库水位升降与降雨作用下大型滑坡体渗流稳定性分析

库岸滑坡体分布广泛,在库水位升降和降雨条件下极易失稳。三板溪水电站东岭信滑坡堆积体总方量2 000×104 m3,最大厚度150 m,2006年水电站蓄水后滑坡体开始出现大变形,每年雨季加剧。首先经野外地质勘察和十余年监测数据整理,探明了地质条件和变形规律;其次使用SEEP/W模块对不同库水位升降速率、2019年库水位结合实测降雨条件下的饱和-非饱和流进行模拟,并采用SLOPE/W分别计算不同时刻的稳定系数。分析认为东岭信为超深层滑坡,其变形过程深受库水位升降和降雨影响;滑坡体具有明显的滞水特征,渗流过程复杂;在库水位上升过程中稳定系数不断下降,而在库水位消落过程中稳定性逐渐增强;在库水位上升和强降雨量共同作用下稳定性下降很快,汛后10 d左右达到最低值,此时的稳定性最差。本研究可用于指导库水位升降和降雨条件下大型滑坡体稳定性评价。      

库水位下降及降雨作用下麻柳林滑坡稳定性评价与预测

研究库水位升降与降雨影响下三峡库区堆积层滑坡的稳定性变化特征,并对其进行预测具有重要意义。建立了三峡库区万州区麻柳林滑坡的地质模型,基于P Ⅲ型分布曲线对降雨重现期进行分析后共设置了12种计算工况;利用Geostudio软件对滑坡稳定性进行了模拟。结果表明:库水位下降和降雨入渗均会使滑坡稳定性系数减小,不仅变化幅度与库水位下降速率和降雨强度均为正相关关系,而且滑坡稳定性对于降雨条件更加敏感。2种最不利工况条件下的滑坡稳定性系数分别为0.95和0.949,此时滑坡失稳破坏。利用灰色模型对最不利工况下的滑坡稳定性系数进行了滚动预测,其MAPE为2.86%,MSE为0.033,预测精度优于多项式模型。      

风振影响下乔木坡地暴雨型浅层滑坡演化机制

强对流或台风等极端天气下乔木坡地发生浅层滑坡灾害往往是暴雨和强风共同作用的结果。以皖南山区一处暴雨型浅层滑坡——畈章组滑坡为例, 通过现场调查和气象资料的分析表明, 除暴雨外风荷载也有可能促进滑坡的启动。为揭示该滑坡启动与破坏后这一完整运动过程的演化机制, 首先基于无限斜坡模型分析了实际降雨条件下的滑坡稳定性, 然后对取自于滑坡体内乔木根系周围和滑动面附近的两种土样利用DPRI型环剪仪, 分别开展了不排水循环剪切试验和自然排水残余剪切试验。结果表明: ①降雨入渗引起滑动面孔隙水压力的上升, 并导致稳定性的降低是畈章组滑坡启动的直接原因; ②乔木根系周围的饱和土在风振作用产生的动剪切荷载下易形成高的超孔隙水压力, 并导致浅表层的局部失稳滑动, 增加了畈章组滑坡整体破坏的可能性; ③滑动面土体的残余强度具有强烈的"正速率效应", 从而控制了畈章组滑坡启动后不会表现出高速远程的运动特征, 与现场调查结论一致。研究结果可以为暴雨协同风振作用下富乔木坡地浅层滑坡的预警预报研究提供参考。      

降雨型浅层滑坡危险性预测模型

通过分析SHALSTAB和TRIGRS等浅层滑坡物理确定性模型存在的问题,提出了基于降雨入渗动态守恒的瞬态降雨
入渗模型,该模型考虑了初期降雨过程、降雨历程以及饱和非饱和入渗过程,证明了SHALSTAB模型是该模型的特殊形式,并克
服了TRIGRS模型参数繁多及一维入渗路径的问题。将无限边坡模型、瞬态降雨入渗模型和GIS进行耦合,研发了可用于大范围
降雨型浅层滑坡危险性预测的集成系统,根据边坡的地质条件、地形参数和降雨特征即可对降雨条件下浅层滑坡的危险性进行评
估。      

基于降雨作用下滑面抗剪强度动态变化的层状边坡稳定性评价

降雨入渗对边坡稳定性具有重要影响。鉴于层状边坡在自然情况中广泛存在,因此,开展在降雨情况下的多层状边坡入渗模型及其稳定性研究具有重要意义。考虑各层土体的渗透性能差异,利用约束函数求得各层土体的有效渗透系数,并基于Ｇｒｅｅｎ－Ａｍｐｔ模型建立层状边坡入渗模型。结合非饱和土强度经验公式,推导了考虑滑面抗剪强度动态变化的层状边坡稳定性方程。最后,对深圳某边坡在不同降雨强度和降雨历时下的稳定性系数进行了计算并对结果进行了分析。结果表明,当湿润锋未达到滑面处时,边坡稳定性系数与降雨历时和降雨强度呈线性关系。考虑边坡入渗能力,提出了降雨入渗临界时间概念。在任意降雨强度下,当降雨历时小于该时间时,边坡均不会失稳。本研究可以用于指导降雨情况下层状边坡的稳定性评价。      

降雨型黄土滑坡预警研究现状综述

黄土滑坡是一类典型的地质灾害,但目前并没有针对这类滑坡的区域性预警模型。介绍了黄土滑坡的分类和滑带特征研究现状,讨论了降雨型滑坡的两类预警模型:降雨型滑坡临界雨量模型,包括区域统计概率预警和临界雨量阈值预警;物理预警模型,主要为通过建立力学稳定性分析和降雨入渗模型耦合得到的预警模型。分析了降雨或地下水作用下土体含水量变化对滑坡稳定性的影响研究和黄土滑坡的预警研究现状,最后根据前人研究现状讨论了现有预警模型的特点并提出了未来降雨型黄土滑坡预警可能的发展方向。      

沿河县上覆第四系堆积物下伏泥岩类型滑坡失稳机制分析

建立小寨滑坡水文地质模型,模拟其在不同降雨条件下的渗流场分布及稳定性变化。结果表明,该类型滑坡的失稳演化过程主要分为上覆Q4el+dl堆积阶段、接触带泥岩富水风化阶段和风化带富水软化阶段,风化带富水软化程度与滑体的高渗透性和滑床的隔水特性密切相关,是滑坡失稳破坏的决定性因素;滑坡的发生是因地表降雨下渗受阻,在上覆堆积层及下伏泥岩层间形成富水带,富水加速泥岩风化,并在坡体内形成强风化泥岩软弱层,随地质过程持续,泥岩强风化层逐渐加厚形成软弱带,在极端暴雨气候条件下,软弱带发生蠕变,地表开裂,滑坡形成。     

库岸深层老滑坡复活对诱发因素的滞后响应机制

以三峡库区某复活型深层老滑坡为例,着重分析前缘监测点累积位移与库水位变动及降雨量的相关性,发现该复活型深层老滑坡前缘的变形与库水位下降具有明显的对应关系,并存在一定时间的滞后。根据太沙基有效应力原理与Mohr Coulomb强度准则,揭示了诱发因素影响下的孔隙水压力扩散是这一滞后响应的关键机制。对于极限平衡状态下的库岸深层老滑坡,由降雨及库水位变动产生的孔隙水压力增量需经一定时间段后才能传递到滑动面处,并影响滑动面处的孔隙水压力进而产生滑动速度,且这一滞后时间与滑坡体的水力扩散系数及滑坡体厚度密切相关。基于理论分析,对取自于该滑坡前缘的滑带土进行了孔隙水压力扩散的模拟试验,证实了该机制过程的合理性。同时,该机制的揭示对解决当前滑坡位移预测模型尚不能考虑滞后效应这一问题具有参考价值。      

基于修正Green-Ampt模型的降雨诱发区域浅层斜坡失稳灾害分析

由于具有类似的工程地质和水文地质条件, 在高度相关的降雨作用下, 同一个区域中的降雨诱发浅层斜坡失稳灾害常成群出现。在区域尺度预测浅层斜坡失稳灾害对滑坡灾害的防灾减灾工作具有重要的意义。为此, 提出了一种基于力学原理的降雨诱发浅层斜坡失稳灾害预测新模型RARIL。该模型采用修正Green-Ampt模型进行降雨入渗分析, 采用无限体边坡模型进行安全系数计算, 利用可靠度原理考虑区域斜坡稳定性分析中的参数不确定性。该模型具有可考虑降雨诱发浅层斜坡的失稳力学机理、可考虑区域内斜坡土体参数不确定性, 以及计算效率高、易于在GIS平台上实现等优点。案例分析表明, RARIL模型较为准确地预测了2010年8月12日11∶00至2010年8月14日9∶00期间强降雨在四川省汶川县映秀镇附近的303省道K0-K20段沿线区域引发的滑坡灾害, 研究结果证明RARIL模型在预测降雨诱发区域斜坡失稳灾害方面有很好的应用前景。      

降雨与开挖作用下黄土滑坡失稳过程分析: 以关中地区长武县杨厂村老庙滑坡为例

降雨入渗和人工开挖是诱发黄土滑坡的重要因素, 为了研究在这2种诱因作用下关中地区黄土滑坡失稳过程及其对稳定性的影响, 以陕西省长武县杨厂村老庙滑坡为研究对象, 通过现场调查、地质测绘和钻孔勘探, 查明了该滑坡变形特征, 定性分析了滑坡变形演变过程; 基于滑坡变形前15 d内日降雨量实测值, 采用有限元软件, 对坡脚开挖后连续降雨作用下滑坡形成过程进行了仿真模拟; 基于强度折减法对该滑坡稳定性变化规律进行了研究。结果表明: ①关中地区特殊的地层结构是滑坡变形的内因, 降雨是最主要的诱发因素; ②滑坡失稳演化过程表现为: 坡体处于蠕滑状态, 坡脚开挖后, 坡体前缘失稳, 牵引中后缘坡体向下错动而产生张拉裂缝, 在降雨作用下, 雨水沿裂缝渗入坡体深部, 滑坡中部岩土体浸水后抗剪强度降低, 从而导致黄土层与红黏土层接触面饱水形成贯通滑带, 诱发深层滑坡; ③滑坡开挖后较初始状态, 稳定性系数降幅为0.102, 此后受连续降雨影响, 稳定性系数在前10 d以平均0.010/d的速率缓慢下降, 第10~13 d以0.034/d的速率快速下降至最低, 第13 d以后开始回升。研究结果可以为该类滑坡防治提供有效依据。      

新铺下二台滑坡变形机制及中长期预报模型

以奉节新铺下二台滑坡为例, 基于GPS位移监测数据、裂缝数据、降雨量及库水位等多源数据, 总结分析了大型古滑坡的复活规律, 引入滑坡中长期预报模型, 实现了以季度或月份为时间单位的跨水文年滑坡位移预测, 并通过岩土体蠕变压缩模型, 验证了推移式滑坡后缘裂缝形成机理。结果表明: ①降雨是下二台滑坡变形的主导因素, 滑坡变形使得滑体产生裂缝并成为降雨入渗通道, 加剧了岩体破碎与软弱层软化, 降低了滑坡稳定性, 集中持续降雨可使滑坡失稳破坏; ②通过模型预测值与地表监测数据的比较, 将年降雨量作为滑坡中长期预报模型中的主控因素具有实际可操作性且有助于提高滑坡中长预报精度; ③推移式滑坡后缘裂缝由滑坡推移式位移和岩土体压缩形成, 引入蠕变压缩模型计算的裂缝宽度并和监测数据的比较说明, 蠕变压缩模型非常适合该类边坡, 同时应用岩土体蠕变压缩模型反推得到岩土体平均变形模量, 判断岩体破碎程度, 可以为滑坡稳定性分析及后续工程治理提供参考。      

基于C、φ值的滑坡稳定性及敏感性分析

滑带抗剪强度参数(C、φ值)是影响滑坡体稳定性的主要因素,本文以某滑坡为例,根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结果,采用传递系数法,分不同的工况条件进行滑坡稳定性计算。以C、φ值作敏感性分析,研究其对滑坡稳定性的影响,为下步防治提供依据。     

湖南炎陵新屋组滑坡专业监测方案及成效分析

文章介绍湖南省地质灾害应急中心布设监测设备对炎陵县霞阳镇草坪村新屋组滑坡隐患开展专业监测。监测数据分析表明,GNSS地表监测数据出现了一次明显增大过程,经现场调查验证,专业监测数据与现场裂缝变形情况基本相符。初步判断滑坡体隐患整体上处于变形阶段,降雨是导致滑坡加剧变形的主要因素。     

降雨干湿循环作用下的渣土边坡稳定性

降雨作用下边坡不同深度岩土体所经受的劣化作用强度差异显著,从而影响边坡的稳定性。以深圳典型渣土边坡为例,基于改进的 Ｇｒｅｅｎ－Ａｍｐｔ模型计算降雨作用下的浸润锋深度,通过干湿循环与直剪试验,获得了浸润锋内渣土抗剪强度参数的劣化规律,结合劣化规律并采用双强度折减法研究了不同降雨工况下渣土边坡的稳定性。研究结果表明:随着干湿循环次数的增加,渣土的黏聚力及内摩擦角均减小,且前期减小得快,后期缓慢,４次干湿循环后趋于稳定,符合指数函数的变化趋势,保持稳定不再衰减的渣土黏聚力为９．５ｋＰａ,内摩擦角为１９°;综合降雨入渗的干湿循环以及双强度折减法得到的渣土边坡的稳定性系数较仅采用传统强度折减法得到的稳定性系数有大幅度的降低,最 大 减 小 了４４．５％。该方法可以用于准确评价降雨作用下边坡稳定性。      

降雨模式对震后泥石流起动模式影响的试验研究: 以九寨天堂沟为例

降雨过程中降雨强度的变化会影响土体渗透率及饱和过程, 从而改变土体的力学性质, 影响泥石流起动模式及破坏规模。为探究不同降雨模式对震后泥石流起动机制的影响, 自制了小比例模型槽, 结合可控雨型的降雨模拟系统, 进行了人工降雨诱发泥石流的室内模型试验; 基于不同降雨模式下泥石流的起动过程分析, 对坡体内部含水率和孔隙水压力的变化规律进行了研究。研究结果表明: 递增型降雨模式下泥石流发生突然, 呈整体滑坡转化为泥石流起动模式, 坡体破坏规模最大; 递减型降雨模式下表现为后退式溃散失稳起动模式; 均匀型降雨模式下则表现为溯源侵蚀起动模式; 中峰型降雨模式下以局部滑坡转化为泥石流起动模式; Ⅴ型降雨模式下则由坡面侵蚀加剧转化为泥石流启动模式, 破坏规模最小。研究结果可以为九寨沟地区泥石流的预报预警提供参考。      

基于地球多传感器网络信息的潜在滑坡判识模型

潜在滑坡的判识是滑坡预测预报中的关键问题,潜在滑坡早期判识能够有效减少灾害的发生。基于滑坡灾害诱发的各种影响因素,利用地球多源时空信息和多传感器网络,遥感监测潜在滑坡体,利用监测设备获取滑坡岩性、坡体结构、地貌形态、活动迹象等关键控制信息,从中选取滑坡灾害诱发的主要控制要素作为判识指标,建立基于多源信息的潜在滑坡多因素判识模型;特别是根据滑坡的成灾规律,分析潜在滑坡孕育过程中地貌形态改变、成灾条件变化与滑坡发生的临滑诱发条件,建立基于不同信息源的滑坡控制因素判识模型。最后,通过汶川地震灾区垮梁子滑坡体实例分析,验证潜在滑坡综合判识模型并进行优化,从而为滑坡灾害的早期判识预测提供依据。     

香丽高速公路昌格洛滑坡-隧道工程病害三维数值分析

准确评价滑坡-隧道相互作用及稳定性, 采用合理的病害防治方法, 对保障公路顺利完工具有重要意义。以香丽高速公路昌格洛滑坡为例, 利用现场地质调查、钻探等方法查明了滑坡成因机制以及变形特性, 通过数值模拟研究了昌格洛滑坡在天然、降雨和开挖等工况下的空间应力应变特征以及稳定性变化, 研究了隧道与所穿越滑坡之间的相互作用, 据此提出了相应的病害防治方案。结果表明: 昌格洛滑坡在自然条件下处于欠稳定状态; 隧道开挖难以引起滑坡整体失稳, 但会诱发滑坡局部变形, 受滑坡体变形影响, 穿越滑体的隧道部分将产生拉伸-剪切变形; 降雨严重恶化滑坡稳定性, 导致滑坡失稳, 进而使穿越其中的隧道失效破坏。原选线方案面临风险巨大, 最优防治方案为线路东移绕避, 使隧道从滑面以下穿过。研究方法和成果可为香丽高速公路类似病害的防治提供有益借鉴。      

基于物理模型试验的杆塔基础滑坡防护措施效果研究

大量穿越山地丘陵区的高压输电线路杆塔基础常位于滑坡灾害高易发斜坡地段, 施加适当防护措施提高其稳定性, 是保障输电线路持续安全运行的关键。为研究不同防护措施对杆塔基础滑坡的防护效果, 以湖北省巴东县燕子滑坡为地质原型, 设计制作物理试验模型, 分别开展了极端降雨条件下滑坡在无防护、施加抗滑桩与格构护坡时的物理模型试验, 从试验角度揭示了滑坡变形破坏特征与不同防护措施的防护效果。试验结果表明: 在2种极端降雨工况(50, 100 mm/h)下, 无防护的滑坡体历经了坡表冲刷、裂缝扩展、局部垮塌变形与整体滑动的演化过程; 抗滑桩措施对滑坡整体的防护效果显著, 滑坡整体处于稳定状态, 杆塔基础变形较小, 杆塔倾斜率满足规范, 但坡表会出现冲刷垮塌现象; 格构护坡措施能有效减少坡面冲刷和坡脚垮塌风险, 但在持续强降雨条件下对杆塔基础的整体稳固作用稍弱。物理模型试验结果与滑坡历史变形和实际治理效果吻合, 试验结论可为类似杆塔基础滑坡的破坏机理研究与防护工程设计提供借鉴。      

浙江省玄武岩台地稳定性评价:以嵊州市地雅园滑坡为例

玄武岩台地型滑坡是一种特殊的滑坡类型，此前对其稳定性的研究较少。以嵊州市地雅园滑坡为研究对象，采用三维数值模拟的方法进行了稳定性分析评价，首先基于详细的地质资料采用三维模拟软件进行了建模；然后基于P-Ⅲ型分布曲线确定了降雨重现期，分别采用岩土软件MIDAS进行了滑坡稳定性模拟与三维运动模拟平台DAN3D软件进行了滑坡影响范围计算；最后对影响地雅园滑坡稳定性的因子进行了敏感性分析。结果表明:不同降雨强度对地雅园滑坡稳定性的影响不同，最不利工况为百年一遇降雨工况，此时滑坡稳定性系数为0.946，破坏概率为65.25%，影响范围最大增加了36.83%；内摩擦角和降雨是影响地雅园滑坡稳定性的主要因子。分析原因认为玄武岩台地型滑坡稳定性主要与硅藻土滑带、节理裂隙面的发育情况、降雨入渗滞后性有明显的相关性。本研究成果可为同类滑坡稳定性评价提供参考依据。      

降雨型浅层土质滑坡非饱和土－水作用特征试验研究

非饱和土在不同含水率条件下的基质吸力及其抗剪强度对降雨型浅层土质滑坡的防治具有重要意义. 以武陵山区湘西北慈利县陈溪峪滑坡为例,选取了滑坡不同λ置的多组粉质黏土原状样,首先利用现场双环渗透 试验测定其饱和渗透系数,通过室内土－水特征试验获取其水－力相互作用参数,并利用 VG 模型和 Mualem 模 型分别得到试样的土－水特征(SWCC)曲线和渗透系数函数(HCF)曲线;进而开展非饱和土直剪试验,研究不同 含水率条件下滑体粉质黏土的抗剪强度变化规律.试验结果表明:不同水力·径下,粉质黏土土－水特征曲线和 渗透系数函数曲线具有明显滞后效应,干密度越小则滞后效应越明显,基质吸力对体积含水率的敏感性就越小; 粉质黏土由饱和状态到非饱和状态,基质吸力增大提高了黏聚力,导致土体抗剪强度不断增大.研究结论可为降 雨型浅层土质滑坡的防治提供科学依据.