反倾岩质边坡的时效变形破坏研究

为研究反倾岩质边坡的变形破坏规律性与形成机制,以黄河上游茨哈峡水电站库区反倾岩质边坡变形破坏为例,基于系统的工程地质方法并结合离散元模拟边坡的变形演化进程,对其倾倒变形的时效性进行了分析并研究了其形成演化机制。结果表明:①该倾倒边坡的时效变形规律表现为倾倒变形在不同方向上具有差异性,其时空演化特征表现为斜坡顶部的拉裂和中部的弯曲变形,目前倾倒体内未形成贯通性失稳界面,倾倒拉裂和弯曲变形同时存在,表现为倾倒机制的长期性、积累性和阶段性;②该类斜坡的变形破坏是岩层在自重应力作用下做悬臂梁弯曲,岩层发生弯曲变形,导致坡体后缘开裂、根部折断、前缘剪切蠕变,当坡体折断带内的剪应力超过其抗剪强度时,坡体逐渐错动下滑形成倾倒塌滑体;③该倾倒变形体的破坏模式为弯曲—拉裂变形、弯曲—折断破裂、蠕滑—拉裂变形、表层滑塌和深部滑坡形成。      

恩施盆地典型红砂岩斜坡破坏机理试验研究

恩施城市建设中盆地内红砂岩斜坡破坏较为严重，其中结构面控制的逆向红砂岩斜坡破坏现象普遍。以恩施市内凤凰山公园斜坡为典型实例，研究其变形破坏过程与机理。工程地质调查与室内岩体物理力学试验研究表明，该类红砂岩斜坡破坏的影响因素为斜坡地质结构构造、地层岩性与工程诱发因素。基于物理模型试验再现了该类斜坡失稳破坏的全过程，通过坡体位移监测、有机玻璃投影监测与宏观变形拍照记录分析了斜坡的变形破坏机理，并采用离散元法数值模拟对比验证了该类斜坡破坏机理。结果表明，该类斜坡的稳定性状态主要由结构面控制，在工程开挖的作用下，斜坡沿结构面必发生失稳破坏。鉴于此，工程建设中必需对该类斜坡进行合理的边坡设计，防止出现不同规模的失稳滑动现象。      

施工期岩锚梁岩台破坏模式及稳定性分析

针对西南某大型水电站地下厂房岩锚梁岩台区节理发育的特点,并考虑辉绿岩脉等软弱带的影响因素,结合现场调查,
利用关键块体理论方法分析得出开挖过程中岩台主要破坏模式为滑动、滑移-拉裂、弯曲-拉裂以及辉绿岩脉松动溃散4种,其
中,上、下直墙的陡倾角结构面组合特征及辉绿岩脉的发育直接影响岩台的成型与稳定,开挖过程中针对各发育特征采取针对性
支护措施;为验证分析的可靠性,结合现场变形监测资料分析表明:岩台和岩锚梁混凝土结构之间总体黏合度较好,而岩台开挖破
坏段和辉绿岩脉发育区及影响带处的黏合度相对较差,需进一步加强变形监测,必要时采取相关补强措施。      

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。      

“6.1”芦山地震作用下宝兴新华村滑坡动力响应与失稳过程离散元模拟

斜坡浅表层是各类地震地质灾害发育的潜在破坏位置,坡面形态和坡体结构往往造成斜坡动力响应及破坏的复杂化。为探究不稳定斜坡浅表潜在滑动层动力响应特征与失稳过程,以芦山M_s6.1级地震触发的新华村滑坡为例,基于现场调查采用离散元方法建立了二维计算模型,分析了该斜坡潜在滑动层及坡面形态的动力响应特征并对其失稳过程进行了模拟。结果表明：(1)斜坡浅表潜在滑动层具有强烈动力放大效应;(2)微地貌对于潜在不稳定斜坡坡面的放大效应具有明显的影响,浅表潜在滑动层水平向及竖直向加速度在凸出部位的放大效应显著,凹陷部位相较于凸出部位放大效应较低;(3)研究揭示新华村滑坡在微地貌的作用下凸起地形呈现先于凹陷地形遭受破坏,其失稳过程分为震动放大局部震裂-凸出地形破坏-凹陷地形破坏-完全破坏整体下滑-重力堆积5个阶段。该研究结果有助于提升防灾人员对地震诱发潜在不稳定斜坡失稳的认识,为防灾减灾提供理论和数据支撑。     

某坝区岩体中层内错动带的工程研究

层内错动带是岩体中发育的软弱结构面,产状、迹长、物质组成、空间位置、地下水赋存状态等是描述其特征的工程指标.介绍了层内错动带这些指标的现场测量和室内整理、分析的原理和方法,并应用三维有限元进行了层内错动带迹长对岩体变形特性影响的数值计算,为在工程地质问题分析中对层内错动带"抓大放小”提供了依据.     

铜矿岭不稳定斜坡类型识别与工程地质分区

高速公(铁)路路基、隧道和桥梁工程等常常因地质灾害的存在而影响正常使用, 尤其是类型不明的不稳定斜坡, 明确地质灾害类型是影响不稳定体治理方案的首要任务。以宜巴高速公路铜矿岭不稳定斜坡为研究对象, 采用野外地质调查、工程地质分析和监测数据分析的方法, 判明了铜矿岭不稳定斜坡类型。野外调查结果表明该不稳定斜坡上部为残坡积物, 下部为反倾结构的粉砂岩; 结合位移监测数据, 判定该不稳定斜坡变形存在多个剪切滑移带, 但主要分布于松散堆积物内部, 综合判定该不稳定斜坡为深层蠕动变形体; 依据变形大小和变形方向变化特点, 最后将该变形体分为两个大区, Ⅱ区又可细分为2个小区, 并指出Ⅱ₂区是未来防治的关键部位。研究成果为该不稳定斜坡后续治理设计提供了地质依据, 证明传统的工程地质调查、分析与位移监测相结合是开展不稳定体类型判识, 确定边界范围的有效手段。      

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。      

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.      

南京地铁南北线主要工程地质问题认识与评价

介绍了南京地铁南北线一期工程的工程概况及工程地质条件.地铁建设场址区沿线地形复杂,地铁要频繁穿过基岩和河漫滩软土及古河床的饱水粉细砂层,由此引发较多的工程地质问题.结合优势面分析理论讨论了南京地铁建设所遇到的主要工程地质问题:区域稳定性问题、砂土液化问题、围岩稳定性问题、工程水害与渗透变形问题、地基不均匀沉降问题,并针对具体问题提出了在地铁施工中的相应解决办法.实践证明,认清工程建设中所存在的工程地质问题并作出科学评价,对工程建设的勘察、施工、设计都是至关重要的.     

苏北盆地金湖凹陷西斜坡构造特征及构造演化

基于苏北盆地金湖凹陷的地质及地球物理资料,根据区域构造演化背景和剖面,描述了该凹陷的构造特征,讨论了该凹陷西斜坡构造演化阶段,并探讨了其构造演化特征.结果表明:金湖凹陷西斜坡地区断裂构造发育,大部分断层弧形弯曲,断层以小级别断层为主,断层组合以拉张型为主,断块圈闭发育;西斜坡在新生代期间的构造演化可划分为斜坡发育阶段(古新世阜宁期)、差异抬升阶段(始新世戴南期—三垛期)、逆冲褶断阶段(始新世三垛期末)、构造稳定阶段(新近纪和第四纪)等4个阶段;新生代构造活动强弱交替,断层活动差异性明显,古新世阜宁期和始新世三垛期断层活动规模和活动强度较大,新生代整体持续西抬东降,有利于聚集来自斜坡东部深部凹陷的油气形成油气藏.     

山东省莱西地区白垩纪王氏群地层中的滑塌构造及其成因

滑塌构造不仅具有沉积学意义,同时能为区域大地构造背景研究提供沉积学证据。在莱西地区进行野外地质调查中,首次在白垩纪王氏群林家庄组底部地层中识别出滑塌构造。在对该滑塌构造进行观察、描述和分析的基础上,将整个滑塌构造自上而下划分为弱变形层、阶梯式断裂发育层、软沉积变形层、未变形层。滑塌体主要由各种类型的滑塌褶皱、滑塌面、同沉积断层、砂岩球枕体、负载构造等组成。结合区域构造背景分析认为,其成因可能是在火山活动引发的地震触发下,半固结的沉积物在斜坡地带沿膨润土化流纹质凝灰岩构造薄弱界面发生滑塌,向盆地中心方向滑动形成。     

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。      

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。      

歧口凹陷板桥斜坡区新生代断裂特征及油气地质意义

歧口凹陷发育多类型斜坡构造,为地层岩性油气藏主要富集区。板桥斜坡为歧口凹陷西缘受边界断裂控制的旋转掀斜型斜坡,斜坡内断裂特征复杂。在钻井及高分辨地震三维解释基础上,对板桥斜坡区内断裂特征进行分析,并探讨其油气地质意义。研究表明,板桥斜坡内部发育3组不同类型的断裂系,其组合类型、变形特征及成因机制具有显著差异。西侧的大张坨平行断裂系受控于差异伸展作用,缓岸带一侧发育一组平行排列的张性断裂,断裂走向与斜坡倾向垂直,形成断鼻背景上的单一斜坡构造;东侧的长芦羽状断裂系及高沙岭帚状断裂系形成受伸展走滑作用共同控制,断裂走向与地层倾向平行,形成顺向复杂断裂斜坡构造。斜坡区演化经历了初始裂陷期-旋转掀斜期-坳陷沉降期3个阶段,控制了斜坡区古地貌特征、沉积体系类型及砂体展布。断裂活动特征的差异则控制了油气运聚特征的不同,早衰型断裂易于油气短距离运移在中深部富集成藏,继承型断裂两侧具多目的层立体含油的特征。      

基于物理模型试验的多层滑带滑坡变形演化特征

滑坡变形演化特征一直是滑坡灾害预测与防治领域急需解决的关键问题, 但对于多层滑带滑坡的变形演化特征却少有研究。以物理模型试验为手段建立了三层滑带滑坡物理试验模型, 完成了多层滑带滑坡变形演化全过程的模拟。基于PIV技术获取坡表位移数据, 通过柔性测斜仪监测滑坡深部位移, 同时布设土压力盒获取滑坡内部土压力的变化情况, 实现了多层滑带滑坡演化过程多参量数据分析。试验结果表明, 多层滑带滑坡破坏过程可分为初始、等速、加速和破坏4个阶段。不同破坏阶段滑坡的主要变形区域不同, 下层滑体受到上层滑体牵引作用, 在重力和推力作用下滑坡变形逐渐向浅层发展。变形过程中滑坡应力逐渐向滑带集中, 滑坡推力沿埋深方向呈多级梯形分布。加速变形阶段滑带处应力迅速增大, 滑坡体内产生多层应力集中带, 滑带位置推力变化与滑坡位移显著相关。      

某高速公路滑坡的数值模拟及后缘坡体稳定性分析

通过对诸永高速公路台州段1#滑坡(K120 085～K120 169)工程地质特征的分析,指出沿线区存在很多因修建公路引发的工程滑坡问题,然后采用边坡稳定性FLAC/Slope分析软件,对滑坡滑动前、后工况下稳定性进行数值模拟,并对滑移后的后缘坡体稳定性进行了数值分析.剪应变率云图和稳定性分析结果表明,滑动后的后缘坡体仍处于不稳定状态,又形成了新的滑坡体.     

存在不确定性分离面Σ岩体的ê固工程优化设计

Σ岩体无显著变形时,很难从一组结构面中确定分离面λ置.为了科学加固此类Σ岩体,从２个工程案 例概化出存在不确定性分离面Σ岩体的稳定性分析模型,探讨了分离面λ置变化对倾倒式和滑移式Σ岩体稳定 性和剩余下滑力(矩)的影响规律,提出了ê固工程优化设计的标准.结果表明:两类Σ岩体潜在分离面的深度增 大时,倾覆力矩或剩余下滑力均呈现先增后减的趋势,稳定性最小λ置为关键分离面.ê固工程可采用长短不同 的ê固体,长ê杆穿过低于设计安全系数的潜在不稳定区,短ê杆穿过关键分离面和最大剩余下滑力的λ置,所 提出的优化设计方法对基岩山区地质灾害治理工程设计具有指导意义.      

三峡库区麻柳林滑坡变形特征及演化模拟

在库水位波动和降雨作用的共同影响下，库岸滑坡的变形规律往往更为复杂。以三峡库区麻柳林滑坡为例，基于野外调查、钻探编录、深部位移监测以及数值模拟等手段，分析了库水位波动和降雨作用下滑坡变形特征及演化规律。结果表明:麻柳林滑坡在粉质黏土层和块石层交界处发育一个次级滑带，目前该滑坡主要沿次级滑带运动，导致次级滑动的原因与坡体物质的差异性有关；S_i(S_f)指标分析法揭示滑坡的滑带还未完全破坏，滑坡仍处于蠕变状态；根据三峡水库水位调度规律，将一个完整水文年划分为6个阶段，数值模拟结果表明滑坡在库水位缓慢下降阶段变形速率较小、在快速下降阶段和低水位阶段变形速率持续增大、在快速上升阶段和缓慢上升阶段以及高水位阶段变形速率则保持平稳。其中，降雨的直接影响和降雨导致库水位波动进而对滑坡变形造成的间接影响，使得麻柳林滑坡在低水位阶段的变形显著增加、稳定性最差，应加强该时段内滑坡的监测和预警。      

基于深部位移监测的浙江省中林村滑坡变形特征分析

位移监测是获取滑坡范围、滑面位置、滑坡方向等变形特征最直接和最有成效的一种手段,可以为滑坡防治提供较为精准的数据。采取测斜仪和FBG光纤等2种深部位移监测方法,对浙江省中林村滑坡的变形特征与稳定性发展趋势进行了较系统研究分析。监测结果表明:中林村滑坡可分为上部、中下部2个部分,它们均处于蠕滑状态,变形呈缓慢增长趋势。2部分岩土体滑向、滑面埋深、滑动方式等差异明显,斜坡上部具有牵引式滑动特征,活动性不明显,受高陡临空面影响;斜坡中下部具有推移式滑坡特征,活动特征较明显,降雨为主要的诱发因素。