三峡库区巴东新城区库岸三叠系巴东组层间软弱带

摘要 巴东新城区发育有黄土坡滑坡、赵树岭滑坡、太矶头滑坡、童家坪滑坡等多处大型古滑坡,研究库岸斜坡岩体结构特征对滑坡的治理有着至关重要的作用。本文基于巴东新城区白土坡和西壤坡两段库岸深300余米监测剖面的地质勘探资料,根据岩芯颜色、岩性和结构将巴东组第三段划分为24段;通过薄片鉴定、X射线衍射和岩芯精细测量分析库岸斜坡岩体处于滨海环境的海陆过渡相,岩性组合、岩层厚度、矿物组成及强度具有复杂的垂向分带特征;探讨了层间软弱带和大型滑坡的关系。研究表明:巴东新城区库岸斜坡巴东组第三段内发育有13层贯通的软弱带,表现为为富含泥质、结构破碎的泥质软弱夹层、构造碎裂岩、溶蚀改造带和软岩软弱带。在沉积成岩时经历了滨海相反复的海浸海退,软弱带多分布在沉积环境动荡的开阔台地（陆棚泻湖）和局限台地（潮间带）。巴东组第二、三段岩性及沉积环境属缓慢过渡,在构造作用下未发生明显的滑脱。沉积结构和后期构造共同作用形成了贯通软弱带,为大型滑坡发生提供了有利条件。三峡水库全面蓄水后,软弱带在地下水长期作用下必将加剧库岸斜坡的深部形变。     

含软弱夹层库岸滑坡滑带发育特征研究

本文分析了巴东新城区巴东组第3段岩体中软弱夹层的分布特征、滑坡滑带的发育特征,结果表明巴东组第3段岩体中发育的滑坡滑带可与原岩中的软弱夹层对应,软弱夹层受构造剪切和地下水泥化作用发育成以碎石夹泥或黏土夹碎石为主的滑带.分析认为黄土坡滑坡、赵树岭滑坡的深层变形与巴东组第3段次级褶皱发育、层间劈理密集导致岩体破碎有关,而两...     

巴东新城区典型库岸深部稳定性分析

为了分析巴东新城区库岸斜坡蓄水后的深部稳定特征,首先,选择巴东新城区扇形斜坡中轴线的白土坡库岸作为典型库岸,以深300余米深部监测钻孔岩芯资料为依据,根据软弱带分布、岩体完整性及岩性特征对深部岩体结构分带;然后,基于各带内岩体的地质强度参数GSI,应用Hoek-Brown准则估算岩体强度参数;最后,采用FLAC数值模拟方法分析了库岸斜坡蓄水后的稳定性特征。结果表明：随着水位的上升斜坡稳定性有下降趋势,但下降值并不明显,白土坡库岸斜坡处于整体稳定状态;当强度折减值至极限状态时,剪应变增量值集中区位于6～10层软弱带集中分布的岩层内,受地震作用时剪应变增值集中区向斜坡深部发展,斜坡潜在滑动面顺层发育;斜坡失稳的前提是前缘向斜反倾段完全塑性贯通。     

三峡库区黄土坡滑坡体原岩结构特征及演化模式研究

三峡库区黄土坡滑坡是一个大型复合变形体,地质条件非常复杂,其演化过程还需要进一步研究。本文对黄土坡滑坡勘察及白土坡库岸深部监测钻孔岩芯资料进行了综合对比研究,结果表明巴东组第三段上亚段岩体相对下亚段岩体夹层发育密集,黄土坡滑坡滑床中可能仍有贯通性夹层发育,取样夹层已泥化为砾类土。根据巴东组第三段岩体中软弱夹层发育特点恢复了黄土坡滑坡体的原岩结构,滑体分布特征与原岩结构对比研究表明黄土坡滑坡体是复合牵引式滑坡多次滑动的产物。黄土坡斜坡前缘巴东组第三段上亚段岩体中夹层密集,易泥化为滑坡滑带发生深层蠕变,并且受F3断层切割和次级褶皱发育影响岩体破碎,先期发生了滑坡。继而引发斜坡中部巴东组第三段下亚段表层风化破碎岩体坠覆或滑动并超覆于前缘崩滑体之上,最后引发园艺场滑坡使斜坡后部巴东组第二段表层风化破碎岩体滑动超覆于中部岩体之上,受三峡水库蓄水影响黄土坡滑坡崩滑体深部滑带及滑床夹层蠕滑将进一步加剧。这种演化模式能较好地解释黄土坡滑坡复杂滑体结构的成因及变化特征。     

含软弱夹层库岸复杂滑坡体形成机制

黄土坡复杂滑坡体形成机制研究对滑坡稳定性分析非常重要。通过地层对比并考虑软弱夹层的发育特征建立了巴东城区黄土坡斜坡原岩结构模型,斜坡前缘巴东组第三段上亚段岩体中软弱夹层发育密集,可与黄土坡滑坡深部多级滑带对应。数值模拟计算表明,斜坡在形成演化过程中斜坡前缘巴东组第三段上亚段岩体出现了明显的剪应变集中分布,变形深度与斜坡临江I号崩滑堆积体厚度基本一致,可见斜坡岩体结构和斜坡演化过程的应力应变特征控制了临江I号崩滑堆积体的形成。三峡水库蓄水后会加剧滑坡体的剪切变形,泥化夹层的存在容易诱发深层滑坡。      

二叠系炭质页岩软弱夹层剪切蠕变特性研究

以西南灰岩山区二叠系炭质页岩软弱夹层为研究对象,开展了原生软岩、层间剪切带和滑带3个演化阶段的矿物组成成分、微结构和不同正应力水平的剪切蠕变力学特性分析。结果表明：软弱夹层在演化过程中,矿物组分发生改变,黏土矿物含量在原生软岩中小于5%,层间剪切带中在5%～10%之间,滑带中大于10%。微结构由致密变得疏松,颗粒间连接力减弱;软弱夹层的蠕变位移和蠕变速率随着剪应力增加而增大,呈非线性关系。在相同剪应力条件下,蠕变位移和蠕变速率的关系为：滑带>层间剪切带>原岩。长期剪切强度逐渐降低,黏聚力的降幅大于内摩擦角,对时间的敏感程度较高。为受软弱夹层控制的层状基岩滑坡的发育发展过程、失稳机制研究提供了重要借鉴意义。     

黄土高原渭河宝鸡段北岸大型深层滑坡动力学机制研究

为研究渭河盆地黄土塬边大型深层滑坡运动机制,通过对渭河宝鸡段北岸斜坡构造地貌过程解析、滑体地质剖面平衡计算与运动过程的动态数值模拟,结合黏土岩滑动带发育的宏观力学背景、物理结构变化特征与剪切蠕变、滑动力学行为特征研究,确定了渭河北岸大型深层滑坡的几何学、运动学特征,初步揭示了黏土岩质滑带塑性流动挤出的控滑机制。研究表明:①大型深层滑坡的运动变形由后缘向坡脚传递,后缘下降、前缘隆起,整体变形由底部泥岩控制,具有一定的水平位移,是旋转-平移复活式滑坡;②黏土岩滑动带结构损伤形成蠕变变形带,滑动过程中,塑性变形区在滑体下方呈倾斜三角形状,产生塑性流动变形,逆冲向上运动中形成翻卷结构,滑体前缘以流动状态隆起挤出;③黏土岩的塑性流动变形是黏土矿物含量增加、活性增强的结果,滑带土内的粘粒含量(2μm)由初始的17.94%增加到50.22%,蒙脱石的绝对含量从初始的13.19%增加至26.38%,而其比表面积平均由124.55增加至215.08,从而降低滑动带的强度、恶化水理性质,引起滑体剧烈变形,而滑体内赋存的高孔隙水压力可推动滑体滑动。     

巴东组岩石能量耗散规律的实验研究

岩石变形和破坏可以看作能量耗散和释放的过程,基于巴东县城西壤坡库岸巴东组岩石压缩实验数据,利用岩石能量学分析理论,分析了巴东组岩石能量的耗散规律,并探讨了巴东组岩石的破坏模式和库岸斜坡失稳机制。结果表明:(1)压缩试验得到了4类破坏模式,其中楔形剪-张破坏模式的平均能耗最大、沿弱面剪切破坏的能耗最小; (2)峰值前外荷输入能(E1)、峰值前岩块损伤能(ED)及单位长度裂纹耗能率均表明,巴东组岩石在垂向上硬度不均。在构造作用下,岩体内部广泛发育顺层滑脱带; (3)硬度高的岩石常表现为脆性破坏,破裂时能量耗散速度快。硬质岩斜坡在破坏前所集聚的弹性能,远大于破坏时所需的破裂能,易发生剧烈滑动; (4)在矿物成分变化处,巴东组岩石能量分析的各项指标表现出明显的波动,灰质高的岩石强度相对于黏土质高者的强度大。研究成果对于解释巴东组岩石强度特征和巴东城区内滑坡的失稳模式具有参考意义。     

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。     

三峡库区黄土坡滑坡I号崩滑体成因

黄土坡滑坡是三峡库区4个大型滑坡之一,因其典型性和重要性,"长江三峡库区地质灾害研究优势学科创新平台"在此建立了巴东野外大型综合试验场.野外试验场隧洞群揭露滑坡结构,有助于深入认识和研究黄土坡滑坡的地质结构特征和成因机制.通过试验隧洞开挖揭露黄土坡滑坡临江I号崩滑体特征发现:(1)临江I号崩滑体滑床基岩普遍发育层间剪切软弱夹层;(2)主隧洞与Ⅲ号支洞揭露滑体特征表明,滑体物质组成为棕红色泥岩、粉砂岩碎石土,灰色泥灰岩、灰岩碎石土,各类破碎岩层,滑体内潜水丰富,渗水量较大;(3)试验隧洞揭露滑带具有多层位顺层发育特征,平面范围与前人勘察成果较一致,厚度在不同剖面处存在较大差异;(4)深部钻孔监测资料显示,在土层与基岩面及层间剪切带均有蠕滑位移.分析得出:临江I号崩滑体是在重力和构造应力作用下顺多层软弱夹层、土层与基岩面发生蠕滑变形形成的,具有多层滑动面.     

湖北省巴东新城白土坡斜坡岩体稳定性分析

巴东组第三段是三峡库区滑坡发育的主要地层之一,巴东新城深部变形监测钻孔岩芯分析表明在巴东组第三段地层中发育有多层软弱夹层,以泥质灰岩、钙质泥岩为主,大部分破碎带具有顺层、连续等特点。白土坡斜坡岩体中主要贯通性夹层有13层,中上部夹层分布较密,西壤坡斜坡岩体中主要贯通性夹层有3层,与白土坡巴东组第三段下部夹层对应,巴东组第三段中的软弱夹层是斜坡深层岩体的主要结构面。白土坡深层岩体稳定性分析结果表明随着库水位的上升斜坡稳定性有下降趋势,但其整体稳定性较好,白土坡前缘断层为斜坡深层变形提供了边界条件。     

瓦屋山水电站厂房区红层岩体古滑坡稳定性研究

红层岩体以其岩体结构的软硬相间及软弱夹层发育而在边坡稳定方面表现为"易滑地层".瓦屋山水电站厂房区边坡为顺向坡,砂岩类岩石与黏土岩类岩石呈缓倾、互层状(倾角10°～20°)产出.构造与表生改造作用下,在这两类软硬相间的岩石界面上常形成分布较为连续的软弱夹层,这类岩体较易沿软弱夹层产生顺层滑动.地质历史时期,瓦屋山厂房区...     

基于粗糙集和模糊模型识别的斜坡危险性区划

为了在斜坡危险性区划中考虑岩体结构的控制作用,将粗糙集和模糊模型识别理论用于区域斜坡岩体结构识别,并结合信息量法对斜坡单元进行空间危险性预测。尝试在指标中考虑深部岩体结构特征和岩层变形构造（断层、岩层曲率）,将该方法应用于巴东新城区库岸斜坡危险性区划。结果表明：巴东新城区滑坡的主要影响因素有坡向和岩层倾向关系、坡角和岩层倾角关系、构造条件,可将斜坡分为3种结构类型。不同结构类型斜坡在危险性评价时各指标的影响程度或权重不同,可将巴东新城区划分为4个危险性等级,与现有滑坡比较验证了结果的合理性。     

岩石/结构面劣化导致巴东组软硬互层岩体强度劣化的作用机制

岩石/结构面劣化导致巴东组软硬互层岩体强度劣化的作用机制是揭示三峡库区库岸消落带巴东组软硬互层岩体强度渐进劣化机理和评价库岸边坡稳定性的关键问题.以三峡库区典型"易滑岩组"巴东组第二段红色系列的砂岩与粉砂质泥岩互层岩组为研究对象,考虑干湿循环条件下岩石/结构面参数劣化,开展了软硬互层岩体单轴压缩数值试验,分析了软岩/硬岩/层面劣化对巴东组软硬互层岩体单轴压缩强度劣化的贡献度及其与岩层倾角的关系.研究结果表明,不同岩层倾角条件下,软岩/硬岩/层面劣化对巴东组软硬互层岩体单轴压缩强度劣化的影响有明显区别,以软岩/硬岩/层面劣化对巴东组软硬互层岩体单轴压缩强度劣化的贡献度为依据,将岩层倾角全范围划分为软岩控制区、软岩-硬岩-层面共同控制区、沿层面滑移失稳破坏区和硬岩控制区,揭示了岩石/结构面劣化导致巴东组软硬互层岩体强度劣化的作用机制及其受岩层倾角的影响,为进一步研究库岸消落带巴东组软硬互层岩体强度渐进劣化机理奠定了基础.      

缓倾软硬岩互层边坡变形破坏机制模型试验研究

以宜巴高速公路沿途彭家湾软硬岩互层边坡为工程依托,依据地质分析及相似理论建立缓倾软硬岩互层边坡室内模型,采用开挖试验及和注水软化试验来模拟实际中的工程开挖（或河谷下切）和雨水浸润软化过程,研究缓倾软硬岩互层边坡的变形破坏机制。结果表明：在开挖及雨水软化两种工况下,该类软硬岩互层边坡的变形模式都是前期的滑移拉裂变形和后期的整体蠕滑变形,破坏模式是以深部软层为滑动面的整体滑移;硬岩层与软岩层的变形情况略有不同,硬岩层以整体蠕滑变形为主,而软岩层以滑移拉裂变形为主;深部软岩层的状态变化对边坡的整体稳定性影响非常关键;工程开挖（河谷下切）及雨水入渗都会对该类缓倾软硬岩互层边坡的稳定性有重要影响,开挖导致的临空面及微裂隙是滑坡发生的基础,水是滑坡发生的条件和诱因。