水在千将坪滑坡中的作用机理

千将坪滑坡是三峡水库蓄水后,库区发生的第一例灾害性滑坡。本文以千将坪滑坡地质结构为基础,结合滑坡发育特征,采用敏感性分析方法,研究了水库蓄水和降雨作用下滑坡稳定性系数随着一系列对水作用敏感的滑坡参数的变化规律,探讨了水在千将坪滑坡中的定量作用机理。研究结果显示,水在千将坪滑坡的中的作用,以其对切层段泥岩抗剪强度的弱化作用对滑坡稳定性的影响最为显著,其余依次为对滑坡施加浮托力、弱化顺层段主滑带抗剪强度和增大滑体容重,地下水位上升、滑带内孔隙水压力增大对滑坡稳定性的影响微弱。千将坪滑坡的发生是三峡水库蓄水和持续性降雨叠加作用的结果,但是水库蓄水对滑坡稳定性的影响程度大于降雨,后者对滑坡的发生可能起了触发因素的作用。     

三峡库区千将坪滑坡地质力学模型研究

三峡水库初次蓄水不久,千将坪即发生了特大型滑坡。通过对千将坪滑坡滑动区与影响区的勘察试验及对比研究,查明了千将坪滑坡的物质组成、结构及滑坡边界条件,分析了滑坡影响因素及其机制,建立了千将坪滑坡的地质力学模型。分析表明,千将坪滑坡为三峡水库水位上升与降雨联合诱发的水库新生型深层岩质滑坡,水库蓄水起主要和关键作用。     

三峡库区千将坪滑坡失稳探讨

千将坪滑坡是三峡水库二期蓄水到139m高程水位期问发生的特大型滑坡,也是三峡库区近年来发生的规模较大的滑坡,受到了多方面的关注.滑体物质组成包括上部为残坡积粘土夹碎石和老滑坡堆积体、下部为沙镇溪组泥质粉砂岩两部分,沿基岩软层顺层下滑.根据滑动特征,可划分为顺层滑动、切层剪出以及滑覆堵江和过江反冲区三个区.本文重点研究了降雨、水库蓄水以及组合因素下滑坡稳定性变化特征.在蓄水前自然状态下,整体稳定系数K=1.18.未蓄水时暴雨状态下,稳定系数K=0.97,与蓄水前自然状态下比较,稳定系数降低20.9%;仅考虑蓄水而未降雨时,滑坡的稳定系数K=0.99,与蓄水前自然状态下比较,稳定系数降低18.3%;在蓄水到134m+强暴雨状态下,稳定系数K=0.93,与蓄水前自然状态下比较,稳定系数降低24.8%.反映了蓄水和降雨二者的组合对滑坡失稳影响是非常明显的.     

千将坪滑坡动力学过程仿真模拟

滑坡体的失稳破坏是一个动态过程,动力学行为起着非常重要的作用。采用DDA方法对长江三峡库区千将坪滑坡的运动全过程进行了数值模拟研究。模拟方案充分依据该滑坡的地质、地形特征,按不同岩土体和地质结构面类型进行块体单元划分,模拟了滑坡发生、发展的渐进破坏过程以及滑坡触发后的运动情况。模拟结果表明,千将坪滑坡是以斜坡坡脚的局部破坏为其运动的开始阶段,并进一步牵引上部滑体,在地下水压力作用下最终产生整体滑动。     

滑坡联动在滑坡及滑坡群中作用分析——以千将坪滑坡为例

受2003年7月13日千将坪滑坡的影响,位于其北东侧牵引区的千将坪东滑坡大范围出现了因拉张和剪切作用形成的裂隙.本文研究了因滑坡联动作用而形成的牵引区特征,对千将坪滑坡发生时在千将坪东滑坡体上所产生的裂隙形成作用方式进行了研究,并分析了千将坪滑坡体不同部位在滑坡滑动过程中的相互牵引与影响方式.通过研究分析,将滑坡滑动时的牵引方式简单分为以拉张卸荷为主和以边界剪切为主的两种模式,并以这两种牵引模式来分析白果树滑坡群中各个滑坡之间的相互制约关系,拟通过从滑坡联动作用阐述千将坪滑坡以东白果树滑坡群的整体稳定及局部失稳对滑坡群整体稳定性的影响.     

长江三峡工程库区千将坪滑坡地质特征及成因分析

千将坪滑坡体位于三峡库区长江支流青干河的左岸,距三峡工程坝址44km。2003年7月13日零时20分,三峡库区秭归县千将坪村发生了山体基岩滑坡,造成15人死亡、9人失踪,4家乡镇企业被摧毁。文章通过对滑后详细地质调查,阐述了千将坪滑坡区地质条件,描述了滑坡发生的前兆现象以及滑坡发生滑动的过程,仔细分析了千将坪滑坡各要素的特征。根据滑坡体物质组成和结构的差异,把滑体物质自滑坡后缘至前缘分为块石堆积区、基岩裂解区、土夹块石区、漂砾卵石区。同时,文中研究了滑带土的物理力学性质,分析了滑坡体的成因机制,从地形地貌、岩性组合、构造条件详细论述了斜坡失稳的内因,认为导致斜坡失稳的外部因素有集中降雨、农田灌溉以及三峡蓄水3个方面的影响。     

千将坪滑坡滑带地质演化过程研究

千将坪滑坡是三峡水库蓄水后发生的第一个大型基岩滑坡,引起了社会各方面极大的关注。千将坪滑坡的类型、成因演化等问题也成为学术界研究的重点和热点。本文在千将坪滑坡滑带宏观结构分析的基础上,使用层间剪切带应力历史分析方法,结合地质体铀系测年结果,得出千将坪滑坡属于新生滑坡的结论。文章研究了千将坪滑坡滑带的形成过程,分析了形成机制,指出千将坪滑带形成的地质历史成因是内外动力耦合作用的结果,建议三峡库区滑坡防治工作中要重视水库新生滑坡,特别是重视层间剪切带的研究。     

三峡水库区千将坪滑坡活动性质及运动特征

2003年7月13目三峡水库区秭93县千将坪村发生大规模滑坡。依据遥感解译航片显示的“7．13”滑坡前地貌形态、古滑坡遗迹调查及滑坡发育的地质环境条件分析，认为千将坪原为一整体呈簸箕形的古滑坡。实地调查表明该滑歧的范围在古滑坡的西侧堆积垅和东部沟“7”之间的部分，活动性质为千将坪古滑坡的大规模复活。“7．13”滑坡的东、西侧壁及后壁特征清楚。后壁加滑体斜长1050m，平均宽525m，滑坡总破坏投影面积约0．5km^2；堆积体总体形态与古滑坡相似。据不同的堆积特征，大致可分为4个部分：后缘、滑体后部、中前部及滑坡坝。由各要素特征及其上的地物状态分析，滑坡的中部、前部为深层推移武高速整体滑动，滑坡前缘以反翘姿态飞速冲向对岸，堵断青干河；滑坡的两测，滑体高速下滑时与东西侧壁问作高速剪切运动；滑坡堆积后部，受其下中前部滑体快速滑动而产生的强大牵引力影响，沿古滑面下滑并倾倒、崩落。通过现场调查及综合分析实际资料，认为三峡库区第一期蓄水是触发该滑坡的主要厚因，雨季强降水为辅助因素。另外，根据现场公路断开两点GPS测量估算出公路被切断后下滑了235．91m，估算该滑坡在主滑方向的滑距约为250m，滑坡总体积约为2400万m^3。总体而言，“7．13”千将坪滑坡活动释放能量比较充争，目前整体稳定。但滑体上局部调整活动暂时不会停止。边界以外的古滑体堆积受到严重干扰，会不断发生牵引及塌滑。     

三峡库区千将坪滑坡高速滑动机制研究

2003年7月13日,三峡水库初期蓄水至135 m高程30 d之际,在三峡库区秭归县发生了三峡库区的第一个水库滑坡,滑坡方量达1 500万m3,最大滑速达16 m/s,最高涌浪达24.5 m。滑坡造成10人死亡,14人失踪,摧毁129间民房以及4个工厂,致1 200人无家可归。千将坪滑坡发生后,为了预测三峡库区及世界其它水库工程可能发生的同类高速滑坡,持续数年研究千将坪滑坡的高速滑动机制,通过理论分析及数值模拟,探索了千将坪滑坡的高速滑动机制,认为千将坪滑坡具有孕育高速滑坡的典型结构特征,滑坡滑带的峰残强降差是滑坡高速启动的根本原因,高陡边坡蕴藏的高势能及滑带液化是滑坡加速高速滑动的主要原因。     

基于改进的FAST模型的千将坪滑坡涌浪研究

千将坪滑坡是三峡库区支流浅水区滑坡产生涌浪的典型案例,但对大范围、长距离的水动力过程和涌浪灾害分析研究成果较少.基于浅水区滑坡涌浪物理实验的推导公式,更新了FA ST 涌浪计算系统,构建了相应的涌浪源数值模型,在已有的滑坡涌浪灾害快速评价系统程序中新构建了浅水区滑坡涌浪源数值模型,开展了千将坪滑坡涌浪研究.数值计算区域为18.6 km×11.8 km,包括千将坪滑坡附近的长江干流及支流.计算结果显示,千将坪滑坡产生的最大浪高为38.8 m,最大爬高为36.7 m.最大涌浪空间分布显示大于1 m 涌浪的河道长约10.5 km,大于2m 涌浪的河道长约9.3 km,大于3 m 涌浪的河道长约8 km.大于1 m 的波浪影响范围主要集中在青干河和锣鼓洞河,涌浪在河道中传播受地形影响而有快速衰减或放大效应.与多源数据对比表明,涌浪爬高数值相差为±2 m,相关性系数达0.97.建立的涌浪数值模型具有消耗计算资源少、计算速度快、计算结果精度较好等优点.基于水波动力学的浅水区滑坡涌浪源模型将可用于水库区支流或干流浅水区滑坡产生的涌浪问题研究,为大范围长距离滑坡涌浪灾害预测预警提供重要技术支撑.     

Explicit limit equilibrium solution for slope stability

Conventional methods of slices used for slope stability analysis satisfying all equilibrium conditions involves generally solving two highly non‐linear equations with respect to two unknowns, i.e. the factor of safety and the associated scaling parameter. To solve these two equations, complicated numerical iterations are required with non‐convergence occasionally occurring. This paper presents an alternative procedure to derive the three equilibrium equations (horizontal and vertical forces equations and moment equation) based on an assumption regarding the normal stress distribution along the slip surface. Combination of these equations results in a single cubic equation in terms of the factor of safety, which is explicitly solved. Theoretical testing demonstrates that the proposed method yields a factor of safety in reasonable agreement with a closed‐form solution based on the theory of plasticity. Example studies show that the difference in values of factor of safety between the proposed method, the Spencer method and the Morgenstern–Price method is within 5%. Application of the proposed method to practical slope engineering problems is rather straightforward, but its solution is of the same precision as those given by the conventional rigorous methods of slices since it is still within the rigorous context. Copyright © 2002 John Wiley & Sons, Ltd.     

边坡稳定分析三维极限平衡条柱间力的讨论

根据在自重作用下潜在滑体在斜面上运动的规律,提出条柱底滑面上抗滑力方向垂直于底滑面与水平面交线的假定,并引用条间抗剪强度发挥系数的概念,运用各条柱的3个方向力的平衡和边坡整体3个方向的力矩平衡,提出了一种计算边坡稳定性的三维极限平衡方法,通过对算例的计算结果分析发现：当忽略条柱间全部剪力作用时,得到的安全系数与二维Spencer法计算结果相近;考虑部分条柱间剪力作用时,得到的安全系数与文献[5]计算结果相近;当考虑条柱间横向剪力对边坡稳定性的贡献时,即考虑条柱间全部作用力,得到的安全系数最高,这种假定更能反映边坡实际受力情况,因此,所得的结果更接近于实际     

用有限元极限平衡法分析边坡的稳定性

用有限元分析为基础的极限平衡法计算了边坡安全系数,并将结果与摩尔-库仑屈服准则、外接圆D-P屈服准则强度折减法得到的结果、以及Spencer（极限平衡）法的结果进行了比较,结果表明,有限元极限平衡法计算的边坡安全系数与摩尔-库仑屈服准则强度折减法和Spencer法的结果很一致,而D-P准则强度折减法得到的结果偏差较大。叙述了存在已知滑动面和不存在滑动面时有限元极限平衡法的计算方法。用大型通用有限元软件,如ANSYS等,可方便地进行这种方法的边坡安全系数的计算,并有足够的精度。     

极限平衡条件的拓展与土工结构稳定分析

与土体稳定有关的工程问题诸如挡土结构物上的土压力、地基承载力以及土坡稳定性都与土的极限平衡状态相关 联。将土体一点（单元）的极限平衡条件推广,给出土体沿滑动面的极限平衡条件,证明了该条件的充分必要性。依据该条件,提出了有限元应力分析与极限平衡结合的有限元极限平衡法及土体稳定的安全系数,并明确了安全系数的物理意义,以评价土工结构的稳定性。随后,列举了该方法在土工结构稳定分析中的一些具有代表性的应用,证明了该法是有效的,可以用于分析岩土工程中的稳定问题。     

反倾岩质边坡悬臂梁极限平衡模型的改进

反倾岩质边坡稳定性分析一直以来都是边坡稳定性分析中的难点,有很多悬而未决的问题。极限平衡分析方法仍然是目前最为常用的一种方法,也是相对比较成熟的一种方法。在Adhikary和Dyshin悬臂梁弯曲极限平衡分析模型的基础上,经过分析推导,对其折裂面形式、层间凝聚力的影响和各层岩体重度等方面问题进行了修正,得到了改进的悬臂梁极限平衡模型,提出了以各层位剩余不平衡力作为分析反倾边坡稳定性标准的新方法,并对边坡稳定性各影响因素进行了分析研究,得出的结论和规律更符合工程实际,对该类边坡的设计施工具有指导意义。     

Improved Bell's method for the stability analysis of slopes

A new procedure based on the approximation to the total normal pressure along the slip surface is developed to compute the factor of safety of slopes for slip surfaces of all shapes. By taking the whole sliding body, instead of an individual slice, as the loaded object, all the equilibrium equations are formulated according to the three‐moment equilibrium conditions rather than the two force equilibrium conditions and one‐moment equilibrium condition. The system of nonlinear equations deduced in this way is well‐scaled and enjoys excellent numerical properties such as the existence of solution with a positive factor of safety, a nearly unlimited scope of convergence and a rapid convergence rate associated with the Newton method. In the case of ?_u =0—the situation where no drainage and no consolidation are involved, furthermore, the system has a unique solution and the factor of safety has an explicit expression. Some typical examples are analyzed to demonstrate the numerical properties of the proposed procedure. Copyright © 2009 John Wiley & Sons, Ltd.     

GIS数据用于复杂边坡三维极限平衡稳定分析

利用基于GIS（Geographic Information System,地理信息系统）栅格数据的三维极限平衡分析模型,可以充分考虑边坡的三维复杂空间特性。经过数据的获得、数据的处理、模型的建立和稳定性分析,不但给出了边坡的三维安全系数,而且给出了危险滑动面上的滑动力分布矢量图。结果表明,滑动面上力的分布极不均匀,呈现明显的复杂空间特性。     

Evaluation of factor of safety for vegetated and barren soil slopes with limit equilibrium computations

Limit equilibrium method (LEM) is the most conventional and popular technique in slope stability analysis. Location of the unique failure surface and the determination of corresponding critical factor of safety (critical-FOS) of the soil slope requires a lot of trial and research. With this amount of trial and research results, we evaluate the field of factor of safety (FOS-field), which represents the critical-FOS at a point within the domain of all possible failure surfaces. Such a field can be very important for the precise judgment of the most critical-FOS of the slope and its perturbation. This paper also presents the evaluation of the FOS-field of vegetated slopes, thus providing an analytical way to examine the effect of vegetation on the soil slope stability. We evaluated the stability of vegetated and barren soil slopes under dry and fully saturated conditions. With dry and fully saturated conditions, the behaviour of slopes in most favourable and worst conditions can be simulated. Evaluation of FOS-field for various slope geometries and conditions show that the more unstable the slope becomes, the more difficult it will be to pinpoint the location of the critical failure surface with the unique least FOS. We verified the LEM codes with finite element method (FEM) and spectral element method (SEM) codes considering a sample problem from Smith and Griffiths’ book (Smith and Griffiths 2003).     

降雨入渗非饱和黏土边坡稳定性的极限平衡条分法研究

考虑非饱和黏土边坡的基质吸力和渗流力,根据水位线位于滑面上、下的临界平衡状态,分别建立了滑体条块极限平衡状态下力和力矩平衡式,获得了降雨条件下非饱和黏土边坡稳定性的极限平衡条分法计算式。通过试验、参量变换以及作用力的位置关系可以确定相关参量,并采用数值计算求解临界平衡状态下滑体条块的相互作用力系数和非饱和边坡安全系数。案例结果表明：考虑渗流力时的非饱和黏土边坡安全系数比不考虑渗流力的安全系数降低约13.8%,且考虑渗流力作用的条间力作用系数变化率明显大于不考虑渗流力的结果;当降雨强度超过一定值时,坡面径流很快形成,边坡出现不稳定的时间基本相同。     

土坡稳定极限分析上限法中的多解性分析

土坡稳定极限分析上限法中采用了完全塑性区假定,即假定土坡内存在一个处处位于屈服面上的滑动体。将滑动体内部条块界面上的强度发挥系数视为优化变量,利用功能平衡方程得到了对于给定滑动面的多个安全系数,基于和声算法和潘家铮极值原理选择其中最大的安全系数作为该滑动面的抗滑稳定安全系数,利用该方法对于两个典型土坡算例进行了分析,将其结果与常规极限分析上限法结果进行了比较,给出了完全塑性区假定对计算结果的影响。