基于物理模型试验的含多层软弱夹层顺层开挖高边坡变形破坏特征分析

含有多层软弱夹层的开挖边坡具有坡体结构复杂、稳定性评价及治理难度大的特点。以黔西地区现场开挖高边坡为研究对象,建立室内物理试验模型,通过不同的工况开挖,呈现变形破坏演化过程,分析变形破坏模型及形成机理,确定失稳破坏范围。结果显示:开挖边坡裂隙产生由表及里,由上及下,由最初的陡倾短小裂隙扩展延伸,最终贯通,形成近似平行岩层的长大裂缝;缓坡度开挖变形破坏为浅表层,整体稳定性较好,失稳范围及规模较小;陡坡度开挖变形破坏规模大,稳定性较差,以滑移-拉裂深层失稳为主;浅层滑坡滑面以层间泥化夹层剪切为主,基本呈直线状;深层滑坡滑面以层间泥化夹层剪切以及陡倾裂隙组合形成阶梯状。该研究成果对于黔西地区的顺层开挖高边坡设计、稳定性评价、治理措施选择等具有重要的指导意义。     

强降雨对库岸堆积体边坡稳定性影响的离心模型试验和数值模拟研究

堆积体广泛分布于我国西南大江大河的河谷地带,在降雨条件下其稳定性直接关系到大坝的安全稳定。设计了水库库岸堆积体边坡强降雨离心模型试验系统,开展了强降雨诱发库岸堆积体边坡失稳离心模型试验,对降雨作用下滑坡地质演化及灾变过程进行研究。基于试验结果,进一步开展数值模拟研究,分析了满库容不同降雨强度下强降雨对不同库水位及堆积体渗透性的边坡稳定性影响。结果表明：水库蓄水阶段堆积体边坡前缘在浮托力和泡水软化作用下造成抗滑力下降。但指向坡体内的渗透压力对坡体起到加固作用。两种竞争机制作用下产生的后缘细微裂缝对降雨阶段边坡变形发展产生重要影响。降雨主要造成坡表侵蚀及径流,少部分从裂缝入渗造成后缘浅层下沉。若不加处理,则边坡有可能发生推移式整体破坏。因此,库岸堆积体边坡后缘裂缝的处置是地质灾害防治的关键。     

毛家河水电站堆积体边坡稳定性评价及治理措施

毛家河水电站堆积体主要由松散工程地质岩组和完整性差的软质工程地质岩组组成。堆积体边坡上各种永久和临时建筑设施的重建和运行,破坏了堆积体边坡原始地形地貌,加之强降雨的影响,加剧了坡体的变形破坏。采用理正岩土计算软件对毛家河水电站堆积体滑坡进行稳定性计算,结果显示堆积体在正常工况下处于稳定状态,在暴雨或连续降雨状态下处于不稳定状态,遭遇强降雨还会继续滑动。提出对堆积体采用削坡减荷、排水、抗滑桩等综合治理方案。     

缓倾切向岩质边坡顺层滑动典型工程案例研究

本文以层间发育有软弱夹层的缓倾角切向岩质边坡为研究对象,通过对边坡失稳变形特征的研究,分析边坡变形的影响因子,认为坡体后缘贯通的张拉破裂面与软弱夹层将坡体切割成规模不等的块体,边坡大范围开挖而又不作支护处理致使块体在顺层方向存在陡峻临空面,外倾的软弱夹层在雨水反复浸蚀作用下力学强度不断降低并演化为滑面,随着时间效应的累积以及机械施工振动、静水压力等不利因素的复合作用影响,当块体下滑力大于抗滑力时,边坡将会发生顺向滑移—拉裂破坏。同时采用层次分析法对影响因子进行分析,得出前缘开挖卸荷、降雨及软弱夹层是导致边坡失稳变形主控因子的结论。     

三峡水库区岩土体高切坡的基本特点与防灾方法

在总结分析三峡水库区岩层稳定性及地质灾害基本特征的基础上,根据岩性和结构特征,提出三峡水库区存在较为严重失稳隐患的边坡主要有顺层边坡、平缓软硬岩层互层边坡、松散堆积体边坡、岩溶角砾岩边坡和层状碎裂岩边坡等5种类型,其中分布于奉节至巴东段的松散堆积体边坡危险性最大,是需工程防护的重中之重.对存在不稳定隐患的高切坡,应因地制宜,有针对性地分类采取削坡、锚喷、格构锚、挡墙、抗滑桩、排水等工程防护措施.     

顺层岩质边坡失稳破坏临界长度的数值模拟分析

含有多层软弱夹层的顺层岩质边坡开挖时,边坡失稳破坏范围常常为一有限范围,即存在一个失稳破坏临界长度,该长度对边坡稳定性评价和支挡工程设计有着决定性的影响,而如何确定失稳破坏临界长度,目前在工程实践中尚无较为成熟的解决方案,常凭工程人员的经验确定。笔者在对淮口镇西环线K3+115～K3+215段顺层边坡进行详细调查研究基础上,通过数值模拟,对该含多层软弱夹层的顺层边坡的变形破坏过程、变形破坏范围进行了分析,并与已有变形特征进行了对比,证明采用数值模拟分析其变形破坏过程和失稳破坏临界长度是可行的。失稳破坏临界长度的确定为边坡后续的稳定性计算和支挡工程设计提供了依据,达到了预期目的。因此,笔者的分析方法对具有类似特点的顺层边坡具有借鉴价值。     

马河崩塌堆积体结构特征与稳定性评价

马河崩塌体堆积边坡坡度陡峭,起伏变化大,钻孔勘探难以准确查明边坡松散覆盖层厚度、边坡下伏基岩起伏情况及其风化发育程度。选用地震散射剖面的物探方法探明了马河崩塌堆积体结构特征,并采用多种极限平衡法(Bishop、Janbu、Morgenstern-Price)计算和对比基覆界面的安全系数,评价马河崩塌堆积体在三种不同工况下(自然工况、地震工况、降雨工况)的稳定性。得出结论为:马河崩塌堆积体的地质结构可分为三层:靠近地表为厚度为30~40m左右的松散覆盖层,未胶结; 中间为厚度10~15m的中-强风化层,节理裂隙发育; 40~50m以下为完整性较好的基岩,波速在2500m s-1以上。对地震和降雨2种不利工况进行了稳定性评价:在地震工况下,崩塌体可沿着覆盖层底界面或者风化层底界面发生失稳破坏; 在降雨工况下,崩塌体可沿着风化层底界面发生失稳破坏。     

湖北长阳丹水撇洪渠出口左岸边坡稳定性分析及治理

根据对该边坡的变形破坏特征及形成条件分析，属滑移-拉裂型边坡。经受了诸如自重应力、构造应力、卸荷变形、降雨等内外因素作用，斜坡岩体沿软弱结构面发生滑移变形。随着剪裂面上的拉应力集中而产生拉裂缝，一旦破坏面贯通，将导致边坡破坏。用计算和经验相结合的方法确定了潜在滑面的位置，并通过参数反演，对滑坡的稳定性进行了定量评价。通过技术经济比较，针对边坡的形成机制、边坡各个部位的变形发展特点及其重要性，采取了分区治理措施。既达到了治理效果又节省了人力物力，可供从事类似22程评价和治理的22程人员参考。     

开挖与降雨作用下边坡失稳机理及模拟分析

边坡开挖和降雨通常是导致边坡失稳的重要原因。本文以湖南湘西山区某国道扩建开挖边坡为研究对象,基于现场边坡监测结果和数值模拟分析,研究了在边坡开挖和降雨条件下坡体变形位移的过程。结果表明:边坡的破坏是一个渐变的过程,不同的影响因素对边坡的影响不同。开挖切方是浅层坡体失稳的诱发因素,开挖切方破坏了坡体的应力平衡,使坡体的应力重新分布,并在坡体中产生浅层的滑动面。雨水的入渗是坡体深层滑动面的诱发因素,雨水沿着裂缝渗入坡体,使浅部滑动面上下土体的变形差进一步加大,进而产生浅层牵引式滑动破坏。同时雨水的入渗使碎石土和强风化页岩交界附近产生高孔隙水压力,在水-岩土共同作用逐渐形成软化的滑带土,从而形成深层滑动面。     

层间软弱夹层发育的切向边坡失稳模式及稳定性研究

通过系统分析边坡工程地质条件及岩体结构,采用定性分析结合有限元模拟研究了边坡变形破坏模式,并采用块体理论及极限平衡法系统分析边坡局部及整体稳定性。结果表明,切向边坡的变形破坏模式可以分为两类:深层变形破坏为受层间软弱夹层空间展布特征控制的块体失稳,浅表层破坏为局部块体失稳及强风化强卸荷带岩体沿最大剪应力带的滑移-拉裂变形。稳定性分析结果认为边坡浅表层岩体稳定性差,但发生深层破坏的可能性较小。     

水力作用下岩质斜坡破坏机制和稳定性分析研究现状

基于国内外研究现状和岩质滑坡案例,总结出岩质滑坡的水力致灾机制,归纳考虑水力作用下的岩质斜坡主要失稳破坏模式,评述了岩质斜坡稳定性分析方法。岩质滑坡的水力致灾机制主要由于水对滑体产生的静水压力（岩体侧面的推力、滑面的扬压力和岩体的浮力）和动水压力（向坡外的渗透力）作用。从渗流—应力耦合的角度可较全面评价水渗流对坡体稳定性的影响。斜坡的岩体结构决定了水力作用方式和坡体的失稳破坏形式,考虑水力作用下的岩质斜坡失稳破坏形式主要有:顺层滑动、平推式滑动、楔形体滑移和危岩的崩塌。对于水力作用下岩质斜坡的稳定性分析方法主要有极限平衡法、有限元强度折减法、基于断裂力学的危岩稳定性分析法和渗流—应力耦合模型分析法,其中前两种方法应用较为广泛。      

强震作用下顺层岩质斜坡动力失稳机制及启动速度研究

岩质斜坡地震稳定性评价和地震滑坡启动速度计算是边坡地震失稳防治中的难点。结合5•12四川汶川地震诱发的大型高速滑坡,重点以唐家山高速滑坡为例,提出强震作用下中陡倾顺层岩质斜坡动力失稳机制为拉裂－楔劈－滑移－剪断,并着重阐述了拉裂面形成机制、“楔劈”岩块的杠杆作用和碎屑岩块的滚动摩擦效应。对应于该失稳模式,采用弹性力学理论,推导出地震作用下顺层岩体斜坡锁固段的破坏判据和突发剪断时锁固段岩体的形变能公式。考虑锁固段岩体形变能释放的优势方向,运用能量转化原理,给出了更为合理和精确的顺层岩质滑坡突发启动速度公式,进而确定滑坡启程速度。其研究结果为滑坡灾害范围和冲击损害程度提供有效定量计算方法。     

Landslides in the Ethiopian highlands and the Rift margins

Landslide hazard is one of the crucial environmental constraints for the development of Ethiopia, representing a limiting factor for urbanization and infrastructures. The high relief and the rugged topography induced by a strong Plio-Quaternary uplift, the occurrence of clayey horizons within the sedimentary sequences, the dense network of tectonic fractures and faults, the thick eluvial mantles on volcanic outcrops, and the thick colluvial–alluvial deposits at the foot of steep slopes are the predisposing factors for a large variety of mass movements. Heavy summer rainfall is the main triggering factor of most landslides, some of which undergo a step-like evolution with long-lasting quiescence intervals. First generation movements are commonly restricted to shallow phenomena, such as soil slips or mud flows in eluvial–colluvial material. Fast moving slope failures, such as rock slides, topplings and falls, are also triggered by earthquakes. To mitigate the landslide risk, any first priority measure should include adequate drainage of slopes in order to reduce water infiltration. On the other hand, appropriate site selection for buildings, transferring risky settlements, accurate geological control of works, and education campaigns are all strongly recommended.     

巴东组岩石能量耗散规律的实验研究

岩石变形和破坏可以看作能量耗散和释放的过程,基于巴东县城西壤坡库岸巴东组岩石压缩实验数据,利用岩石能量学分析理论,分析了巴东组岩石能量的耗散规律,并探讨了巴东组岩石的破坏模式和库岸斜坡失稳机制。结果表明:(1)压缩试验得到了4类破坏模式,其中楔形剪-张破坏模式的平均能耗最大、沿弱面剪切破坏的能耗最小; (2)峰值前外荷输入能(E1)、峰值前岩块损伤能(ED)及单位长度裂纹耗能率均表明,巴东组岩石在垂向上硬度不均。在构造作用下,岩体内部广泛发育顺层滑脱带; (3)硬度高的岩石常表现为脆性破坏,破裂时能量耗散速度快。硬质岩斜坡在破坏前所集聚的弹性能,远大于破坏时所需的破裂能,易发生剧烈滑动; (4)在矿物成分变化处,巴东组岩石能量分析的各项指标表现出明显的波动,灰质高的岩石强度相对于黏土质高者的强度大。研究成果对于解释巴东组岩石强度特征和巴东城区内滑坡的失稳模式具有参考意义。     

顺倾层状碎裂结构岩质边坡地震动力响应及破坏模式分析

顺倾层状边坡沿软弱带剪切方式破坏是滑坡的主要类型之一。采用块体砌筑斜坡振动台模型,在多维多参数地震动作用下,考虑斜坡不同工况下力学参数弱化的过程,研究了层状碎裂结构岩质边坡的地震动力响应和失稳破坏模式。结果表明：斜坡地震动特性和斜坡地质结构是决定斜坡地震动力稳定性以及破坏模式的决定因素;斜坡水平动力响应具有明显的高程和坡表放大效应,高程对斜坡的垂直动力响应影响较小,地震动放大效应与结构面力学强度、地震波波形、频谱特性等均有一定的关系,正弦波较天然波对坡体放大效应影响更为显著;坡体裂纹依托优势结构面在最弱部位起裂萌生扩展,并向节理面追踪形成蠕滑段和锁固段,节理面强度参数在外界地质营力作用下发生弱化,使潜在滑带出现由后缘向前端搭接贯通的前进式破坏模式和由前端向后缘的后退式破坏模式的分化,滑体也由高位剪出向溃散破坏演变。     

三峡库区水平层状岩质边坡稳定性分析

通过对三峡库区一大型巨厚水平层状岩质边坡的稳定性调查,认为受边坡软弱层面、节理以及岩性组合的影响,水平层状岩质边坡可能存在以下4种破坏方式：崩塌错落、顺层滑动、切层滑动和复式滑动。利用Sarma法结合最优化方法对顺层滑动和切层滑动2种方式进行了稳定性计算,其计算结果表明,三峡水库蓄水及大桥建成后,右岸边坡稳定性变差,有可能发生切穿泥质粉砂岩的切层滑动,必须采取处理措施;而库水位的变化是影响本区边坡稳定性最重要的因素。     

中等倾角岩层顺向坡滑坡发育特征及形成机制分析

中等倾角岩层顺向坡,受坡体结构和岩体物理力学性质控制,多存在变形、崩塌、滑坡等工程地质问题,常常会诱发大规模的地质灾害。该类斜坡潜在滑动面不直接出露地表,一般具有变形机制复杂、隐蔽性强和危害大的特点,是滑坡领域关注与研究的重点。拖担水库大坝左岸为一古滑坡,在水库扩建开挖过程中,诱发古滑坡体复活。在分析古滑坡工程地质条件的基础上,结合地质勘察和变形监测结果,研究了其变形特征及形成机制。研究结果表明:①左岸古滑坡具有岩层倾角“上陡下缓”、滑体底部存在反倾坡内的剪切破碎带、滑床岩体产生弧状弯曲的特点;②古滑坡体为一基岩顺层滑坡,滑动模式为“滑移（弯曲）—剪断”型,其变形破坏过程包括三个阶段:弯曲隆起阶段、滑移剪出阶段和扰动变形阶段;③该类斜坡变形破坏后,坡体易沿“上陡下缓”的椅型软弱层面发生二次滑动,滑坡控制关键是对下部变形区的保护。     

An analysis of storm-induced landslides in colluvial soils overlying mudrock sequences, southeastern Ohio, USA

In late-June, 1998, a series of thunderstorms dropped 16.5 cm (6.5 in.) of rain in a 72-h period over southeastern Ohio, causing extensive flooding, six deaths, and 179 million dollars in property damage. The storms also triggered more than 60 shallow landslides along a 64 km (40-mi) stretch of Interstate 77 between Buffalo and Marietta, Ohio. Almost all of the landslides were translational, occurring along the contact between colluvial soils and the underlying bedrock (shales, claystones, mudstones). Six sites were selected in the affected area for a detailed study of the shallow landslides. At each site, a record was made of the stratigraphy, slope geometry, number of landslides, landslide dimensions, hydrologic conditions, and influence of vegetation on landslide distribution. Both colluvial soils and underlying bedrock were sampled for laboratory investigations, which included determination of natural water content, grain size distribution, Atterberg limits, permeability, slake durability, and shear-strength parameters. Data from laboratory tests were used to perform sensitivity and stability analyses with respect to varying slope angles, strength parameters, and thicknesses of saturated colluvial soil. The results of the study indicate that the shallow landslides along Interstate 77 occurred when the colluvial soils reached 90% to 100% saturation, depending upon the slope angles.     

云南彝良两河镇坪子滑坡成因及特征分析

2017年8月25日云南彝良县两河镇坪子村发生突发性滑坡,堆积体堵塞河道并形成两个堰塞湖。通过对滑坡现场进行详细的地质调查,结合无人机航拍手段,分析了滑坡成因及运动特征。结果表明:彝良坪子滑坡是在降雨不断渗流、孔隙水压力不断增大的作用下,岩土水理性质发生根本性变化,使得滑坡右侧顺层滑移,左侧沿断层带发生侧向剪切滑移,整体发生“楔形体”滑动,属典型的顺层平推式滑坡;“滑坡埂”的剪断是造成滑体骤然剧滑的根本,也是滑体中下部没有完全解体且保持一定结构特征的原因之一;滑坡经历了三次滑动,整个运动过程可概括为右侧顺层滑移—左侧“剪切滑移”—“滑坡埂”剪断、滑坡整体下滑—滑体“紧急刹车”以及堆积体“多次叠加堆积”。     

A design methodology for rock slopes susceptible to wedge failure using fracture system modelling

This paper demonstrates how the use of fracture system modelling can be linked to limit equilibrium analysis of rock slopes susceptible to wedge failure. The use of fracture systems highlights some of the limitations inherent in traditional structural data analysis and representation. Consequently it allows for more comprehensive input data that can be used for stability analysis of rock slopes. In particular the developed methodology addresses important issues such as spatial variability and wedge size distributions. The paper introduces a series of guidelines for interpretation of the results of rock slopes. The proposed techniques arguably result in an improved level of confidence in the design of rock slopes susceptible to wedge failure.