基于物理模型试验的滑坡-抗滑桩位移场变化特征

滑坡-抗滑桩体系演化机理是滑坡灾害防治的重要理论基础,其中桩土相互作用是滑坡-抗滑桩体系中的关键,而位移场是相互作用的重要表征之一,因此,对滑坡-抗滑桩体系位移场的研究具有十分重要的工程意义。以物理模型试验为手段,基于三峡库区堆积层滑坡工程地质特征,建立大型物理试验模型,通过逐级施加荷载来模拟滑坡后缘推力,采用高速摄像机及粒子图像测速技术等获取滑坡坡表与桩顶位移数据,定量分析了体系位移场变化特征。试验结果显示:在滑坡-抗滑桩体系演化过程中,坡表位移场变化呈现出很好的规律性,这为桩土相互作用研究机理起到了一定的推动作用。      

基于统一强度理论多层滑坡体中抗滑桩最大桩间距研究

抗滑桩是防治滑坡的重要工程措施之一,桩间距是抗滑桩设计中的一个重要参数。已有的桩间距研究主要是针对单层均质滑坡,但实际工程中多数滑坡体是多层的,因此对多层滑坡体抗滑桩桩间距的研究就显得尤为重要。在研究多层滑坡体中的抗滑桩最大桩间距时,在确定滑坡体中的最危险滑体后,考虑多层滑体相互作用,运用滑坡推力分布函数及土体抗力分布函数对最危险滑体进行了受力分析,基于统一强度理论对最危险滑体的平衡条件与土拱强度条件进行了研究,推导出了抗滑桩最大桩间距方程。最后对2个实例进行了计算,计算实例1说明了该计算方法在计算多层滑坡体中最大桩间距时,计算结果偏于安全,计算实例2厚坝滑坡验证了运用滑坡推力分布函数使最大桩间距计算结果更合理。      

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。      

不同布锚方式对锚索抗滑桩受力与变形影响的物理模型试验研究

锚索抗滑桩是滑坡的主要支护结构之一。目前, 软硬相间地层条件下锚索抗滑桩的受力与变形特征尚缺乏系统研究。以软硬相间地层为地质背景, 基于自主研发的柔性测斜仪和自动加载系统, 构建了锚索抗滑桩加固滑坡物理模型试验系统, 开展了锚索抗滑桩加固滑坡的物理模型试验, 揭示了推力不断增加过程中抗滑桩、锚索和滑体的变形与受力特征, 对比研究了布锚方式对桩-锚受力与变形的影响规律, 通过数值模拟的方法分析了软硬相间地层对锚索抗滑桩的影响机理, 并以双锚点抗滑桩为例进行了理论分析。研究结果表明: ①在滑坡-锚索抗滑桩体系中, 桩身各点位移和滑体深部位移均随桩身深度的增加而减小, 滑体后部位移速率大于中部, 且滑体位移速率大于桩身位移速率; ②单锚点抗滑桩的桩-锚推力分担比经历了4个阶段的变化, 趋于稳定时桩-锚推力分担比约为9∶1, 锚索拉力作用下桩身弯矩呈"S"型分布, 正负弯矩非对称; ③锚固角度越大, 锚索拉力的增速越大, 不同锚固角度对桩身内力值的影响主要体现在受荷段; ④多锚点抗滑桩结构的锚索分担更多的推力, 与单锚点抗滑桩相比, 双锚点与三锚点抗滑桩的最大桩身弯矩分别减小了22.41%和40.55%;⑤与均质地层相比, 软硬相间地层中软、硬岩交界面处基岩应力发生突变, 不同软岩厚度比和桩底是否嵌入硬岩, 均对锚索拉力和桩-岩之间的相互作用有不同程度的影响; 其次, 双锚点抗滑桩内力的理论值与试验结果较为接近。本研究成果可为软硬相间地层中锚索抗滑桩加固滑坡工程的优化设计提供依据。      

不同环剪条件下三峡库区童家坪滑坡滑带土强度特性

研究不同环剪条件下库岸堆积层滑坡滑带土强度特性对滑坡稳定性评价具有重要意义。针对目前在库岸堆积层滑坡滑带土力学特性方面研究薄弱的问题, 以三峡库区童家坪滑坡滑带土为研究对象, 采用ARS-E2环剪仪开展了不同剪切速率下的剪切试验, 研究了等速剪切、加速剪切以及减速剪切作用下滑带土强度变化特征。试验结果表明: 滑带土试样在恒定的低速剪切条件下更容易得到稳定的残余强度, 并且达到峰值强度后易出现"应变软化"现象; 在相同剪切应力条件下, 滑带土加速环剪和减速环剪的剪应力变化趋势基本一致, 与法向应力均呈正相关关系; 剪切速率的变化会显著影响滑带土峰值黏聚力的大小。研究成果揭示了不同环剪条件下滑带土力学特性, 可以为揭示库岸堆积层滑坡变形破坏的力学机制提供理论依据。      

基于滑带完整性指标的三峡库区堆积层滑坡失稳破坏判据

滑坡稳定性评价是滑坡防治中关键问题之一, 滑坡失稳破坏判据研究可为滑坡稳定性评价提供支持。为了提高滑坡稳定性评价的精度, 以滑坡深部位移监测数据为基础的滑坡失稳破坏判据不失为一种有效方法。基于滑坡深部位移监测数据, 引入滑带完整性指标, 推导得到了滑带完整性指标与滑坡抗剪强度参数之间呈正比例关系; 运用滑坡稳定性计算方法和三峡库区堆积层滑坡简化模型, 获得了滑带完整性指标与滑坡的稳定性系数之间呈正比例关系。建立了考虑滑带完整性指标的三峡库区堆积层滑坡失稳破坏判据, 即: 当滑坡滑带土完整性指标大于滑坡滑带土完整性指标的临界值时, 滑坡处于稳定状态; 当滑坡滑带土完整性指标小于滑坡滑带土完整性指标的临界值时, 滑坡发生失稳破坏。以三峡库区典型堆积层滑坡——五尺坝滑坡为例, 通过实例分析发现该判据具备可靠性, 对堆积层滑坡适用性好。研究成果表明, 滑带完整性指标失稳破坏判据可以用于评价滑坡的稳定状态, 为滑坡失稳破坏判据研究提供了一种新思路。      

沿河县上覆第四系堆积物下伏泥岩类型滑坡失稳机制分析

建立小寨滑坡水文地质模型,模拟其在不同降雨条件下的渗流场分布及稳定性变化。结果表明,该类型滑坡的失稳演化过程主要分为上覆Q4el+dl堆积阶段、接触带泥岩富水风化阶段和风化带富水软化阶段,风化带富水软化程度与滑体的高渗透性和滑床的隔水特性密切相关,是滑坡失稳破坏的决定性因素;滑坡的发生是因地表降雨下渗受阻,在上覆堆积层及下伏泥岩层间形成富水带,富水加速泥岩风化,并在坡体内形成强风化泥岩软弱层,随地质过程持续,泥岩强风化层逐渐加厚形成软弱带,在极端暴雨气候条件下,软弱带发生蠕变,地表开裂,滑坡形成。     

316国道K25+040～+140段滑坡治理中的抗滑桩结构设计

介绍了316国道K25 040～ 140段滑坡治理工程中的抗滑桩设计过程，讨论了抗滑桩设计中滑推力的计算方法及公式、抗滑桩的结构设计及配筋，将抗滑桩的内力计算简化成较为实用的公式来计算。还介绍了抗滑桩间土体的排水设计，对排水管的具体做法作了详尽地阐述。     

新滩滑坡及预测

本文在介绍新滩滑坡的基础上,分析了滑坡前三年的形变监测资料,建立了堆积层推动式的滑坡模型。文章提出以历史崩滑临界值为先验,改进了预测滑坡时间的拐点法,这次新滩滑坡的曲线拐点出现在大滑前约28天。拐点出现后的水平月位移蘧度均在2米以上。     

干湿循环对滑带土基质吸力与抗剪强度的影响

滑带作为滑坡结构中的软弱带,是控制滑坡稳定的关键部位。研究干湿循环过程中滑带土非饱和力学特性的变化,对理解库水位周期性波动下滑带土抗剪强度变化以及由此导致的滑坡变形乃至失稳过程具有重要意义。以三峡库区某堆积层滑坡滑带土为研究对象,通过进行0～5次干湿循环过程模拟,对滑带土重塑样进行直剪试验和核磁共振试验,结合滤纸接触法测定剪切完成后试样的基质吸力,重点分析干湿循环过程中非饱和滑带土孔隙结构、基质吸力、土-水特征曲线及抗剪强度的变化特征,并基于试验结果建立了干湿循环下非饱和抗剪强度的预测模型。结果表明：干湿循环在土-水体系的物理化学效应作用下使土中颗粒间的联结不断遭受损伤、破坏,引起试样内部小孔隙不断发育、扩展并向大孔隙演变,土体孔隙数量增多,整体孔隙率增大;随着干湿循环次数的增加,土体进气值与残余含水量逐渐减小,水分更易渗入与溢出土体孔隙,土体持水能力逐渐下降;干湿循环作用下,滑带土抗剪强度的劣化特性十分明显,黏聚力和内摩擦角均随着干湿循环次数增加而逐渐减小,且干湿循环对土体黏聚力的削弱程度大于对内摩擦角。基于直剪试验联合滤纸接触法测定基质吸力,提出了滑带土非饱和抗剪强度预测方法,为干...     

水库滑坡成因机制研究进展与展望

滑坡是水库库区主要地质灾害类型之一,开展水库滑坡成因机制研究具有重要理论意义和工程应用价值.利用WebofScience(WoS)数据库和VOSviewer文献计量工具对1999-2018年已发表的969篇以水库滑坡为主题的相关论文进行研究趋势分析.文献计量分析表明三峡库区滑坡稳定性和变形研究是未来水库滑坡成因机制研究主要趋势.从库水对滑坡的宏观力学作用方式、库水作用下岩土体渗流应力耦合机理和库水对岩土体劣化作用过程等方面,对国内外水库滑坡成因机制研究的主要成果与进展进行了综述.综合现有的研究成果指出水库滑坡在精细化地质建模、岩土体多场耦合特征参数获取和岸坡长期演化评价等方面尚存在不足.基于上述问题,提出水库滑坡成因机制研究应以多场信息监测为重要手段,立足多学科交叉,采用大数据融合与挖掘和人工智能技术等解决水库滑坡长期演化趋势难题.考虑水库滑坡所处地质环境的复杂性,建议未来应在水库滑坡立体精细地质建模、多场关联监测、地质结构多场多尺度演变过程、基于监测数据大数据分析的滑坡预警阈值确定和原位试验综合平台构建等方面进一步深入研究.     

三峡库区大型-特大型层状岩质滑坡成因模式及地质特征分析

三峡库区大型-特大型滑坡发育，尤以层状岩质滑坡的危害性大。因库区各段地质条件差异使得滑坡成因模式各不相同，这影响了滑坡的运动形式和岩土体解体程度。在收集三峡库区51处典型的大型-特大型层状岩质滑坡调查资料基础上，根据堆积岩体结构和区段地质条件反推该段滑坡破坏成因模式，而不同成因模式下的滑坡坡体渗透性不同，分析已有滑坡对库水位变动存在的复活响应差异，据此得出以下结论:①在成因模式上，除顺层滑移型滑坡在库区中均有分布外，从库首至库尾随着岩层倾角的逐渐减缓，滑坡成因模式从崩塌型、反倾弯曲型逐渐过渡到平推式；②在坡体渗透性上，成因模式造成的岩体结构变化与坡体中的泥质含量共同作用，导致顺层滑移型滑坡前后缘渗透性存在较大差异；反倾型滑坡渗透性则整体变化较小；③在库水位变动影响下，不同坡体渗透性与滑面形态共同决定了滑坡的复活变形差异。      

Mechanical analysis for progressive failure of debris landslide

It is of significance to research failure mechanism of debris landslides that are widespread in the Three Gorges Reservoir Area. Based on the statistical analysis of the developmental law and failure mode of debris landslides in the Three Gorges Reservoir, the mode of progressive failure is found. The mechanical model for progressive failure of debris landslides with two slip bands is also established by applying slice method. According to the results of the downslide force between adjacent slices, if the downslide force of lower slice is larger than zero, the slice fails along the major sliding surface, otherwise it is stable. In result, the failure range is obtained. The stress function can be determined through dimensional analysis of failure slice. According to static boundary conditions of the slice, stress state of any point in the slice can be obtained. Then stress state of any point in the secondary slip band can also be established. The failure of the secondary slip band is judged on the basis of Mohr-Coulomb failure criterion. Therefore, a mechanical method is proposed to analyze the progressive failure of debris landslide with two slip bands.     

基于物理模型试验的杆塔基础滑坡防护措施效果研究

大量穿越山地丘陵区的高压输电线路杆塔基础常位于滑坡灾害高易发斜坡地段, 施加适当防护措施提高其稳定性, 是保障输电线路持续安全运行的关键。为研究不同防护措施对杆塔基础滑坡的防护效果, 以湖北省巴东县燕子滑坡为地质原型, 设计制作物理试验模型, 分别开展了极端降雨条件下滑坡在无防护、施加抗滑桩与格构护坡时的物理模型试验, 从试验角度揭示了滑坡变形破坏特征与不同防护措施的防护效果。试验结果表明: 在2种极端降雨工况(50, 100 mm/h)下, 无防护的滑坡体历经了坡表冲刷、裂缝扩展、局部垮塌变形与整体滑动的演化过程; 抗滑桩措施对滑坡整体的防护效果显著, 滑坡整体处于稳定状态, 杆塔基础变形较小, 杆塔倾斜率满足规范, 但坡表会出现冲刷垮塌现象; 格构护坡措施能有效减少坡面冲刷和坡脚垮塌风险, 但在持续强降雨条件下对杆塔基础的整体稳固作用稍弱。物理模型试验结果与滑坡历史变形和实际治理效果吻合, 试验结论可为类似杆塔基础滑坡的破坏机理研究与防护工程设计提供借鉴。      

库岸滑坡地下水位时间序列混沌特征识别与PSO-LSSVM模型预测

地下水位预测对滑坡稳定性分析具有重要意义,三峡库区库岸滑坡地下水位时间序列在季节性强降雨和周期性库水位涨落等诸多因素影响下呈现混沌特征。在对地下水位序列进行相空间重构的基础上,采用饱和关联维数法和最大Lyapunov指数法对其混沌特征进行验证。再用预测性能优秀的最小二乘支持向量机(LSSVM)模型对其进行预测,并用粒子群算法优化选取LSSVM模型的参数,以克服LSSVM模型参数选取困难的缺点。以三峡库区三舟溪滑坡前缘STK-1水文孔日平均地下水位序列为例进行了混沌分析,分别运用粒子群优化的LSSVM模型(PSO-LSSVM)和BP神经网络模型对STK-1水文孔地下水位进行了预测。结果表明库岸滑坡地下水位序列存在混沌特征,PSO-LSSVM模型预测结果的均方根误差为0.193m,拟合优度为0.815,说明预测效果较理想,且PSO-LSSVM模型预测精度高于BP网络模型,具有较强的实用性。      

Dynamic assessment of rainfall-induced shallow landslide hazard

The assessment of rainfall-induced shallow landslide hazards is a significant issue in the Three Gorges Reservoir area in China due to the rapid development of land in the past two decades. In this study, a probabilistic analysis method that combines TRIGRS and the point-estimate method for evaluating the hazards of shallow landslides have been proposed under the condition of rainfall over a large area. TRIGRS provides the transient infiltration model to analyze the pore water pressure during a rainfall. The point-estimate method is used to analyze the uncertainty of the soil parameters, which is performed in the geographic information system (GIS). In this paper, we use this method to evaluate the hazards of shallow landslides in Badong County, Three Gorges Reservoir, under two different types of rainfall intensity, and the results are compared with the field investigation. The results showed that the distribution of the hazard map is consistent with the observed landslides. To some extent, the distribution of the hazard map reflects the spatial and temporal distribution of the shallow landslide caused by rainfall.     

A back-propagation neural-network-based displacement back analysis for the identification of the geomechanical parameters of the Yonglang landslide in China

Xigeda formation is a type of hundred-meter-thick lacustrine sediments of being prone to triggering landslides along the trunk channel and tributaries of the upper Yangtze River in China. The Yonglang landslide located near Yonglang Town of Dechang County in Sichuan Province of China, which was a typical Xigeda formation landslide, was stabilized by anti-slide piles. Loading tests on a loading-test pile were conducted to measure the displacements and moments. The uncertainty of the tested geomechanical parameters of the Yonglang landslide over certain ranges would be problematic during the evaluation of the landslide. Thus, uniform design was introduced in the experimental design, and by which, numerical analyses of the loading-test pile were performed using Fast Lagrangian Analysis of Continua (FLAC^3D) to acquire a database of the geomechanical parameters of the Yonglang landslide and the corresponding displacements of the loading-test pile. A three-layer back-propagation neural network was established and trained with the database, and then tested and verified for its accuracy and reliability in numerical simulations. Displacement back analysis was conducted by substituting the displacements of the loading-test pile to the well-trained three-layer back-propagation neural network so as to identify the geomechanical parameters of the Yonglang landslide. The neural-network-based displacement back analysis method with the proposed methodology is verified to be accurate and reliable for the identification of the uncertain geomechanical parameters of landslides.