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。     

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。     

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。      

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。      

新密煤田层滑构造特征及其对煤层的影响浅析

新密煤田是河南省的主要产煤地之一 ,其地质构造多以高角度的正断层为主 ,新密煤田还发育滑动构造和层间滑动构造 ,而层间滑动构造由于没有造成明显的地层缺失 ,在地质勘探过程中不易被发现 ,对煤矿生产建设影响较大。本文列举了新密煤田的层滑构造实例 ,并对其造成的影响进行了浅析     

基于射线理论的垂直P波入射过程滑坡滑带应力放大特征及成因分析

汶川地震触发的最大滑坡——大光包滑坡是受控于斜坡先期层间构造错动带(软弱层)的大型地震滑坡,该软弱层不但遭受了强烈的历史构造碎裂,还在地震中产生了大面积新生震裂,其成因及对大光包滑坡启动的贡献一直是国内外研究焦点。以大光包滑坡为地质原型,将层间构造错动带概化为含软弱层单元地质体模型,基于地震波射线理论,建立了垂直P波入射过程考虑软弱层顶底界面波场转换和时间延迟的动力响应理论模型,开展了垂直振动作用下含软弱层单元地质体振动台模型试验,获得了软弱层应力放大特征及受地震强度和频率的影响规律,揭示振动波在软弱层顶底界面的波场转换和能量分配产生了振幅衰减,以及因软弱层与上下硬层介质属性差异造成的时间延迟,共同导致应力分异和叠加,促使软弱层应力放大;从而认为,强震过程中大光包滑坡先期层间构造错动带应力放大导致了带内岩体碎裂,降低了滑带岩体抗剪强度,从而促使强震过程中滑坡快速启动。     

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...     

带有周期分量的多层递阶预报模型

本文针对经典多层递阶方法所存在的缺陷,提出了一种改进方案—带有周期分量的多层递阶预报模型,它利用时间序列的显著周期分量取代原模型中的自回归部分,使之既考虑到各种物理因子的主导作用,又较好地反映了气象要素自身的周期性变化规律,因而预报效果较为稳定。     

Shaking table test for reinforcement of soil slope with multiple sliding surfaces by reinforced double-row anti-slide piles

Despite the continuous advancements of engineering construction in high-intensity areas, many engineering landslides are still manufactured with huge thrust force, and double-row piles are effective to control such large landslides. In this study, large shaking table test were performed to test and obtain multi-attribute seismic data such as feature image, acceleration, and dynamic soil pressure. Through the feature image processing analysis, the deformation characteristics for the slope reinfor...     

多功能高速远程滑坡运动堆积过程物理模型试验装置设计与应用

高速远程滑坡运动堆积过程影响因素众多,在物理模型试验装置研发过程中应满足多因素变化需求,从而实现多功能目的.该试验装置初始状态下(垂直角度=20°,水平角度=0°)长3.40m,宽0.56m,高1.35m.设计有滑体体积调节、上滑槽坡度调节和下滑槽水平角度调节三大模块.材料上采用了3mm厚不锈钢钢板与8mm厚钢化玻璃2种材料,使用耐久性较好,并且采用分部件组装形式,安装有万向轮,便于实验仪器的搬运.基于砂子与卵石颗粒材料,应用所研发装置,初步开展了高速远程滑坡运动堆积过程物理模型试验,简要分析了滑体坡度、水平角度、滑体高度及基底材质等参数对滑动距离的影响规律.     

Study on distribution rule of sliding pushing force and remnant resistant sliding force acting on anti-sliding pile

Anti-slide pile is one of the important methods to administer landslide geological disaster because of its advantages.It plays important role in administering landslide.It is a premise of reasonable economy and technological advance to know the distribution rule and feature of the force between anti-sliding pile and surrounding rock.To determine the sliding force and remnant resistant sliding force,according to need of study,this paper sets up the geological model and mechanics model in term of a typical landslide,and analyzes the effect rule of sliding body distortion,strength and gravity to the pushing force and remnant resistant sliding force by use of the numerical model.The distribution rule of pushing force and remnant resistant sliding force of the type of landslide is given.     

Study on distribution rule of sliding pushing force and remnant resistant sliding force acting on anti-sliding pile

Anti-slide pile is one of the important methods to administer landslide geological disaster because of its advantages. It plays important role in administering landslide. It is a premise of reasonable economy and technological advance to know the distribution rule and feature of the force between anti-sliding pile and surrounding rock. To determine the sliding force and remnant resistant sliding force, according to need of study, this paper sets up the geological model and mechanics model in term of a typical landslide, and analyzes the effect rule of sliding body distortion, strength and gravity to the pushing force and remnant resistant sliding force by use of the numerical model. The distribution rule of pushing force and remnant resistant sliding force of the type of landslide is given.     

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。     

Failure behavior of soil-rock mixture slopes based on centrifuge model test

The stability of soil-rock mixtures(SRMs) that widely distributed in slopes is of significant concern for slope safety evaluation and disaster prevention. The failure behavior of SRM slopes under surface loading conditions was investigated through a series of centrifuge model tests considering various volumetric gravel contents. The displacement field of the slope was determined with image-based displacement system to observe the deformation of the soil and the movement of the block during loading in the tests. The test results showed that the ultimate bearing capacity and the stiffness of SRM slopes increased evidently when the volumetric block content exceeded a threshold value. Moreover, there were more evident slips around the blocks in the SRM slope. The microscopic analysis of the block motion showed that the rotation of the blocks could aggravate the deformation localization to facilitate the development of the slip surface. The high correlation between the rotation of the key blocks and the slope failure indicated that the blocks became the dominant load-bearing medium that influenced the slope failure. The blocks in the sliding body formed a chain to bear the load and change the displacement distribution of the adjacent matrix sand through the block rotation.     

基于滑面分区段力学模型的高速滑坡运动过程能量转化研究

高速滑坡具有运动速度快、波及范围广的灾害特征,因此对滑坡启动、加速和静止整个运动过程进行研究很有必要。基于滑面力学特性将滑面分为弹性介质区和应变弱化区,构建了高速滑坡二维力学模型,提出了滑坡启动动能计算公式和滑坡运动过程的能量计算公式;以千将坪滑坡为例,采用启动动能计算公式得出滑坡的启动速度为2.35 m/s;依据滑面形态将其运动轨迹划分为快速加速、平稳加速、平稳减速、急剧减速4个阶段,进行运动过程分析,得出滑坡最大速度为16.8 m/s,以滑坡前缘高程所在平面为势能基准面,分析不同能量与总能量占比的变化情况,在滑坡的4个运动阶段中,动能占比分别为9.1%,25.6%,15.1%,0%;摩擦损耗能量占比分别为：5.5%,58.8%,81.7%,95.5%;势能占比分别为：85.2%,14.2%,0%,0%;其他阻力能耗占比分别为：0.2%,1.4%,3.2%,4.5%。研究结论对高速滑坡致灾机制和风险分析具有重要意义。     

Mechanical characteristics of soil-rock mixtures containing macropore structure based on 3D modeling technology

Soil-rock mixtures containing macropore(SRMCM) is a kind of geological material with special mechanical properties. Located in the project area of Lenggu hydropower station on the Yalong River,Sichuan Province, China, there is an extremely unstable Mahe talus slide with a total volume of nearly160 million cubic meters, which is mainly composed of SRMCM. The study on the mechanical properties of SRMCM is of great significance for the engineering construction and safe operation. In this paper,laboratory tests and discrete element numerical tests based on three-dimensional scanning technology were conducted to study the influence of stone content,stone size, and the angle of the macropore structure on shear characteristics of SRMCM. The failure mechanism of SRMCM was discussed from a microscopic perspective. This work explains the internal mechanism of the influence of stone content,stone size, and the angle of the macropore structure on the strength of SRMCM through the microscopic level of stone rotation, force chain distribution, and crack propagation. As the macropore structure that intersects with the preset shear plane at a large angle could act as a skeleton-like support to resist the shear force, the fracture of the weak cemented surface of soil and stone in the macropore structure is an important cause of SRMCM destruction.