降雨和库水位联合作用下库岸滑坡模型试验研究

受库区水位波动和降雨影响,库岸大量老滑坡体变形加剧,地质灾害问题十分突出。为研究库岸滑坡影响因素、变形演化规律及失稳条件,以大型物理模型试验为手段,选取三峡库区黄土坡滑坡临江Ⅰ号崩滑体为对象,通过考虑水位波动、降雨及其组合作用等诱发因素,开展了一系列的库岸滑坡模型试验研究。试验结果表明：水位升降,变形主要集中于模型坡体前缘,其中,水位抬升过程中,滑坡模型变形较小,变形加速阶段出现于水位下降期间,且变形速率与水位下降速率成正比,即临江Ⅰ号崩滑体为典型的动水压力型滑坡;降雨影响下坡体变形在时间和空间上存在明显分区现象,时间上,变形发展主要集中于坡体浅表层饱和之后,即短时降雨对坡体变形未产生显著影响,空间上,坡体前缘和后缘变形剧烈;库水位下降和强降雨联合作用下坡体前缘产生局部流滑破坏,并溯源发展至前缘整体破坏,为典型的牵引式破坏模式。试验揭示处于临滑阶段坡体,其孔隙水压力、土压力变化呈现异常频繁的波动现象,可为滑坡预警预报提供一定参考依据。     

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。     

黄土-基岩滑坡滑带土特性及其演化过程

滑坡的演化过程伴随着滑带的形成,故滑带土的物理力学特性在一定程度上决定着滑坡的形成机理和活动趋势。选取延安丁家沟滑坡滑带土为研究对象,通过X射线衍射、电镜扫描、室内实验等手段,对其矿物成分、微观结构、物理特性和力学特性进行研究。结果表明：不同部位滑带土的性质差异明显,前缘滑带土的含水率、天然密度、干密度、黏土矿物、界限含水率以及粒径分布分维值均明显高于后部滑带土;前缘滑带土在任一法向应力作用下均表现为应变软化的剪切特性,而后缘滑带土在低法向应力水平下表现为弱应变软化,在高应力水平下表现为应变稳定。通过前后缘滑带土物理力学特性差异,总结出此类滑坡演化阶段为后缘剪切面形成→剪切面扩展→滑带贯通。     

三峡库区黄土坡滑坡滑带工程地质特征研究

在宏观分析滑坡地质特征的基础上,结合室内及现场试验对黄土坡滑坡Ⅰ号临江崩滑堆积体滑带土岩性、颗粒成分、矿物成分、微观结构、物理力学特征与崩滑体在水库回水条件下的变形进行分析研究。结果表明,滑带土中黏粒及粉粒含量较高,有明显的深层蠕变磨光面和擦痕,且含有亲水的黏土矿物成分和呈片状结构特征是滑带土在回水作用下易饱水软化的重要条件;滑带土饱水后力学强度降低是导致崩滑体蠕动变形的重要原因。     

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.     

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,而两滑坡滑体结构差异主要原因是原岩中夹层发育密度差异所致。     

基于伊利石结晶度的大型深层滑坡活动模式分析

滑坡是岩土之间的剪切摩擦过程。滑体与滑带摩擦生热导致滑带内温度升高,被广泛认为是大型深层滑坡高速活动的主要特征之一。伊利石是粘土矿物中对温度最敏感的矿物。本文借鉴低温变质岩、活断层等领域的研究方法,采用国际上最常用的伊利石结晶度Kübler指数,对比分析了三峡库区黄土坡滑坡、滩坪滑坡和泄滩滑坡3个大型深层老滑坡滑带及其周围岩土内伊利石结晶度指数的变化特征,探讨了这些滑坡的活动模式。根据滑带内伊利石结晶度与周围岩土的相对差异判断,黄土坡滑坡临江I#崩滑体、滩坪碎石土滑坡、泄滩滑坡活动均以缓慢蠕滑为主要方式,黄土坡滑坡临江II#崩滑体可能经历过速度较快的滑移过程。     

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。     

矿物成分、特征地球化学组分对水在滑带形成中作用的指示意义:以三峡库区大型滑坡为例

弄清滑坡滑带抗剪强度降低的根本原因是滑坡形成机理研究和滑坡活动趋势预测的主要内容之一。水是滑带形成过程中导致其抗剪强度衰减的最活跃因素之一。三峡库区两个大型滑坡实例分析显示,滑带及其周围岩土矿物成分、地球化学成分的变化特征指示滑带形成与水-岩(土)物理、化学作用的方式及作用程度,从而证实矿物学、地球化学研究方法和理论是揭示滑带抗剪强度降低内在机理的有效途径之一。三峡库区黄土坡滑坡临江I#崩滑体和泄滩滑坡滑带土及其周围岩土矿物学、主量化学元素的含量变化特征指示:前者滑带形成过程中,滑带部位地下水因大气降水补给、地下水的氧化作用活跃,导致滑带土抗剪强度减低,其主要原因是其中泥灰岩碎屑的水解泥化作用、方解石溶解作用和伊利石向伊-蒙混层矿物的转化作用;后者滑带形成过程中,滑带部位地下水与外界水力联系较差、地下水的还原作用强烈,滑带部位长石化学风化、次生粘土矿物增多,可知由伊利石转化的伊-蒙混层矿物增多是导致滑带土抗剪强度衰减的主要原因。     

三峡水库区巫山县淌里滑坡监测与变形分析

淌里滑坡是三峡水库区地质灾害防治监测预警工程Ⅱ期专业监测点。监测方法为地表位移监测及滑体深部位移监测,同时开展长期地表宏观变形迹象监测调查。通过3a来监测资料的对比分析,各GPS变形监测点均在水平及垂直方向上有变形。即2007年2月位于滑坡前缘的WS-74、WS-75点水平位移分别达到726.91mm及170.88mm,平均年变形速率分别为340mm和80mm;位于滑体下部的WS-75钻孔滑带位置变形明显。该钻孔在2005年5月由于深部位移变形超出测试量程而无法继续监测。在2003年10月至2005年5月20个月内,该钻孔滑带位置累计位移量达46mm以上,月平均变形率达2.3mm。以此变形速率发展,至2006年12月,滑带累计位移变形量将在100mm左右。滑坡的变形集中在滑坡的前缘地带及次级滑坡,从2003年至今,宝子滩崩滑体附近已有将近20×10^4m^3的崩塌堆积层滑入江中。目前滑坡处于匀速变形阶段,为不稳定状态,滑坡区内的4户18人和宝子滩民用码头的安全受到威胁。     

黄土坡临江I号崩滑体变形及稳定性演化规律研究

为准确把握黄土坡临江I号崩滑体在水库运营期间的变形及稳定性演化动态,采用试验隧洞群的形式充分揭露崩滑体的地质结构及空间形态,并构建崩滑体双层滑带地质模型。采用饱和-非饱和渗流有限元算法获取其在水库运营期间地下水渗流场的动态变化过程,以此为基础研究崩滑体的变形和稳定性演化规律。研究表明,崩滑体的变形主要发生在库水位下降期间,且呈明显的牵引式运动特征,变形演化规律与GPS监测点实测数据相符;崩滑体的浅层滑坡在演化过程中受地下水渗流场动态变化的影响较大,因此,其稳定性系数的波动幅值也较大,其临界失稳水位下降速度为2.0 m/d。综合分析认为,黄土坡临江I号崩滑体整体稳定性相对较好,但浅层滑坡在降雨和库水位下降过程中存在局部失稳的可能。     

四川茂县周场坪滑坡发育特征与变形监测分析

位于四川茂县南新镇的周场坪滑坡是一大型古滑坡,曾于1982年发生大规模快速复活,目前滑体半堰塞岷江。野外地质调查表明,周场坪滑坡在平面上呈不规则长舌形,长约850 m,滑体前后缘高差约350 m;在剖面上发育3级滑动,钻探揭露滑带埋深以50~70 m为主,推测潜在失稳滑坡体积为1 500×10 ⁴~2 000×10 ⁴ m ³。周场坪滑坡在平面上分为4个变形区,在滑体中后部和前缘坡脚发育大量拉裂缝与下错陡坎,拉裂缝宽度以0.2~3.0 m为主,陡坎下错高度2~10 m。在野外调查和钻探分析的基础上,对该滑坡开展了地表位移(GNSS)、深部蠕滑变形(钻孔测斜仪)和雨量等监测。监测分析表明,目前周场坪滑坡后缘变形速率达0.80 m/a,中部和前缘分别为0.69 m/a和0.51 m/a,呈推移式滑动变形,整体向NW310°方向滑动;地表位移速率在监测期内基本在1~3 mm/d之间波动,波动主要受降雨量影响,且略滞后于降雨量;滑移加速度基本在0~6 mm/d ²范围波动。ZK2钻孔测斜仪监测数据表明,滑坡在80 m深度内主要沿2层滑带蠕滑,其中浅层滑带埋深在22 m左右,深层滑带埋深在46 m左右,滑移速率在0~5 mm/d范围波动。综合研究认为,周场坪滑坡目前处于缓慢变形的深层蠕滑中,其变形速率受降雨和河流侵蚀等因素的影响,在极端内、外动力条件下,可能会加速滑动,并再次整体复活,造成堵塞岷江等危害。     

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。     

新近纪软岩质水平滑带的结构与内部黏土矿物聚集规律

新近纪软岩质水平滑带控制了平推式滑坡的滑移过程,其内部黏土矿物的分布规律决定着滑坡能否出现低角度滑移。为分析水平滑带内黏土矿物的聚集规律,论文对典型地质剖面内物质组成、结构、黏土矿物含量与对应力学性质开展了定量测试,试验发现随着累积位移的增大,水平滑带的结构呈碎裂化、劈理化、塑性化、泥化渐进破坏状。滑带上边界的累积位移量最大,中部剪切面、下边界面处累积位移逐次递减。在同一滑带内,累积位移量越大的剪切面,其黏粒含量、含水率就越高。以簸箕山滑坡为例,上边界面、中部剪切面与下边界面的黏粒含量分别达到62.60%、62.46%、58.04%,含水率分别为28.82%、25.34%、25.52%。滑带的剪胀机制控制了上述水岩耦合作用过程。     

基于环剪试验的复活型低速滑坡活动机理

金坪子滑坡是距离金沙江乌东德水电站大坝下游最近的一处巨型滑坡,其Ⅱ区沿底滑带复活后已持续低速蠕滑超过百年,是乌东德水电站枢纽区最大的地质灾害隐患点。为弄清该滑坡复活后的长期低速活动机理以及再次加速蠕变破坏的条件,针对滑带附近土样的力学性质以及特征强度,通过不同剪切速率、不同黏粒含量以及不同应力条件的室内环剪试验进行了测试。研究结果表明,金坪子滑坡Ⅱ区复活后长期低速蠕滑的原因在于滑带土残余强度由初次破坏的负速率效应转变为强度与剪切速率成正比的正速率效应,滑坡的活动是滑带土黏性流变特征的表现。滑坡再次发生加速蠕变破坏需要克服一个比剪切带残余强度略高的峰值强度,否则受滑带土的黏性阻滞效应滑坡将长期处于稳定蠕变的状态。滑坡雨季运动较快的原因是降雨引起滑体容重的小幅度增加,导致低速蠕变活动加快,但不至于进入加速蠕变阶段。     

推移式缓倾浅层滑坡渐进破坏力学模型与稳定性分析

在滑坡孕育与发展的过程中由于外部条件的不均匀作用,使得滑坡局部位置出现应力集中。当集中剪应力大于滑带的峰值抗剪强度时,滑带发生应变软化。多余的剪应力将发生转移并由临近滑带承担,滑坡发生渐进破坏。针对顺层缓倾浅层滑坡,考虑后缘推力作用,将推移式滑坡的渐进破坏过程分为5个阶段。基于力学平衡与变形协调关系,建立了各阶段浅层滑坡的渐进破坏力学模型。在综合分析滑坡渐进破坏过程的基础上,给出了不同渐进破坏阶段的临界荷载与划分判据。重新表征了不同应力状态下滑带的抗剪强度,给出了滑坡各渐进破坏阶段的稳定性系数计算公式,物理含义更加明确。最后将建立的力学模型应用于简单浅层滑坡,实现了后缘推力-坡体位移-剪应力分布-稳定性系数一一对应的定量关系。模型较好地体现了滑坡渐进破坏过程中滑带土抗剪强度变化的时空特性。与不平衡推力的计算结果对比分析表明,采用峰值强度在工程设计中是偏危险的,采用残余强度则是不经济的,论证了运用渐进破坏理论对滑坡进行工程设计的必要性。     

库岸古滑坡复活变形特征及双滑带稳定性响应

三峡库区存在大量的双滑带及多滑带古滑坡,目前对库岸双滑带滑坡变形复活特征及稳定性响应特征的研究较少.以塔坪滑坡为例,通过工程地质勘察和监测资料分析,揭示了该滑坡变形复活特征.并进一步开展了库水位和降雨联合作用下塔坪滑坡的渗流场和稳定性数值模拟计算,揭示了不同滑带对库水位波动和降雨的响应特征.结果表明,塔坪滑坡为阶梯式变形模式,每年的雨季和库水位下降期,滑坡变形速度增大.滑坡表现为显著的前缘牵引式渐进破坏模式.降雨主要对浅层滑带的稳定性产生较大的影响,对深层滑带的影响较小.库水位抬升,浅层滑带的稳定性降低,深层滑带的稳定性增大;库水位下降,浅层滑带的稳定性增大,深层滑带稳定性减小.     

溪洛渡库区干海子滑坡变形特征分析

通过有限差分软件FLAC3D对滑坡进行了三维数值位移计算及变形特征分析,结果表明:水库正常蓄水至600m高程,滑坡的剪切变形主要集中在前缘垮堵湾附近,前缘局部会发生浅层滑带;后缘拉伸屈服区域较大,坡度较陡,可能会发生崩塌或倾倒;滑坡的水平、竖向位移变形主要集中在前缘高程590 ～ 650m、x=479200～x=479214靠近跨堵弯附近区域.     

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。     

青海西宁—民和新近纪泥岩盆地菜子沟大型平推式滑坡形成机制研究

平推式滑移是西宁—民和新近纪盆地内巨型滑坡的主要运动形式之一,互助县菜子沟大型滑坡持续变形,威胁350多位村民的安全,致灾风险较高。论文基于滑体地貌形态、岩性组合特征与变形破坏过程的勘查,系统分析了控滑岩层的物质组成、水理特性与力学性质,探讨了新近纪泥岩结构、强度的耦合变化机理,进而解析了滑坡的平推运动机制,初步研究表明:(1)近水平的新近纪泥岩为菜子沟滑坡内的控滑岩层,古浪地震触发该滑坡沿着25 cm厚的软弱层出现首次平动,近期的变形受到汛期雨水入渗、远场地震动的影响;(2)西宁盆地新近纪泥岩为黏土岩,黏粒含量在21.84%~51.44%之间,滑带的形成是剪切局部化作用的结果,其渐进扩展受物质结构、应力环境与力学响应机制的控制,滑带选择黏粒含量高、碳酸钙的含量低、胶结力低位置扩展,其黏粒含量为63%~68%,碳酸钙含量为5.27%~4.12%,内摩擦角在6.8o;(3)菜子沟滑坡处于干旱地区,极端强降雨天气较少,地震惯性滑移和地下水的浸润作用、水解作用是滑坡现今蠕变变形的主要诱发因素,该过程还将持续。