况条件进行稳定性计算。根据计算结果对滑坡进行了稳定性评价,并结合工程实际提出一些可行的防治措施及建议。     

硬土软岩滑坡近水平滑移的离心机模型试验研究

中国西北地区存在大量的新近纪硬土软岩滑坡灾害,为研究该类滑坡的变形特征,开展两组离心机模型试验模拟滑带劣化引起滑坡变形破坏的全过程,获取模型坡体土压及位移的实时变化曲线。研究表明,当软弱带强度降低时,硬土软岩滑坡的上部滑体呈块体状滑动,在快速运动滑动过程中,滑体呈现块状平移,不会彻底解体、液化;硬土软岩滑坡中前部出现水平应力集中,导致下伏滑带塑性流动变形,诱发其中前部上覆滑体的水平运动,并向滑坡后缘扩展,最终形成多级水平滑动。     

黄土滑坡临滑预报的应变控制方法

我国西北部地区黄土沉积巨厚，地质构造复杂，土体强度低，水敏感性强，各种类型的黄土滑坡广泛分布。黄土滑坡具有滑动规模大、滑动速度快、灾害损失严重等特点。黄土滑坡滑动时间预报，特别是临滑预报在地质灾害防治领域具重要意义。根据黄土力学性质试验与典型黄土滑坡变形分析研究结果，在对比分析黄土剪切应变特性与滑坡滑动破坏机制的基础上，论文提出了一种黄土滑坡临滑预报的应变控制方法。建立了中、浅层与厚层黄土滑坡的应变破坏标准。经多处滑坡实例验证，结果基本合理，可应用于黄土滑坡临滑预报。     

库岸深层老滑坡间歇性复活的动力学机制研究

库岸深层老滑坡在季节性降雨和周期性库水位变动联合作用下往往表现出间歇性复活特征。在这一复活过程中,滑动期与间歇期交替出现,滑带土经历不同速率的剪切和不同时长的固结。从滑动期内残余强度的剪切速率效应、间歇期内峰值抗剪强度的恢复特征以及间歇期过渡到滑动期的孔隙水压力触发过程3个方面着手,建立了描述库岸深层老滑坡间歇性复活的动力学方程。塘角村1号滑坡滑带土试样的环剪试验结果显示：残余强度在较小速率范围内表现出负速率效应,而当剪切速率达到一定值后残余强度不再减小,且有微弱增长趋势;峰值强度在短时间内有较明显的恢复,但在较小位移后衰减至残余强度;孔隙水压力触发剪切破坏的发生滞后于所施加的水压力,这一滞后过程为孔隙水压力的扩散过程。基于试验成果,根据所建立的动力学方程,对库岸深层老滑坡间歇性复活的动力学机制进行了讨论,从而为此类滑坡的预测和防灾减灾提供有价值的参考。     

基于DAN-W模型的高速远程滑坡灾变过程分析

高速远程滑坡因其突发性、剧烈性、高速性、远程性等特点对人员和财产造成重大危害,是中国最严重的地质灾害类型之一,研究其灾变过程对中国防灾减灾具有重要的意义。DAN-W是基于拉格朗日有限差分法建立的动力模拟方法,反演模拟碎屑流运动过程,更适合高速远程滑坡的模拟分析。笔者以哀牢山地区芭蕉树滑坡为研究对象,研究芭蕉树滑坡的基本特征,利用DAN-W软件建立芭蕉树滑坡的计算模型,分析滑坡的灾变过程,依据滑坡特征考虑滑坡分区和铲刮效应,将滑动路径分为3段:滑源段、铲刮段、堆积段进行模拟计算;结果显示:滑坡前缘最大速度为26 m/s,后缘最大速度为30 m/s,后缘最大速度发生在剪出口位置,最大滑距为420 m,滑动14 s后滑体基本滑离剪出口,至运动30 s时停止滑动。所得结果与实际情况吻合度高。     

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.