基于演化过程的互层斜坡深层倾倒稳定性评价

互层倾倒是一类典型的深层倾倒模式,为准确评价其稳定性,开展互层倾倒的工程地质特性及稳定性评 价研究.以雅砻江上游发育的深层倾倒体为典型实例,利用基于演化过程的研究方法,在构建倾倒体工程地质模 型的基础上,从变形过程和演化阶段上定量评价斜坡整体稳定性.研究表明:互层倾倒是由块体倾覆和板梁弯曲 形成的复合倾倒模式,即:硬岩发生块状－弯曲倾倒,而软岩发生弯曲倾倒;空间上,一个发育完备的倾倒体可划 分为:滑动区(A 区)、强倾倒区(B区)、弱倾倒区(C区)以及原岩区(D区).基于实测数据提出的斜坡倾倒定量描 述体系,可以作为岩体倾倒变形识别和变形程度分级的基本依据;时间上,互层倾倒演化过程主要经历４个演化 阶段:卸荷回弹陡倾拉裂面阶段,初始变形阶段,板梁根部折断、剪切面贯通阶段以及破坏阶段,并最终转化为蠕 滑－拉裂模式形成滑坡.该滑动面受强变形岩体中倾向坡外结构面控制,而并非沿最大弯折带发育;滑动区(A 区)的出现意ζ着斜坡最终破坏的发生,对应于演化的第三阶段,为斜坡的极限平衡状态,稳定性系数介于１．０~ １．０５之间.基于演化过程的评价方法,能有效解决互层倾倒稳定性评价问题.      

不同临空条件的层状反倾岩质边坡倾倒变形几何特征参数影响规律

层状反倾岩质边坡是一种常见边坡类型，其变形破坏模式多样、力学机制复杂、影响因素众多。为揭示层状反倾岩质边坡不同临空条件几何特征参数对反倾边坡倾倒变形影响规律，通过3DEC并结合数理统计系统深入研究几何特征参数对倾倒变形影响。研究表明:①反倾边坡具有3个临空面时边坡变形最大，1个临空面时边坡变形最小；②变形随边坡高度、切坡角度增大而增大，随节理面与临空面夹角的增大而减小，随岩层厚度增大先增大后减小；③2个临空面夹角90°时边坡变形最大；④1个、2个临空面时节理倾角60°时位移最大，3个临空面时随节理倾角增大而增大。      

某水电站导流明渠边坡倾倒变形分区与治理

倾倒变形体的变形机理控制其变形破坏特征,反映其变形演化规律,直接影响倾倒变形体的工程治理措施类型和方式.首先,通过现场监测数据绘制累计位移曲线,结合克里金插值法,分析西部某水电站导流明渠边坡的倾倒变形破坏特点,并基于分析结果对坡体进行分区,根据不同区域的特点,提出针对该倾倒变形边坡的支护建议.其次,根据导流明渠边坡的工程地质特点,以剖面２Ｇ２′为研究对象,利用 UDEC进行数值模拟,支护后边坡的破坏区域、塑性区和位移明显减小.在此基础上分析边坡从开挖前到建议支护后的变形破坏演化规律,进而揭示边坡变形机理.研究结果表明,结合克里金插值法的分析,基于监测数据进行坡体分区后的支护建议具有较强合理性.研究成果为倾倒变形体的治理设计提供了一定参考依据.      

赣南边坡变形破坏模式与防治对策

赣南地质环境复杂,沉积岩、岩浆岩与变质岩交叉并存;岩浆岩广泛分布,岩体破碎;褶皱、断裂构造发育;风化作用强烈,边坡稳定性差。研究这一地区的变形破坏模式,可以科学有效地对边坡进行防治。大量的野外调研显示,赣南边坡常见的类型主要有土质边坡、类土质边坡、岩质边坡和岩土二元结构边坡4类;赣南边坡常见的变形破坏模式主要有:沿原有结构面滑动、沿顶部拉裂-滑动、土体拉裂-崩塌、圆弧形滑动、坡面冲刷5类。沿原有结构面滑动破坏多见于岩质边坡、类土质边坡中;其余破坏模式多发生于土质边坡、类土质边坡、岩土二元结构边坡的土体部分。根据赣南边坡不同的变形破坏模式,分别提出了科学的防治对策;并针对赣南地区降雨量大、降雨持时长等特点,强调了在边坡的施工过程中应及时修建边坡排水系统,及时进行坡面防护。      

软硬互层顺层岩质边坡破坏试验

软硬互层结构的顺层岩质边坡破坏类型复杂、难于防治, 针对此类边坡地质灾害易发、多发的问题, 从坡面角度、岩层倾向及组合形式、节理分布等方面进行了研究。边坡物理模型试验是揭示边坡变形破坏机理的重要手段, 基于相似理论, 以重庆市万州区孙家滑坡为工程依托, 根据滑坡区地质勘探报告设计了室内边坡物理模型试验; 试验通过顶升模型箱模拟重力加载来探究顺层岩质边坡发生破坏时, 前缘坡角和软弱夹层倾角之间的关系; 结合有限元分析软件Plaxis 2D对物理模型进行了多组数值模拟试验, 以验证软硬互层顺层岩质边坡破坏机制。试验结果表明: 对于顺层岩质边坡, 当软弱夹层的倾角在22°左右, 前缘开挖坡角58°左右时, 顺层岩质边坡容易发生滑动, 滑动面为后缘节理面和软弱夹层的贯通面。因此, 顺层岩质边坡稳定性受层面和节理面密度的控制, 当边坡含多层软弱层面时, 易沿层面和后缘节理贯通面发生破坏, 随着软弱面层数增加, 边坡稳定系数逐渐降低。研究成果可以为公路开挖切坡导致的顺层岩质边坡失稳机理研究及其稳定性评价提供理论依据, 为顺层岩质边坡失稳的预测预报提供支撑。      

三峡库区大型-特大型层状岩质滑坡成因模式及地质特征分析

三峡库区大型-特大型滑坡发育，尤以层状岩质滑坡的危害性大。因库区各段地质条件差异使得滑坡成因模式各不相同，这影响了滑坡的运动形式和岩土体解体程度。在收集三峡库区51处典型的大型-特大型层状岩质滑坡调查资料基础上，根据堆积岩体结构和区段地质条件反推该段滑坡破坏成因模式，而不同成因模式下的滑坡坡体渗透性不同，分析已有滑坡对库水位变动存在的复活响应差异，据此得出以下结论:①在成因模式上，除顺层滑移型滑坡在库区中均有分布外，从库首至库尾随着岩层倾角的逐渐减缓，滑坡成因模式从崩塌型、反倾弯曲型逐渐过渡到平推式；②在坡体渗透性上，成因模式造成的岩体结构变化与坡体中的泥质含量共同作用，导致顺层滑移型滑坡前后缘渗透性存在较大差异；反倾型滑坡渗透性则整体变化较小；③在库水位变动影响下，不同坡体渗透性与滑面形态共同决定了滑坡的复活变形差异。      

湖北省阳新县基岩滑坡变形因子及其破坏模式

斜坡变形受众多因子综合控制, 不同因子的敏感性与作用规律在变形过程中差异明显。以湖北省阳新县顺层基岩滑坡为研究对象, 通过正交试验结合离散元数值模拟的方法, 研究多个影响因子对应顺层滑坡变形的敏感性并确立主导因素, 随后基于响应面拟合主导因素与滑坡不同部位变形程度间的量化关系, 揭示主导因素交互作用对滑坡变形破坏模式的影响规律。结果表明, 在研究区内坡度与岩层倾角分别为影响顺层滑坡变形的主导与次主导因素, 滑坡的变形破坏模式受控于二者的交互作用。在中-陡倾顺层滑坡中, 当坡度小于岩层倾角时, 滑坡变形主要集中在坡顶, 且变形程度随岩层倾角的增加而增大, 表现出滑移-弯曲的变形破坏模式; 在缓倾顺层滑坡中, 当坡度大于岩层倾角时, 滑坡坡脚位移较坡顶显著, 其坡脚变形程度随坡度的增加而增大, 以滑移-拉裂变形为主。研究成果可为该类滑坡的防治工作提供参考。      

考虑软弱夹层控滑机制及其空间不确定性的顺层岩质滑坡易发性评价: 万州区铁峰乡应用研究

顺层岩质滑坡突发性强, 破坏性大, 是危害山区城镇安全的重要灾害类型之一。发育软弱夹层的顺向斜坡是顺层岩质滑坡的高发区, 区域顺层岩质滑坡易发性评价应融入软弱夹层的控滑机制和空间分布不确定性分析。以万州区铁峰乡为研究区, 在软弱夹层物质结构及空间分布详细调查的基础上, 分析了原生沉积、构造变形和表生改造作用下区内页岩和泥岩两类软弱夹层发展为滑动面的演化机理, 总结了顺层岩质滑坡的变形破坏机理。考虑软弱夹层空间分布的不确定性, 提出了软弱夹层垂向分布和有效控滑深度范围内软弱夹层控滑贡献度的计算模型。提取了软弱夹层类型和控滑贡献度等表征顺层岩质滑坡控滑结构的关键指标, 结合地形地貌、斜坡结构、水文地质及人类工程活动4类要素, 构建了顺层岩质滑坡易发性评价指标体系。针对万州区铁峰乡河谷南侧的顺向坡区段, 以斜坡为评价单元, 采用层次分析法对研究区顺层岩质滑坡开展了易发性评价。结果显示研究区内侏罗系珍珠冲组泥化夹层和自流井组页岩层是顺层岩质滑坡的主要控滑层位, 极高易发区和高易发区占比分别为9.7%和25.8%, 岩质斜坡单元下伏软弱夹层分布情况和斜坡前缘开挖情况是影响滑坡灾害易发性的主要因素, 建房和道路开挖等人类工程活动极易诱发顺层岩质滑坡灾害。与不考虑软弱夹层相关指标的易发性评价结果相比, 本文方法的结果更符合实际情况。      

基于模型试验的动水驱动型顺层岩质滑坡启滑机制初探

动水驱动型顺层岩质滑坡数量多、灾害频发、危害大, 是滑坡地质灾害领域的研究重点, 但目前对于滑坡启滑机制的认识仍不充分, 滑坡的准确预报还面临巨大挑战。鉴于此, 以含软弱夹层的中倾角顺层岩质滑坡为研究对象, 通过构建理想的单层滑带滑坡物理模型, 开展了一系列动水作用下的滑坡模型试验研究。结果表明, 动水作用下顺层岩质滑坡从开始变形至失稳滑动需经历初始变形、缓慢变形、加速变形和失稳破坏4个阶段, 而各个阶段的演化特征与滑面粗糙度和倾角密切相关。滑面倾角越大或粗糙度越小, 滑坡体从开始变形至失稳滑动所需的时间则越短; 相应地, 坡体加速变形阶段越不明显, 滑坡破坏的突发性越强。滑带内的渗流冲蚀作用会使滑带土中的骨料流失, 导致其抗剪强度降低, 进而引发坡体滑动。与此同时, 上覆坡体的压剪作用以及变形演化过程亦将反过来影响冲蚀强度。基于滑带土黏聚力随水力梯度和冲蚀时间的变化关系, 提出了渗流驱动下滑带土黏聚力演化模型, 可较好地描述滑带土黏聚力的退化过程。滑面粗糙度的存在不仅显著影响了滑带的冲蚀劣化规律, 还改变了滑带不同区域的破坏模式。此外, 通过考虑滑面粗糙度对滑带不同区域破坏模式的影响, 开展了动水多效应关联分析, 建立了滑坡地质体力学分析模型, 实现了动水作用下顺层岩质滑坡动态稳定性的有效评估。本研究成果可为实际动水驱动型顺层岩质滑坡的预测和防治提供理论参考。      

基于损伤分区与统一强度理论的岩石本构模型

自然界中岩石内部均存在一定程度的损伤,损伤的持续演化过程对岩体的稳定性极为不利。为了研究岩石的损伤演化过程,将岩石分为未损伤部分、闭合裂隙部分与张开裂隙部分,采用统一强度理论与统计损伤理论分析岩石微元强度的分布,通过分析变形协调条件下各部分的应力-应变特征得到岩石的损伤本构模型与损伤演化模型,与巴东组紫红色泥岩三轴压缩试验结果对比验证后将模型应用于某反倾层状岩质边坡的破坏深度分析。分析结果表明:提出的损伤本构模型可以较好地模拟巴东组紫红色泥岩的三轴压缩应力-应变特性,提出的损伤演化模型可以较好地分析巴东组紫红色泥岩的损伤演化过程,且模型参数具有明确的物理意义;此外,根据基于损伤演化模型的反倾层状岩质边坡破坏深度修正模型计算得到的结果偏保守,用于岩土工程设计偏安全。