潜在锁固型滑坡的类型、形成条件和预判方法研究

已有研究表明滑动是大型灾难性滑坡最常见的失稳机制类型,且滑动过程中一般都伴随滑动面上锁固段(承受应力集中,提供关键承载作用的部位)的应力集中和脆性破坏,其强度和变形决定着边坡的整体稳定性,作者将此类滑坡统称为锁固型滑坡。本文通过分析研究我国36个大型典型灾难性滑坡实例,首次归纳总结了锁固性滑坡的类型和形成条件等共性规律,同时提出了任一边坡能否发展成为锁固型滑坡的预判方法。本文研究成果是锁固型滑坡进一步进行失稳破坏类型预分析、稳定性评价及失稳滑动预报等共性规律的认识和实施防灾减灾措施的前提,具有较好的科学意义和防灾减灾指导价值。     

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。     

浅析坝下游黄土-砂卵砾石二元结构岸坡失稳机理

新疆伊犁河流域水库大坝下游岸坡常具黄土-砂卵砾石二元结构地层组合,成为水库渗漏潜在隐伏结构.随着伊犁河流域水利水电工程建设开发力度的加大,该地层组合中显现出的渗漏和岸坡稳定性等工程地质问题也逐渐增多,有必要对该方面进行研究和总结.本文以斯木塔斯水电站、巴喀勒克水库为例,对其坝下游岸坡稳定性开展运行期的地质调查,并结合研...     

基于斜率模型的突发型黄土滑坡失稳时间预测

突发型黄土滑坡灾前变形量小,加速阶段历时短,预警预报难度大。为探究该类滑坡失稳时间预测的新途径,降低滑坡造成的经济损失和人员伤亡,以2019年甘肃黑方台地区发生的4起滑坡为研究对象,基于改进的切线角模型确定滑坡变形阶段,提出以改进切线角为指标的简化累计计算方法;采用斜率模型（SLO模型）从滑坡各变形阶段起算进行失稳时间预测,从速度倒数变化趋势、滑坡成灾模式等方面分析预测结果差异。研究发现:（1）斜率模型在突发型黄土滑坡失稳时间预测方面具有一定的可行性,从80°切线角起算得到的预测精度最高;（2）以切线角为划分指标进行简化累计计算能降低数据波动对预测结果的影响,反映预测寿命变化趋势,提高预测精度;（3）速度倒数变化趋势呈“凹”型时提前预测概率大,速度倒数变化趋势呈“凸”型时滞后预测概率大,速度倒数变化趋势呈线性时模型预测精度较高;（4）该模型在黄土滑移崩塌型滑坡中的预测效果要优于静态液化型滑坡。     

蒋家沟砾石土的特性及其对斜坡失稳的意义

云南蒋家沟是世界上著名的由降雨导致泥石流、浅层滑坡频发的沟谷之一。组成蒋家沟斜坡表层的砾石土具有孔隙度高、级配宽、不均匀系数大等特点,级配曲线为上凹型或双峰型,为内在不稳定性土。X射线衍射分析表明,粒径小于1 mm 的细粒部分主要由绿泥石和伊利石等黏土矿物及次生石英组成,黏土矿物会影响砾石土的物理力学性质。在环境电镜扫描中观测了砾石土的微观结构,发现一种特殊的“桥式”胶结结构,并在遇水条件下发生断裂,不仅降低了微弱黏聚力,而且土颗粒容易分离成粒径为数十微米的散微粒。这与砾石土中黏性部分具有高分散性有关。此外这些散微粒在自滤过程中会能发生运移,并在孔喉等处积聚而堵塞孔隙,会降低砾石土的渗透性以及有利于斜坡中暂态上层滞水的积聚。     

降雨型滑坡失稳概率计算方法

为了解决滑坡风险评价中的滑坡失稳概率计算问题,利用前人在降雨阈值的研究成果,结合气象学中降雨概率分布理论,以云南省盐津县庙坝滑坡为例进行计算,建立降雨型滑坡失稳概率计算模型。结果表明,盐津县降雨型滑坡的降雨阈值类型为累积降雨量-历时关系阈值,即为单日降雨阈值,降雨阈值为29.7 mm;盐津县在当日降雨量达到或超过阈值水平时可能诱发滑坡,对滑坡影响的滞后天数最大为5天;庙坝滑坡在8月20—25日6天内单日降雨达到或超过29.7 mm的降雨概率为46.49%;庙坝滑坡在8月25日因前5天或当天单日降雨量超过29.7 mm而失稳的概率为0.2853%。     

锁固段之间的力学作用模式

天然锁固段主控锁固型斜坡稳定性和构造地震演化过程,其按照承载力从低到高的次序依次断裂（宏观破坏）。因此,研究某一锁固段断裂时下一个锁固段的力学响应机制,对预测后者的断裂行为具有重要意义。研究表明,锁固段在体积膨胀点处产生的高能级特征破裂事件（标志性事件）可作为该点的判识标志,亦为锁固段的断裂前兆。我们构建了剪切作用下断层中包含两个锁固段的力学模型,基于理论分析和数值模拟讨论了具有不同承载力的锁固段组合导致的力学行为,指出天然锁固段之间的力学作用遵循强作用模式,即当前锁固段被加载至峰值强度点时,再经历一个可忽略的剪切位移增量或应变增量,伴随的荷载转移可使下一个锁固段演化至其体积膨胀点。该模式能够合理解释多种地震观测现象和实验结果。     

基于诱发机理的降雨型滑坡预警研究——以花岗岩风化壳二元结构斜坡为例

降雨型滑坡是我国主要的滑坡灾害类型,具有区域群集发生的特点,滑坡预警研究是防灾减灾的重要途径。传统的区域降雨型滑坡预报模型多采用统计结果建立降雨参数模型,对降雨诱发机理和斜坡失稳的力学机制考虑不足,预报可靠性和精度有限。本文以花岗岩风化壳地区某典型二元结构斜坡为原型,以实际勘查数据为基础,提取该斜坡结构特征,基于饱和-非饱和渗流理论,分析研究降雨入渗过程和斜坡失稳机制,建立典型斜坡的预警判据。1花岗岩风化壳地区典型二元结构斜坡为类土质斜坡,覆盖土层较厚,剖面上可分为两层,上层为坡积黏性土,土质松散,透水性强,下层为残积黏性土,土质相对致密,透水性较差。2采用不同降雨工况模拟分析降雨入渗过程。以50mm·d-1雨强为例,降雨持时30h以内时,降雨入渗主要集中在上层的坡积黏性土,斜坡前缘优先饱和,滑带开始出现积水现象;降雨持时40～50h时,斜坡表面降水持续入渗,在坡体后缘拉裂缝处,雨水沿着裂缝快速入渗坡体形成静水压力,增加坡体重量,增大下滑力,坡脚渗透路径短,最先饱和破坏,造成斜坡失稳。3监测斜坡不同部位（坡脚、中部、后缘）的孔隙水压力情况,随降雨入渗,斜坡土体孔隙水压力持续增大,由负趋近于零到大于零,斜坡土体由非饱和状态向饱和状态过渡,坡脚最先饱和,中部持续入渗,后缘土体饱和后,裂缝扩大致使大量雨水进入,使本已大量积水的滑带变形错动,斜坡失稳。4模拟分析得到斜坡失稳的不同降雨条件:中雨雨强（10mm·d-1）,历时约13d;大雨雨强（25mm·d-1）,历时约5d;暴雨雨强（50mm·d-1）,历时约2.2d;特大暴雨雨强（100mm·d-1）,历时约1.1d。在暴雨雨强时,降雨对该类斜坡的滞后作用约为5h。最后,建立了该类斜坡的临界降雨判据（I-D曲线）。     

基于物理模拟试验的岩质滑坡地表位移分析

三段式岩质滑坡是一种典型的斜坡变形破坏模式,运用二维地质力学加载系统对其变形破坏全过程进行物理模拟试验研究,采用激光位移计对坡顶和坡脚位置进行位移监测。结果表明:位移监测曲线总体上表现为锁固段经历长时间的能量积累与应力调整后的突发脆性破坏;由于软弱夹层具有蠕滑特性,前缘蠕滑阶段呈现出与土质滑坡相似的初始变形→等速变形→加速变形特征;后缘拉裂阶段作为最短暂的变形阶段,其位移监测曲线表现为“减-增-减-增”的“W”型变化趋势;锁固段是三段式岩质边坡维持稳定的关键所在,其受剪变形的顺序为先上后下,损伤变形由端部向中部递进,最终锁固段剪断形成突发脆性破坏,滑坡高速启动。     

鄂西北山区降雨型边坡失稳模式和评价方法

2003年6月的一次连续降雨诱发了鄂西北山区郧漫公路沿线多处边坡失稳。根据边坡岩土体的组成和结构特征,总结出了5种典型的暴雨型边坡失稳模式：浅层堆积体滑移、含软弱面顺层滑移、切层边坡水压劈裂破坏、碎裂岩似弧形追踪破坏和块裂岩楔体滑移。根据边坡破坏特点和降雨作用形式提出了相应的评价方法,认为浅层堆积体在暴雨下含水量,即85%~100%液限含水量时易发生滑移,通过平面无限斜坡评价法计算边坡稳定性;含软弱面顺层边坡及块裂楔形体均为剪切滑移失稳,采用简化的刚体极限平衡法计算其稳定性;切层边坡中陡倾裂缝经历了卸荷张开－水压开裂－贯通破坏的过程,通过Ⅰ型裂缝扩展判据评价边坡稳定性;碎裂岩边坡发生类似弧形滑移的追踪破坏,采用连续介质圆弧法计算边坡稳定性。     

中国斜坡逸散型油砂成矿模式及有利区预测

在总结多年油砂勘探实践经验及成果的基础上,分析了典型盆地油砂成矿特点,提出了斜坡逸散型油砂成矿模式,并认为斜坡逸散型油砂是中国陆相含油气盆地中规模最大、最重要的油砂类型,可进一步分为简单斜坡逸散型和复杂斜坡逸散型两种.复杂斜坡逸散型油砂在中国陆相含油气盆地中成矿条件最佳、规模最大、勘探前景最好.以松辽西斜坡为例,在分析简单斜坡逸散型油砂成矿模式的基础上指出了简单斜坡油砂找矿方向,预测出三个油砂勘探有利区.以准噶尔盆地西北缘为例,在分析复杂斜坡逸散型油砂成矿模式的基础上指出了复杂斜坡油砂找矿方向,预测出四个油砂勘探有利区.斜坡逸散型油砂成矿模式及找矿方向的提出,对中国油砂勘探及有利区预测具有重要意义.     

基于变形分区确定某反倾岩质岸坡变形体锁固段

对处于蠕滑阶段的边坡而言,准确确定蠕滑段和锁固段是进行稳定性评价及演化趋势预测的基础和前提。以我国西南山区某水库型岸坡变形体为例,在综合分析岸坡工程地质条件的基础上,通过联合运用野外现场地质调查、地表位移监测、钻孔、平硐、深部位移监测、物探等多种勘察手段,查明了岸坡的结构特征,并分别对岸坡进行地表和深部变形分区。 在此基础上,结合当前稳定性现状,划分出岸坡蠕滑段与锁固段。结果表明:(1)岸坡在河谷下切过程中发生了弯曲倾倒变形,弯曲折断面深度为20～80m;(2)岸坡前部为蠕滑段,中部为锁固段,后部为拉裂段,具备滑移-拉裂-剪断三段式发育特征。研究结果可直接用于该岸坡变形体的稳定性评价,且对于同类型处于蠕滑阶段边坡的勘察手段及综合分析具有一定的借鉴意义。     

锁固段边坡模型破坏前兆特征

为探究花岗岩锁固段边坡模型损伤破坏过程中的微震信号能量、频率分布特征及临界慢化现象,开展了花岗岩锁固段边坡模型的破坏试验研究,利用单轴加载系统对不同岩桥角度的花岗岩锁固段边坡模型进行加载,采用应变片、微震（microseismic,MS）监测系统对其加载全过程进行同步观测.试验结果表明:（1）岩桥角对边坡模型的破坏形式产生影响,当岩桥角为70°和90°时破坏形式以拉张破坏为主;当岩桥角为110°时为拉压混合破坏;当岩桥角为130°时为压剪破坏,前缘蠕滑段为锁固型边坡变形最大的部位.（2）在加载过程中,当存在微小损伤破裂时,主要以高频、低能的微震信号为主,当产生大尺度损伤破裂时会伴随着低频、高能的微震信号.（3）在锁固段边坡模型处于临界破坏状态时会出现明显的临界慢化现象,表现为微震信号的方差、自相关系数产生突增现象,且突增点所对应的时间均达到失稳时间的80%,具有较好的时效性,可将微震信号的方差、自相关系数的突增作为边坡模型的失稳破坏前兆信息.（4）能量比方法与临界慢化理论形成联合预测判据,可克服单一判据的缺点,提高预测的准确性.该研究可为突发型的岩质边坡监测预警提供可用的参考价值.      

渭河中游宝鸡-扶风北岸斜坡结构及其对大型滑坡形成机理的指示意义

渭河中游宝鸡-扶风段北岸塬边集中发育大型黄土滑坡,体积超过1 000×10⁴ m³的滑坡达58处。在区域活动断裂调查、地球物理勘察、典型斜坡结构与构造调查基础上,研究了大型滑坡结构及其形成机理。研究表明：渭河北缘活动断裂以地堑式结构控制北坡塬边斜坡的地貌,主断裂面倾向南,倾角平均为68°,而次级断面结构组合控制斜坡结构,影响塬边大型黄土滑坡结构;塬边主断裂面与多个大型黄土滑坡后缘滑壁一致,断裂最大下挫距离7.1 m,影响大型滑坡的形态及发生过程;活动断裂呈地堑式结构,局部次级断面控制塬边多级滑动面的结构及其演化过程,如杨家村滑坡,局部滑坡剪出受断裂结构控制,剪出口角度可达72°,大部分剪出口未受到断裂面影响,角度平均为23°;三门组黏土岩黏粒体积分数超过35%,塑限平均值为23,是滑坡的层间剪切带;降雨诱发老滑坡复活是目前新滑坡发育的主要形式,大量的老滑坡形成于0.009 Ma BP二级阶地侵蚀期,而古滑坡形成于0.13 Ma BP三级阶地侵蚀期。     

间歇型降雨对堆积层斜坡变形破坏的物理模拟研究

为研究间歇型降雨作用下缓倾堆积层斜坡的变形破坏特征,以樱桃沟滑坡为例,进行了降雨作用下斜坡变形破坏的物理模拟研究。试验结果表明:前期降雨作用下坡体变形特征表现为前缘滑移沉陷、中部滑移、后缘沉陷、坡体裂缝生成,且前缘裂缝扩张明显,后期降雨作用下坡脚区域首先发生滑塌,然后依次向后缘传递发生逐阶滑塌破坏;降雨入渗易在基岩面上储存,形成暂态地下水位、高孔隙水压力区域和坡向渗流场,基岩面附近土体饱水时间长,软化程度高,抗剪强度弱化显著,边坡易沿基覆界面土层发生滑坡;坡体滑动易发生在降雨间歇期,触发特征表现为雨后坡体暂态饱和区水分和坡表积水持续下渗,导致地下水位上升滞后于降雨,造成坡体内浮托力、渗透力和孔隙水压力增大,有效应力降低,诱发滑坡。     

兰临高速公路袁家湾段切坡开挖失稳过程及其机理

袁家湾滑坡受人类活动控制和影响非常典型,在新构造活动以及褶皱构造和断裂构造较强烈的影响下,发育于结构松散破碎、表层风化严重的砂砾岩夹泥岩的顺倾岩层中,本文以滑坡的工程地质分析为主,结合FLAC3D数值模拟,分析了边坡在复杂的自然环境下和人类活动改造过程中的重复性、继承性、相似性和增大性的滑动特征,以及在人类改造形式下的独立性和多样性的破坏形式,揭示该滑坡伴随着人类的切坡开挖破坏逐渐加深加大,逐步向自然状态协调发展的演化过程。     

水库型滑坡复合水动力增载位移响应比物理预测模型及其应用

众所周知,库水位变化和降雨复合动力往往是水库型滑坡的变形和破坏主因。本文在系统分析水库型边坡位移、库水位及降雨变化规律基础上,提出与确定了降雨与库水动力转换系数k的计算方法,并通过转换系数k将降雨动力与库水动力这两种不同的水动力增载效应进行了有机耦合叠加,建立了复合水动力增载参数的计算方法。并将复合水动力变化量及其位移变化量作为动力增载及其响应参数,建立了水库型滑坡复合水动力增载位移响应比物理预测参数与模型。同时,运用该模型对白水河滑坡复合水动力作用下的稳定性演化规律进行了系统分析与评价,结果表明该滑坡复合水动力增载位移响应比的变化规律与其稳定性动态演化规律相吻合,表明复合水动力增载位移响应比参数是一种水库型滑坡有效的物理评价参数,可运用该物理评价参数与预测模型对该类滑坡稳定性进行分析与评价。     

地球物理方法在塔里木盆地孔雀河斜坡带砂岩型铀矿预测评价中的应用

对塔里木盆地孔雀河斜坡带主要地质单元(岩石)的电性、密度、地震波阻抗等参数特征进行了分析研究,将地面γ能谱测量、土壤氡法、瞬变电磁测深、浅层地震勘探等方法,在这一地区找铀矿的应用效果综合评价后,认为本区具有开展多种地球物理方法的物性前提。孔雀河斜坡带北部盖层产状平缓,具有冲积扇-河流相沉积体系,且有放射性元素富集的迹象,是砂岩型铀矿成矿的有利地区。     

运用孕震断层多锁固段脆性破裂理论探讨大同—阳高—张北地区未来地震活动性

基于笔者最近建立的孕震断层多锁固段脆性破裂理论,本文针对大同—阳高—张北地区未来大地震发生的可能性进行了预测分析,结果表明该地区有可能发生6.5级以上的破坏性地震。     

三段式锁固型岩质边坡动力响应特性及破坏机制振动台模型试验研究

设计和制作了三段式锁固型岩质边坡模型,并进行了大型振动台试验,对三段式锁固型岩质边坡在地震作用下的动力响应和变形破坏模式进行了分析.研究结果表明:三段式锁固型边坡模型的自振频率随振动次数的增加而逐渐降低,阻尼比则随振动次数的增加而逐渐增大;边坡模型水平加速度放大系数表现出明显的高程放大效应和趋表效应;在不同类型输入波的作用下,边坡加速度响应存在着明显的差异;加速度放大系数随着输入波频率的增加表现出先增加后减小的变化规律,且在频率为15 Hz时峰值加速度放大系数达到最大值;随着输入波振幅的增加,坡体加速度放大系数总体上表现为先增加后减小的变化趋势;在地震波的作用下,位于坡体顶部裂缝和底部软弱夹层之间的锁固段出现多条裂缝,并不断发展呈X型贯通,最终在坡体内部形成3级滑面,并在持续的振动作用下,边坡沿着3级滑面发生滑动破坏.