内外动力地质作用与斜坡稳定性——以虎跳峡地区为例

内容概要全书共八章四十一节,全面介绍了内外动力作用对于斜坡灾害防治的意义及其国内外研究现状,系统阐述了虎跳峡地区的基本地质条件及其斜坡灾害发育状况,并初步揭示了河谷深厚覆盖层的成因及其与内外动力作用关系,系统分析了斜坡变形破坏规律及其相关动力因子;在典型斜坡稳定性剖析基础上,提出了斜坡演变的内外动力作用机制与耦合模式;进而应用强度折减法和3D数值分析等技术,深入探讨了反倾岩体斜坡和大型堆积体的稳定问题,提出了岩质边坡最危险滑裂面的GA-Sarma算法和大型     

汶川地震崩滑灾害影响因素分析

为研究汶川地震崩滑灾害主要影响因素,在掌握汶川地震灾区公路沿线地震崩滑灾害资料基础上,选取典型段进行灾害统计分析,研究表明动力条件下斜坡失稳主要受斜坡岩体结构特征、地震动峰值加速度和斜坡动力响应特征三方面因素影响。地震动峰值加速度越高,地震崩滑灾害越发育。斜坡动力响应特征主要取决于地形地貌和地层岩性,陡坡硬岩段为地震崩滑灾害高发区。斜坡岩体结构是控制斜坡变形破坏的主要因素,从研究斜坡动力失稳角度,提出了斜坡岩体结构类型的划分,分为土层及强风化层——基岩二元结构、块状结构、层状及似层状结构、碎裂结构、土层等5个大类12个亚类。     

地震动力作用触发的斜坡崩滑响应研究现状及展望

地震动力作用触发的斜坡崩、滑地质灾害因其巨大的致灾力引起了广泛关注,其研究主要集中在：①地震触发斜坡崩滑灾害特征和影响因素统计学分析,即从典型地震触发的大量斜坡崩滑灾害实例研究入手,从统计学角度分析地震崩滑灾害发育特征同地震参数（地震震级、地震烈度、震源深度、震中距等）和斜坡体特征（坡高、坡角、岩性、构造、水文地质条件等）之间的关系;②地震触发斜坡崩滑灾害的形成机制和动力响应特征研究,即分析地震波产生的拉压和剪切作用对斜坡体的影响及在这种作用下斜坡体发生的破坏和运动过程;③地震作用下斜坡稳定性评价和致灾预测研究,主要是评价、预测方法和技术的类别及特征。基于此阐述了该研究中存在的问题和今后的研究趋势。     

季节性冻融作用与斜坡整体变形破坏

季节性冻融作用是斜坡变形破坏的重要外动力因素和促发因素之一，不但在斜坡表层产生强裂作用，而且可引起斜坡深处地下水富集，土体软化范围扩大，静，动水压力增大等冻结滞水效应，促使斜坡整体性大规模变形破坏，促发崩塌，滑坡发生，冻融季节也是重大滑坡灾害的多发时期。     

秦巴山区地质灾害发育规律研究——以镇巴县幅为例

以镇巴县幅为例,通过现场地质灾害调查、无人机航拍、室内遥感解译的方法,统计斜坡地质灾害的分布与地貌、坡度、坡向、斜坡结构类型、水系与公路的相关性,得出以下结论：1）斜坡灾害发育与地貌紧密相关,低山区与中山区斜坡地质灾害占灾害总数的96.97%.2）斜坡灾害主要分布在20～40°坡度区间内,灾害数目占总斜坡灾害数目的75.76%.3）41%的斜坡灾害分布在东、西两个方向斜坡上.4）顺向坡最易发育地质灾害,顺向坡地质灾害数量占总数的33%.5）河流对地质灾害有很强的控制作用,45.45%的地质灾害发生在距河流200 m范围内.6）研究区内斜坡灾害与人类工程活动特别是修建公路有很强的相关性,公路两侧50 m范围内发育斜坡灾害数量占总数的55.56%.结合研究区地质灾害发育规律及遥感影像特征,总结出一套适用于陕南秦巴山区的斜坡灾害识别方法,可为防灾减灾及灾害识别提供技术支持.     

湖北省巴东县桐木园山坡型泥石流的形成机理及预警指标——以2003—03—31强降雨过程为例

2003年3月31日，巴东县在连续强降雨作用下出现多处山体斜坡地质灾害，造成大量房屋破坏和人员伤亡。通过现场综合调查，笔者认为灾害比较严重的桐木园斜坡灾害体发球典型的山坡型泥石流，着重剖析了该山坡型泥石流的变形特征及其成灾机理，并探讨了斜坡浅表层松散岩土体快速变形的临界降雨阀值和预指标。     

喜马拉雅山区公路边坡崩滑灾害与防护措施破坏规律分析

喜马拉雅山区构造断裂发育,地震活动频繁,新构造运动强烈,内外动力地质作用异常活动,使该区域公路边坡扰动灾害十分严重,对区域内公路的安全运行构成了极大的威胁。本文通过实地调研和理论分析,探讨了喜马拉雅山区高速公路边坡扰动崩滑灾害发育规律、防护措施破坏特征和破坏机理。从边坡的物质成分和地层结构类型出发,对全区公路边坡类型进行了分类,并提出了边坡失稳破坏的多种模式。通过空间统计分析发现,喜马拉雅山区公路边坡崩塌灾害的发生和分布与区域断裂、地震动强度、岩土结构类型及气候环境条件等因素密切相关,并给出了量化的变化指标。在此基础上,采用地球内外动力耦合作用的理论对喜马拉雅山区地质灾害的成因和演化机制进行了分析,认为差异隆升与河流下切导致岩体结构松弛效应及山体崩塌滑坡,是内外动力耦合作用的结果。在公路工程时间尺度上,气候变化是当前该地区最为活跃的外动力地质作用。在边坡扰动灾害防护方面,边坡灾害防护措施的稳定性、安全性等不确定性较大,调查中10%的边坡崩滑防治工程出现了不同程度的破坏。通过对防护措施破坏特征的分析,阐明了边坡灾害防护效果与防护措施自身稳定性差异性的原因,提出边坡坡面防护措施的选型与优化,需要综合考虑坡面岩土体的工程地质特点、灾害体类型、运动路径、致灾模式与工程匹配性等因素,应采用多重防护措施进行优化组合,使其最大程度地减少灾害的发生和可能的风险。     

金沙江虎跳峡河段岸坡变形破坏的相关动力因子研究

河谷岸坡的变形与破坏是地球内外动力耦合作用的结果,并且每一种动力地质作用对于岸坡变形失稳的贡献程度不同,造成岸坡变形破坏频率和规模的空间差异。金沙江虎跳峡地区内、外动力地质作用十分显著,岸坡变形破坏体的空间分布具有鲜明的地段性。本文采用定性与定量相结合的效果测度分析方法,对虎跳峡河段岸坡变形破坏密度与相关动力因子进行关联度量化分析,从而确定了影响岸坡稳定的关键性动力因子,可为水电开发中的岸坡灾害成因类型划分、危险性评价、灾害治理和工程规划设计等提供科学依据。     

新疆及中亚地区斜坡灾害研究现状与展望

新疆和中亚五国山河相连,都是“一带一路”建设的重要支点,但也是滑坡、泥石流等斜坡灾害的高发区,且两地的地质灾害发育有着明显的共性。本文对新疆和中亚地区的斜坡灾害研究现状进行综述,分析了两地斜坡灾害形成机理、发育规律,即中高山地分布集中,受降雨和冰雪融水影响很大,黄土滑坡发育。新疆的斜坡灾害研究多围绕公路、水利等工程设施;中亚地区的斜坡灾害研究以自然灾害居多,且在很大程度上受地震作用控制。最后,分析了新疆及中亚地区斜坡灾害研究的发展趋势,建议建立现代化的灾害监测预警系统,加强“一带一路”沿线国家地质灾害研究的国际合作。     

水动力型滑坡形成运动机理与防控减灾技术

水动力型滑坡是指在冰川融雪、降雨、水位变动、地表径流及地下水活动等水动力因素驱动下而发生的斜坡岩土体失稳灾害。西南地区是水动力型滑坡尤其是库区滑坡的高发区,其失稳破坏直接威胁到人类的生命财产和基础设施的安全,且有可能造成深远的次生灾害,提升水动力型滑坡灾害的监测预警、综合防控与应急处置水平极为迫切。水动力型滑坡易发于松散堆积层、破碎岩体、软岩以及含有软弱夹层的斜坡等地层,地质环境、水文活动以及人类活动干扰等因素的长期作用在水动力型滑坡的孕育过程中起着关键作用。斜坡在各种不利因素的持续交替作用下,逐渐产生变形破坏,稳定性不断降低并趋于极限失稳状态,最终在短期水文条件的改变下而导致整体失稳破坏。斜坡失稳后的滑坡动力过程非常复杂,尤其是特大型高位滑坡,在运动过程中可能会产生强烈的冲击破碎和沿程侵蚀铲刮现象,导致滑坡运动性态的改变和堆积方量的增大,水的存在会加剧滑坡沿程侵蚀铲刮作用以及导致运动性态向流态化转变而造成更远的运动距离和更广的致灾范围。水动力型滑坡是一个复杂的系统性问题,不同地质结构和水动力条件的滑坡变形破坏过程存在很大差异,远距离非接触式滑坡早期识别与监测技术以及基于人工智能和大数据且具备自主学习的滑坡预报预警方法是未来重要发展方向。水动力型滑坡防治涉及到工程建设、经济民生、社会等多方面因素,需要综合运用工程措施和非工程措施。在未来水利水电工程建设过程中,应重视库区滑坡的危害性,复建设施的修建应尽可能远离库区滑坡影响区。     

汶川县渔子溪地震地质灾害特征及灾害链成生分析

渔子溪下游耿达乡-映秀镇河段是汶川地震触发震害最为严重、灾害链效应最为显著的河段之一。本文通过详细的实地调查和遥感影像分析,力求揭示该河段地质灾害的特征及灾害链的成生过程、成生条件。依据震害特征,将地质灾害划分为斜坡中上部强风化岩土体失稳坠落、块状岩质边坡滑移式垮塌及局地暴雨启动型泥石流3类,并分析震害发育规律。调查表明,灾害点的空间展布受控于发震断裂,且北岸发育密度更大,茂汶断裂两侧差异显著。对51个崩塌点及17条泥石流研究发现,地震崩塌灾害主要发生在40°以上斜坡,主要分布在斜坡中上部(0.4倍坡高以上)及地貌突出部位,且大纵比降的壮年期沟谷易发泥石流。同时,诱发因素的转变致使地质灾害向降雨主导的小规模单体崩塌、泥石流方向发展。区内主要存在2种地质灾害链:(1)内动力地质灾害链"地震→崩塌→压迫河道、毁路或形成堰塞湖",其成生过程经历高速启动、滑移运动、堵河3个阶段; (2)内外动力耦合作用地质灾害链"地震→崩塌、震裂山体→暴雨→泥石流→压迫河道、毁路或形成堰塞湖",成生过程可划分为启动、堵塞(沟谷后)溃决、铺床、堵河4个阶段。灾害链的成生条件概括为:脆弱的地质环境; 强烈地震动震垮、震裂高陡斜坡(>50m,>40°); 强降雨及适宜的堵河条件。     

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。     

中国西部地区典型岩质滑坡机理研究

中国西部具有独特的地域地质环境和活跃的内外动力地质条件。在这样的背景下,崩滑地质灾害十分发育,给人类居住环境及重大工程建设带来极大威胁和重大的损失。阐明这些灾害的形成机理,尤其是大型滑坡的发生机理,对灾害的防治具有重要的理论及现实意义。根据作者在中国西部地区多年的研究工作实践,对几类典型的大型岩质斜坡变形及失稳机理进行了较为深入的分析,重点阐述了这些大型滑坡形成的地质条件、斜坡变形过程及发生机理 的"概念模型",其中包括滑移-拉裂-剪断的三段式模式、挡墙溃决模式、"超级强夯"模式等。这些机理及模式的提出,对这一地区的防灾减灾实践具有一定的指导意义。     

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...     

岩体结构控制下的斜坡变形特征

为了分析岩体结构与斜坡变形的作用关系,以巴东城区为例,探讨了区内主要地层（三叠系巴东组第2段T2b2、第3段T2b3）岩体结构在内、外动力地质作用下的演化过程,进而分析了不同类型岩体结构控制下的表层斜坡的变形特征。结果表明：内动力地质作用过程中形成了岩体结构,而外动力地质作用改造着岩体结构;根据沉积成岩、构造作用过程中所形成层理、节理、劈理的发育程度,可将岩体划分为层状结构、块裂结构和碎裂结构;风化、水等外动力地质作用对岩体结构的改造结果受控于原岩结构;巴东组第3段层状岩体多沿层间软弱夹层顺层滑动;巴东组第2段互层状岩体,层间差异崩解作用易形成崩塌;结构面的组合关系、发育规模控制着块体失稳的形式和规模;密集发育的劈理将岩体分割呈碎裂状结构,卸荷松动下呈膝状弯曲。这些认识对巴东地区斜坡灾害分析、防治具有一定的指导意义。     

青藏高原东缘活动断裂地质灾害效应研究

活动断裂的地质灾害效应是工程地质与地质灾害领域研究的重要内容。本文以第四纪以来构造活动最强烈的青藏高原东缘为例,阐述了活动断裂地质灾害效应的主要表现形式,包括:(1)活动断裂对地形地貌和岩体结构的影响;(2)断裂剧烈活动(地震)诱发地质灾害;(3)断裂蠕滑作用对斜坡应力场和稳定性的影响;(4)断裂活动是地质灾害链的源头,为地质灾害提供物源。上述表现形式及灾害成因机理和分布规律是活动构造区地质灾害防治中需要关注的关键问题。根据青藏高原东缘典型地质灾害案例研究提出,内外动力耦合作用成灾机理是未来地质灾害研究方向,将为活动构造区地质灾害早期识别和防灾减灾提供理论依据。     

高山峡谷地区高陡边坡深部裂缝一般特征分析

中国西南部,尤其是水能资源较为集中的青藏高原周边地区是近期工程建设的热点地区。由于强烈的内外动力地质作用,这些地区形成了高山耸立、沟谷深切的地貌景观,高山峡谷区的高陡岩质斜坡变形与稳定将是工程建设所面临的主要工程地质问题之一。高陡边坡的变形与稳定对工程建设的可行性起到决定性作用,并影响着施工周期和工程造价。本文分析了深裂缝现象的一般特征,认为深裂缝是在特定地质环境下内外动力地质共同作用的产物,一般均具有三高、继生这一共性。在工程处理方面,深裂缝可按山体加固的方法进行工程处理,预应力锚固洞可较好处理深裂缝问题。     

地震作用下含水平软弱夹层斜坡动力响应特性研究

基于相似性理论,设计并完成了2个含不同厚度水平软弱夹层的岩质斜坡。试验模型高度、长度、宽度分别为1.80、1.65、1.50 m,坡角约60°,软弱夹层厚分别为3、15 cm。输入不同类型、激励方向、频率和振幅的地震波,利用大型振动台试验中传感器记录的数据和正交试验,研究了斜坡的加速度响应特征及其影响因素。试验结果表明:斜坡动力加速度放大系数分布存在明显的坡内高程效应和坡面的非线性趋表效应。斜坡水平向坡面放大系数随斜坡高程增加呈波动性增大,薄夹层斜坡中、上部表现更为明显。竖直向坡面放大系数因软弱夹层厚度而异,薄夹层斜坡局部减小后增大,最大放大值出现在坡肩位置,而厚夹层斜坡最大放大值出现在软弱夹层底部。同等强度地震力激励下,坡内竖直向放大系数不及水平向,约为0.75倍。坡面上,水平和竖直向放大系数的相对大小与高程有关。软弱夹层以下,竖向放大系数大于水平向,夹层以上则相反。软弱夹层对斜坡动力响应的影响也因激励方向不同而有所区别,对水平向动力响应有一定的放大作用,而对竖直向动力响应则是吸收减弱。斜坡动力响应所选因素的影响大小顺序依次为斜坡高程、坡体位置、软弱夹层厚度、激励振幅、加载波形、激励方向,其中斜坡高程、坡体位置以及软弱夹层厚度对斜坡动力响应具有显著性影响。     

地震荷载作用下斜坡响应研究:以四川青川东山—狮子梁剖面为例

在对青川地震监测剖面实测数据进行系统分析的基础上,运用大型通用有限元分析软件ANSYS建立东山—狮子梁监测剖面的数值模型,分析了地震作用下斜坡的动力响应规律。结果表明:地震荷载作用下,斜坡的地震响应不是单调的随斜坡高度的增加而增加,而是与斜坡地形地貌及岩体中裂隙的发育程度有密切关系;斜坡的地震响应由坡内向坡外逐渐增大,且坡向与地震波传播方向相同时斜坡的地震动力响应要大于坡向与地震波传播方向相反的情况。研究结果为地震荷载作用下边坡稳定性评价提供了理论支持,为提出更加合理的地震动稳定性评价方法提供依据。     

斜坡地质结构与地质灾害发育类型研究——以店子街幅灾害为例

岩土体是组成斜坡地质结构的基本单元,斜坡地质结构类型与地质灾害的发育类型密切相关。店子街幅图幅调查范围内主要发育软弱-较坚硬层状泥岩、砂岩岩组,风积黄土单层土体,粉土、砂砾卵石双层土体,粉土、碎石和基岩碎屑多层土体等4类岩土体,这些不同的岩土体组成了6种不同的斜坡地质结构,进而演变形成了不同类型、不同规模的斜坡地质灾害。黄土斜坡结构和黄土—冲洪积层斜坡结构多演变发生小型滑坡灾害、黄土—泥岩斜坡结构多演变发生中—大型黄土泥岩滑坡灾害、泥岩与泥质砂岩互层斜坡结构多演变发生崩塌灾害、泥岩风化堆积层斜坡结构和滑坡堆积层斜坡结构多演变发生小-中型滑坡灾害。研究不同斜坡地质结构与地质灾害发育类型的发育关系,有助于进一步开展区域崩塌、滑坡形成机理研究,研究成果有助于洮河下游地质灾害防治工作的展开,并为地方政府科学制定地质灾害防灾减灾规划提供了技术支持。