汶川大型地震滑坡的类型及启程剧动机理研究

2008年汶川大地震诱发大型地震滑坡300余处,造成了巨大的生命财产损失,研究其发生机理有重要的理论意义和防灾减灾的实用价值.经收集分析已有地震滑坡的研究成果及多次深入现场调查,本文发现众多大型地震滑坡发生时都伴随有区别于汶川主震的地面震动,并将其称为滑坡地面震动,简称滑坡震动.本文在论述滑坡震动依据、成因及特征的基础上,根据滑坡震动力与主震力的组合情况及其对大型地震滑坡的影响不同,将汶川地震滑坡划分为3种类型:主震型地震滑坡,迟震型地震滑坡和同震型地震滑坡.认为主震型地震滑坡在主震结束前滑动,其主导失稳力学因素为主震力和重力,无滑坡震动或可忽略; 同震型地震滑坡亦在主震结束前滑动,但其主导失稳力学因素除主震力和重力外,滑坡震动力起重要作用; 迟震型地震滑坡在主震结束后滑动,主导失稳力学因素为滑坡震动力和重力.认为大型地震滑坡地面震动的发生与活断层导致地震类似,据此提出了滑坡震动加速度的估算方法,并以此为基础分析研究了各类型地震滑坡的启程剧动机理.     

地震作用下甘肃天水地区黄土-泥岩接触面滑坡机理

以甘肃天水地区渭河北岸大型黄土-泥岩滑坡为研究对象,通过野外地质调查、工程地质钻探、室内力学试验以及FLAC3D数值计算的方法,对该类滑坡的发育特征及地震作用下的稳定性进行分析评价。结果表明:该类滑坡多属于历史地震滑坡,其破坏类型为滑移拉裂型。通过对滑坡的稳定性进行计算分析可知,静力作用下滑坡处于稳定状态;地震作用下,稳定性明显降低,坡体可能再次滑动,预测滑面位于黄土-泥岩接触带位置,与野外调查观测结果一致。研究结果对天水地区该类滑坡的早期识别有重要参考意义,可为该类滑坡的防灾减灾提供科学依据。     

顺层岩质滑坡渐进破坏进入加速的能量学判据

顺层岩质滑坡是最常见的斜坡灾害,研究其渐进破坏过程、建立预报判据对于防灾减灾具有重要意义.以秭归杉树槽滑坡为例,在野外调查和室内岩石试验的基础上,利用JRC-JCS模型及GSI法估算得出滑坡基本力学参数;通过FLAC3D模拟滑坡渐进破坏过程,分析顺层岩质滑坡变形破坏的发展规律;基于能量守恒和虚功原理,提出了顺层岩质滑坡迈入加速变形的能量学判据.研究表明:杉树槽滑坡由后缘向前渐进破坏,后缘变形累积的总位移值不断增大,前缘切层段的锁固作用使变形迅速降低,当临近破坏时,前缘位移由前向后发展,滑面快速贯通;滑体沿滑动方向应变曲线可近似表示为"S"型曲线,随渐进破坏该曲线向坡下发展;以滑体动能增量大于0作为滑坡迈入加速变形的能量学判据,其结果符合滑坡地质演化观点,与FLAC3D模拟结果吻合.      

锁固型斜坡失稳机理及其物理预测模型

稳定性受潜在滑面上锁固段所控制的一类斜坡,称之为锁固型斜坡,其失稳机理较为直观明确,我们认为突破斜坡失稳预测这一世界性科学难题应从该类斜坡入手。本文总结了当前有关锁固型斜坡的分类研究,认为可将其分成两大体系;指出锁固型斜坡演化3阶段与锁固段变形破坏过程之间存在内在联系,其演化过程之所以出现加速蠕滑阶段,是因为锁固段损伤累积至体积膨胀点后所致;发现锁固段峰值强度点和残余强度点可视为锁固型斜坡演化进程中的两个特征灾变点,其分别对应着突发型和渐变型滑坡的发生;基于锁固段损伤本构模型和重正化群理论,导出了体积膨胀点、峰值强度点与残余强度点三者之间的量化力学联系,构建了锁固型斜坡失稳的物理预测模型;据此模型对盐池河山崩、新滩滑坡和Libby坝左坝肩楔形岩质滑坡的回溯性预测效果良好,并可合理解释其失稳机理;阐述了该模型的使用原则和配套技术方法,以便于实际应用。     

地震作用下岩羊村滑坡稳定性与失稳机制研究

以云南香丽高速公路沿线的岩羊村滑坡为研究对象,开展了滑坡动力稳定性评价及失稳机制研究：进行了不同烈度地震下的滑坡稳定性分析,采用滑带弹性区体积占比的变化反映其失稳过程,结合滑坡变形破坏模式,对滑坡整体稳定性进行评价;针对极限地震工况,分别从时间和空间角度描述滑坡失稳过程;建立了同时考虑滑带弱化和硬化的滑坡尖点突变模型,揭示了滑坡失稳的触发机制。研究表明：滑坡在区域Ⅷ度地震烈度条件下基本保持稳定,在锁固段的“锁固作用”下滑坡仅发生局部破坏;滑坡发生整体失稳的临界峰值加速度为2.29 m/s2,其失稳机制为在前缘牵引、后缘拉裂作用下,滑带塑性区贯通导致的整体失稳;地震作用下滑带前缘、中部、后缘并非同步破坏,表现为累积?触发效应;利用改进尖点突变模型推导了刚度效应失稳判据,揭示了滑坡整体稳定性与滑带介质的刚度及尺寸特性密切相关。研究结果为岩羊村滑坡的防治与抗震设计提供了指导,并可为同类工程的动力稳定性评价与失稳机制分析所借鉴。     

甘肃舟曲江顶崖滑坡成因分析与综合治理措施

大型土石混合体滑坡是一类受工程地质条件、降水或地震等多种因素影响的滑坡类型,研究其滑坡成因及治理方法对防灾减灾、保障人民生命财产安全具有重要意义。本文以舟曲县江顶崖滑坡为例,通过历史资料调研和现场地质勘察、数值模拟等手段,对该滑坡的成因和稳定性进行详细分析,并提出相应的综合治理措施。结果表明:该滑坡的地形地貌、松散的岩土体是引发滑坡的内在因素,而连续降雨以及江水对滑坡前缘冲刷是滑坡失稳的外在因素。在对滑坡成因分析的基础上,通过改进抗滑桩护壁结构、率先应用装配式框架支护,结合坡面裂缝整治工程等综合治理措施有效地控制住了该滑坡的变形。该滑坡的综合治理措施可为类似的高大边坡工程以及大型土石混合体滑坡治理提供参考。     

强震作用下顺层岩质斜坡动力失稳机制及启动速度研究

岩质斜坡地震稳定性评价和地震滑坡启动速度计算是边坡地震失稳防治中的难点。结合5•12四川汶川地震诱发的大型高速滑坡,重点以唐家山高速滑坡为例,提出强震作用下中陡倾顺层岩质斜坡动力失稳机制为拉裂－楔劈－滑移－剪断,并着重阐述了拉裂面形成机制、“楔劈”岩块的杠杆作用和碎屑岩块的滚动摩擦效应。对应于该失稳模式,采用弹性力学理论,推导出地震作用下顺层岩体斜坡锁固段的破坏判据和突发剪断时锁固段岩体的形变能公式。考虑锁固段岩体形变能释放的优势方向,运用能量转化原理,给出了更为合理和精确的顺层岩质滑坡突发启动速度公式,进而确定滑坡启程速度。其研究结果为滑坡灾害范围和冲击损害程度提供有效定量计算方法。     

雅砻江甲西滑坡成因机制及其稳定性分析

甲西滑坡位于雅砻江中游某大型水电站水库库尾,是该区典型的一种滑坡类型。研究该滑坡的形成机制,对认识该区斜坡的变形破坏规律,评价库区斜坡的稳定性具有重要意义。该滑坡发育于由中薄层状砂岩与薄层状板岩互层组成的中陡倾角反向层状结构斜坡中,其变形破坏机制为倾倒弯曲-拉裂型。地质分析及简化毕肖普法稳定性计算结果表明,滑坡堆积体在自然状态下处于潜在不稳定状态,在特大暴雨和洪水作用下滑坡前缘有较大规模滑塌失稳的可能,但水库2 870 m蓄水位对滑坡的稳定性不起主导作用。     

库岸斜坡失稳及其涌浪灾害风险分析

库岸斜坡失稳及其引发涌浪问题是库岸斜坡灾害的重要研究部分,开展库岸斜坡失稳及其涌浪灾害风险分析研究对指导库岸斜坡防灾减灾具有重要意义。以湖南省麻阳县大水冲水库滑坡为例,探讨库岸斜坡失稳引发涌浪灾害的分析方法,采用Geostudio软件进行10年和50年一遇5日累积降雨的滑坡稳定性模拟分析,绘制滑坡影响范围内建筑物风险变化图和室内人员风险变化图。总结了在最危险工况下,大水冲水库滑坡总经济风险为249.3万元,室内人员的风险值达到27.8,并有产生翻坝的可能,但对沟口居民和水库坝体破坏的风险低。     

焦家崖头北部13号滑坡变形破坏演化机制

为进一步研究灌溉作用下滑坡变形破坏机理,评价此类滑坡的稳定性,以甘肃黑方台焦家崖头北部13号滑坡为例,通过野外地质调查,分析其变形破坏特征。在此基础上,基于FLAC3D数值模拟方法分析一定水位下其变形破坏特征,进而概化滑坡变形演化规律。研究结果表明,在灌溉的条件下,该滑坡早期滑动主要为潜蚀-滑移型滑坡,滑动后的再次滑动为塑流-拉裂型滑坡,随着坡体滑移变形的持续和裂隙的进一步扩展,表现出"压制拉裂-剪切破坏"的滑动机理。     

天水市麦积区税湾地震黄土滑坡特征及其形成机制

以天水市税湾地震黄土滑坡为例, 依据野外调查和室内测试结果, 总结天水地区历史地震黄土滑坡特点, 剖析地震黄土滑坡发生的力学机制, 初步提出历史地震黄土滑坡的识别标志。税湾滑坡及柳沟右岸滑坡群属典型的地震黄土滑坡, 具有规模大、滑动面切割深、滑坡坡度小、成群成带分布和高位下滑等特点, 可作为识别历史地震黄土滑坡的重要标志。税湾滑坡及柳沟右岸滑坡群坡体具有明显的黄土/泥岩二元斜坡结构, 极易沿黄土/泥岩接触面滑动。当坡体受到地震力作用时, 地震产生的循环动荷载一方面降低滑坡岩土体的抗剪强度, 另一方面改变滑坡体的力学状态, 坡体应力平衡遭到破坏, 地震力增加坡体下滑力、减小坡体抗滑力, 导致坡体失稳发生滑坡。目前, 税湾滑坡处于欠稳定状态, 遇地震或强降雨有可能再次失稳下滑, 因而有必要进一步开展地震黄土滑坡的成灾模式研究, 为潜在强震区防灾减灾提供科学依据。      

西秦岭北缘断裂宝鸡—武山段活动触发滑坡分布规律与成因机制

西秦岭北缘断裂沿"一带一路"交通廊道展布,是南北活动构造带强震丛集发育的节点之一,地震地质灾害风险极高。基于地质调查、测绘与数值分析,查明了断裂在天水地区触发的地震滑坡分布特征,探讨了断裂触发滑坡的形成机制。研究表明:(1)西秦岭北缘活动触发的巨、大型滑坡为断裂地貌过程的一部分,易在断裂的阶区聚集发育,其枢纽部位也有零星的分布;(2)巨大型滑坡集中于历史极震区内,断裂破裂过程中的近场惯性滑移、远场地震动是主要触发因素,二者耦合作用导致巨大型滑坡在断裂带两侧具有对称分布特征,活动强度由近及远而逐渐变弱;(3)断裂水平滑移、破裂引起的斜坡滑动变形以结构面贯通为主要表现形式,具有强烈的方向效应、近直立断层的区域地震动效应及地震波的山体地形放大效应,这些力学效应在滑坡破坏过程产生断裂结构面、次级羽裂结构面与滑动面,它们协同控制了滑坡的运动;(4)极端降雨触发的泥流是巨大型滑坡堆积体复活运动的主要形式,是现今防灾减灾重点。     

山西煤矿区滑坡特征及分类

滑坡分类研究一直是滑坡研究的基础和重点。通过对山西煤矿区滑坡灾害的工程实践和大量的调查统计分析,根据滑坡地层结构、岩性特征、诱发机制及运动特征等因素将山西煤矿区滑坡归结为5种类型:顺基岩面推移-滑动型黄土滑坡;蠕滑-挤出型黄土滑坡;水浸溜滑型黄土滑坡;煤层自燃倾覆-拉裂滑移型岩质滑坡;受节理控制的蠕滑-张裂型岩质滑坡。研究结果发现:黄土滑坡滑带土一般为松散土层,岩质滑坡的滑面为软弱结构面（多为泥岩薄层）或煤线;除溜滑型黄土滑坡滑动速度较快外,其他为低速滑坡,其典型特点是历时长,滑距短,致灾范围小,但滑坡推力大,破坏力强,往往造成更大损失。该研究进一步细化了滑坡分类的内容,其成果可对山西矿区及类似滑坡地质灾害的防治提供指导。      

滑坡演化的基本属性与研究途径

我国是世界上滑坡地质灾害最严重的国家,重大滑坡防治是国家防灾减灾重大而迫切的战略需求.自然界经历了漫长的演化过程,演化是滑坡的基本属性,是滑坡工程地质研究的重要基础.滑坡演化机理、演化特征的正确认识及其定量表征,是滑坡预测预报和防控研究的关键组成部分.在归纳自然界演化共有特征的基础上,系统阐述了滑坡动力来源、演化形式、孕育模式、演化阶段和演化状态等基本属性;提出多场关联监测是揭示滑坡演化特征的有效手段,介绍了近期取得重要技术突破——滑坡柔性大变形监测技术;提出了演化在重大滑坡预测预报和防治中的应用途径,指出了重大滑坡演化进一步研究的方向.      

青藏高原东北缘黄河上游滑坡与堰塞湖研究进展

随着黄河流域生态保护与高质量发展上升为国家战略,滑坡灾害防治成为迫切需要攻克的基础性问题。另外,黄河上游地区因地形高差大、古地震及强降雨事件频繁,诱发的滑坡及滑坡堰塞湖数量多、分布广、危害重,是近年来滑坡发育和演化机制以及滑坡堰塞湖溃决效应研究的热点。本文在综合整理该地区已有研究工作的基础上,结合笔者研究团队近20年来所获得的滑坡调查评价、测试分析和防灾减灾研究成果,系统归纳了黄河上游地区滑坡调查与风险评价、滑坡时空展布规律及主控因素研究、典型滑坡堰塞湖的续存时长及溃决危害、古滑坡堆积体开发利用及防灾减灾等方面的研究进展和成果,提出了未来在该地区研究古滑坡、堰塞湖沉积与河流阶地以及堰塞湖溃决效应等应关注的4个科学问题。研究结果对于揭示黄河上游地质历史时期滑坡发育和堰塞湖形成的主控因素,探讨滑坡发育的动力机制对地震和降雨的响应过程,拓展第四纪地质学在古滑坡形成演变方面的应用研究等具有重要参考价值。     

甘肃天水地区强降雨诱发黄土-泥岩滑坡机理实验研究

在甘肃天水地区每年由降雨诱发的黄土-泥岩滑坡灾害事故很多,给当地人民生命财产造成巨大损失。为探索该类斜坡的滑动破坏过程与机理,在野外地质调查、工程地质钻探及岩土体力学测试的基础上,通过室内大型物理模型实验,研究“上部黄土+下部泥岩”二元结构类型斜坡在强降雨作用下的动态变形演化过程,揭示该类斜坡的破坏机理和破坏模式。结果表明:强降雨作用下斜坡变形破坏以滑动破坏为主,水分的作用主要表现为增加土体自重、引起土体强度降低、降低结构面的抗滑力、产生孔隙水压力及降低有效应力等几个方面,斜坡的破坏模式则主要表现为坡肩侵蚀→微裂隙产生、发展、贯通→斜坡局部滑动破坏→斜坡整体滑动破坏。研究结果对天水地区该类滑坡的早期识别有重要的参考意义,可为该类滑坡的防灾减灾提供科学依据。     

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。     

川藏交通廊道典型高位滑坡地质力学模式

川藏交通廊道穿越青藏高原东缘高山峡谷区,大型—巨型高位滑坡多发频发,是铁路、高速公路等交通设施规划建设必须考虑的重要因素。在区域成灾地质背景分析和现场调查的基础上,以地貌特征、斜坡岩体结构、促发条件等为基本要素,总结归纳了川藏交通廊道典型高位滑坡的6类地质力学模式,包括:堆积体滑移型、顺层滑移拉裂型、卸荷剪断型、岩溶贯通拉裂型、崩滑溃散型和构造控制型等。结合典型高位滑坡案例,重点剖析了各类滑坡启动的简化力学机制,并给出了相应的成因解析。综合考虑不同类型高位滑坡的控制因素和易发性分区结果,初步圈定了川藏铁路雅安—林芝段高位滑坡易发靶区,对高位滑坡隐患早期识别、重大工程选址选线和防灾减灾具有重要的指导作用。     

青海尖扎盆地寺门村滑坡发育特征及成因分析

滑坡形成演化及复活一直是滑坡防灾减灾领域研究的热点问题。本文在对黄河上游尖扎盆地地质环境背景分析和滑坡体野外调查、遥感解译、实验测试的基础上,分析研究了盆地内寺门村滑坡的变形过程、滑带土和堆积体特征,还原了滑坡的演化过程,厘定了滑坡复活因素,提出了黄河上游滑坡堆积体开发利用对策建议,认为（1）该滑坡是2005年之前发生的老滑坡因河流侧蚀和2018年春季人工灌溉引发的复活性滑坡;（2）滑坡体综合治理应与土地整治相结合且应选择合适的灌溉方式。研究结果对于青藏高原东北缘黄河上游地区的滑坡防灾减灾及滑坡体开发利用具有重要意义。