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.     

龙羊峡水电站库岸滑坡水上摄影测量

本文提出用水上摄影测量方法,在水电站库岸变形滑坡地段,进行滑坡地形测图的理论和方法的研究。并用国产DPG—2型数字测图仪开发用于水上摄影测量测图。根据所测滑坡图与滑坡前原地形图比较,监测水库库岸变形和滑坡。     

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。     

考虑水致劣化效应的库岸滑坡非饱和渗流应力耦合分析

水对岩土体的力学参数存在明显的劣化效应。开展了不同含水率条件下滑坡堆积体三轴力学试验, 建立了饱和度和力学参数之间的经验方程; 对建立的经验方程进行了二次开发, 通过饱和度和力学参数的耦合, 实现了库水位实时变动过程中考虑岩土体力学参数变化对滑坡稳定性的影响, 克服了库水位变动过程中岩土体物理力学参数不能随库水入渗变化的局限性。通过云南省兰坪县大华滑坡在库水位变动环境下的模拟结果和现场监测数据的比对, 验证了考虑岩土体力学参数水致劣化效应的合理性, 并对大华滑坡考虑水致劣化效应的变形演化规律进行了工程应用。      

间歇复活型库岸老滑坡地表位移预测

库岸老滑坡的间歇性复活给决策管理者判断滑坡处于何种变形阶段,以及未来将会出现何种发展趋势带来了极大的困难。将周期性库水位变动及季节性降雨入渗统一到滑坡体的地下水位变动,基于刚体极限平衡原理与Mohr Coulomb强度准则,推导了描述库岸老滑坡间歇性复活过程的复活速率与地表位移预测模型。以三峡库区三舟溪滑坡为例,首先通过数值模拟获得2009年1月1日至2009年12月31日的滑坡体地下水位序列,然后利用所建模型计算得出该时间段内滑坡复活速率序列,根据初始位移得出地表位移预测序列。与实测位移的比较结果显示预测效果良好,表明所建模型是合理的。此外,影响该模型预测精度的关键因素在于获得精确的实时地下水位与符合滑坡实际情况的模型参数。      

降雨型滑坡高速运动与堆积特征模拟研究:以宁乡县王家湾滑坡为例

降雨型滑坡在强降雨条件下常突然发生,启动后运动速度大,破坏力强,对其运动与堆积过程的预测是滑坡危险性分析中的难题。以湖南省宁乡县２０１７年７月１日突发的王家湾滑坡为例,在现场调查的基础上,系统研究了滑坡诱发因素和高速运动机理,发现强降雨和孔隙水压力上升是王家湾滑坡的主要诱发因素,高速滑动主要由于滑坡处斜坡坡度陡、滑带抗剪强度快速损失所致。利用 Ｓｕｒｆｅｒ和 ＡｒｃＧＩＳ软件处理基础数据,建 立了 滑 坡 三维模型,并基于有限体积法采用 ＤＡＮ３Ｄ 软件模拟分析了王家湾滑坡整个运动过程,研究了滑坡启动后运动速度、滑移范围和堆积厚度,模拟结果与现场调查数据基本一致。      

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。      

高速远程滑坡动力学研究进展

高速远程滑坡动力学机理研究一直是国际地质灾害领域长期关注的热点与前沿性科学。通过对已有研究成果的系统性梳理,对高速远程滑坡动力学研究现状进行了概略性述评,厘定了本文所讨论的高速远程滑坡的定义,阐述了高速远程滑坡的典型沉积学特征,并对国内外学者提出的最有影响、最有地质证据支持的高速滑坡远程运动机理——摩擦生热减阻、滑带液化减阻、动力破碎减阻、底部裹挟减阻、剪切振动减阻、动量传递远程进行了论述。在此基础上,分析与讨论了高速远程滑坡动力学研究的发展趋势,提出今后研究所面临的深层次科学问题,并提出未来应进一步重点研究的关键科学问题在于速率相依摩阻弱化机理、破碎渐进相变耗能机理、过程相依波动减阻机理等。     

汶川地震引发高速远程滑坡运动机理数值模拟研究——以谢家店子滑坡为例

针对汶川地震引发的谢家店子滑坡,在现场调查分析的基础上,建立了二维离散元数值模拟模型,采用2D-Block软件对其进行了全过程的数值模拟研究,并通过对跟踪块体的深入分析,研究了相应地质体在不同阶段下的运动特征.模拟结果表明,谢家店子滑坡经历了剧动启程抛掷阶段、快速撞击飞行阶段、铲刮减速碎屑流阶段及堆积掩埋阶段.为了揭示地震引发高速滑坡的发生规律,分别研究了地震震级、斜坡地形和斜坡上岩块的尺寸对高速滑坡启动和运动过程的影响规律.地震震级对边坡的启动、变形、破坏和运动有很大的影响,地震震级越大,滑体启动的加速度和速度也就越大,从而易形成高速远程滑坡.斜坡体本身的地形地貌对滑体运动也有较大影响.在震级和岩石力学参数一定的条件下,斜坡上岩块的大小对其启动、变形和运动过程有一定影响,随着岩块的增大,滑体运动的每个阶段历时都在减小,但当岩体十分破碎时,滑体虽然能够运动,但是很难发生抛掷.将地震滑坡的启动机理概括为积累变形效应、振荡启程效应和振荡加速效应.     

西南山区大型水电工程库岸滑坡InSAR早期识别与监测研究进展

我国西南山区大型水电工程大量建设于金沙江、澜沧江、雅砻江流域,但是这些流域复杂的地层、岩性、构造、水文等地质条件导致水电工程库岸滑坡灾害分布广泛,多发频发。合成孔径雷达干涉测量(InSAR)技术凭借其覆盖范围广、监测精度高、不受云雾遮挡等特点为水电工程库岸滑坡早期识别与监测带来了新的机遇,在近年来得到水电工程建设及库岸地质灾害防治相关领域的极大重视。基于此,对西南山区大型水电工程库岸滑坡InSAR早期识别与监测的应用概况进行了梳理,从研究时间、研究内容、研究对象等多角度进行了分析;对水电工程库岸滑坡InSAR早期识别与监测技术的研究现状、研究热点进行了归纳与总结,揭示了以白鹤滩水电站为里程碑,水电工程库岸滑坡早期识别与监测目前已开始进入InSAR技术应用与研究的爆发阶段;最后,探讨了水电工程全生命周期(蓄水前阶段、蓄水阶段、蓄水后阶段)对InSAR技术的不同应用需求与算法适用性。随着SAR数据质量提升与算法进步,InSAR技术必将常规化地参与到水电工程全生命周期库岸滑坡的识别与监测工作中,为水电工程库岸滑坡的早期识别、监测预警、触发机理研究及灾害防治等提供重要支撑,提升我国水电工程库岸...     

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。      

认识与防范高速远程滑坡

正2017年6月24日,四川茂县叠溪镇新磨村发生高速远程滑坡碎屑流,形成特大滑坡灾害,使该村40余户农房被掩埋,90余人失联,再次引起了人们对高速远程滑坡的关注和重视。何为高速远程滑坡滑坡是自然界斜坡破坏形式中分布最广、危害最为严重的一种地质灾害,而在所有滑坡灾害中,高速远程滑坡常因其突发、剧烈、迅速及远程等特点,而造成更为严重的灾难,引起巨大的社会财富损失和     

库岸深层老滑坡复活对诱发因素的滞后响应机制

以三峡库区某复活型深层老滑坡为例,着重分析前缘监测点累积位移与库水位变动及降雨量的相关性,发现该复活型深层老滑坡前缘的变形与库水位下降具有明显的对应关系,并存在一定时间的滞后。根据太沙基有效应力原理与Mohr Coulomb强度准则,揭示了诱发因素影响下的孔隙水压力扩散是这一滞后响应的关键机制。对于极限平衡状态下的库岸深层老滑坡,由降雨及库水位变动产生的孔隙水压力增量需经一定时间段后才能传递到滑动面处,并影响滑动面处的孔隙水压力进而产生滑动速度,且这一滞后时间与滑坡体的水力扩散系数及滑坡体厚度密切相关。基于理论分析,对取自于该滑坡前缘的滑带土进行了孔隙水压力扩散的模拟试验,证实了该机制过程的合理性。同时,该机制的揭示对解决当前滑坡位移预测模型尚不能考虑滞后效应这一问题具有参考价值。      

郴州市某煤系地层滑坡成因机制及滑动过程分析

本文以郴州市龙家背滑坡为研究对象,分析该滑坡的成因过程及机理。经勘察研究发现,此滑坡属推移式与牵引式复合型的岩土混合滑坡,破坏模式为典型的拉裂-蠕滑缓动型变形破坏模式。郴州独特的煤系地层是滑坡产生的主要内因,通过UU试验分析二叠系上统龙潭组页岩煤系地层特殊岩土力学性质,总结其力学参数随含水率的升高显著下降的变化规律,并分析对比滑带土室内试验结果,发现经地下水软化后的滑带的含水率约为35%,强度较干燥状态下降约71.4%;坡脚切方施工是最终形成复合式滑坡的触发因素,运用改进毕肖普法计算挖方前后坡脚土体的稳定性,坡体稳定性系数由1.13下降至0.93,坡体失稳滑动。郴州市山岭地区独特的煤系地层,加之春秋多暴雨的特殊气候条件,在工程建设中极易触发产生滑坡等次生灾害。本文依托此龙家背滑坡,分析其破坏过程及成因机理,为今后城市建设中的灾害防治提供参考和理论支持。     

兴仁“6·10”彭家洞高速滑坡运动特征与形成机理

2021年6月10日20时30分左右,贵州省兴仁彭家洞发生高速滑坡,滑坡体高速运动沿途铲刮坡面崩塌堆积体,造成3人遇难,18栋房屋损毁。通过对滑坡发生前后影像资料遥感解译、灾害发生现场详细的地质调查及室内综合分析等技术手段,对彭家洞滑坡的特征进行了详细描述,阐明了滑坡发生的运动特征与形成机理。研究表明：斜坡地形“上陡-中缓-下陡”与岩土结构“上硬下软”是滑坡形成的内在因素,人类工程活动、强降雨的饱水加载和下渗软化作用是滑坡形成的外在因素;滑坡平面形态呈折线形,根据运动特征和堆积结构将滑坡分为滑源区(Ⅰ)、铲刮-流通区(Ⅱ)、铲刮堆积区(Ⅲ)3个区;滑坡是由危岩带形成、滑坡孕育及斜坡失稳3个阶段孕育形成的挤压-推移式高速滑坡。研究结果对贵州类似的斜坡地带及岩土结构区域开展防灾减灾工作具有较强的指导作用。     

滑床渗透性对超覆型库岸老滑坡稳定性的影响

超覆型库岸老滑坡滑床前缘大多发育一砂卵石层,该砂卵石层的强渗透性将影响滑坡渗流场,从而影响滑坡的稳定性。
以三峡库区万州中学老滑坡为例,在确定该滑坡中地下水作用模式为承压水含水层作用模式的基础上,假定砂卵石层的4种不同
渗透系数,来研究在库水位波动条件下,滑床砂卵石层渗透性对滑坡稳定性的影响。分析表明,超覆型老滑坡砂卵石层的渗透系
数不同,滑坡中浸润线也不同,渗透系数越小,浸润线越低,滑坡中地下水相对库水位的滞后效应越明显;库水位上升阶段、高水位
运行阶段和下降初期,万州中学老滑坡各级滑坡的稳定性系数随砂卵石层渗透系数k2 的增大而减小;库水位稳定在150m时,老
滑坡整体稳定性随k2 的增大而增大,k2 的变化对次级滑体和三级滑体的稳定性影响不明显。这对于库区老滑坡的复活和监测预
警工程有较强的应用价值。      

关于高速滑坡的几个问题

高速滑坡问题是当前工程地质和环境地质学界极为关注的问题。本文对诸如滑体高速滑动所对应的时空界限、滑体滑动过程所产生的热效应以及空气浮托力等高速滑坡产生机制问题进行了初步探讨。     

用空气动力学分析坡体高速滑坡的滑行问题

本文应用空气动力学中机翼理论分析高速滑坡体在空气中滑行的规律,得出考虑到空气动力效应的运动微分方程,修正了滑坡体的抛体运动方程,为分析实际问题和估计灾害程度等提出了较为准确的定量分析方法,指出了其深入研究和应用的前景。     

大奔流顺层岩质滑坡溃屈型破坏力学机制研究

溃屈型破坏是顺层岩质边坡一种常见的破坏模式。以大奔流顺层岩质滑坡为例，分析了其溃屈型破坏的形成机制，绿泥石片岩层面发育程度和层面抗剪强度及岩石破碎程度是大奔流滑坡发生的主要地质因素，爆破震动荷载和地下水作用是发生溃屈型破坏的主要诱发因素。基于弹性板梁稳定理论和能量平衡原理，建立了顺层岩质滑坡溃屈型破坏力学模型；通过力学分析，提出了综合考虑滑坡自重、地下水与震动荷载作用的顺层岩质滑坡溃屈段长度条件方程。以大奔流滑坡为实例进行了验算，计算结果和现场破坏特征基本一致，表明了该方法的可行性，为研究顺层岩质滑坡溃屈型破坏的力学机制提供了依据。      

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。