基于离散元的含软弱夹层岩质边坡滑移机理分析

以苏州清明山滑坡为例,采用颗粒流软件PFC2D建立了滑坡体的二维数值模型,通过监测坡体表面不同部位的位移和应力变化情况,对边坡滑动的演化过程和破坏机理进行了详细的分析。数值试验结果显示该顺层边坡的失稳是一个渐进的过程,首先沿靠近坡面的一组软弱结构面发生滑动,下方滑床岩体在上覆滑体的挤压和摩擦作用下发生破碎,使滑动不断向深处发展。在前期形成的临空面和软弱结构面的共同影响下,滑坡后缘岩体产生一组近乎垂直的拉裂面,该竖向破裂面的存在有利于雨水入渗,进一步降低软弱夹层的抗剪强度参数,从而使边坡由小范围的崩塌破坏转为大范围的滑动破坏,属滑移-压致拉裂型滑坡。清明山滑坡滑移机理的研究对后续地质灾害治理有重要意义。     

山区高速公路边坡勘察设计常见问题分析

在山区高公路上经常遇到顺向坡、滑坡蠕变体和陡反倾坡。对于顺向坡,是否稍陡倾的坡体就应加固,而稍缓倾坡体可以不加固,边坡专家根据现场情况给出相应的工程措施主要是基于顺层边坡中的主要控制层位、相关特性和场地地质条件得出缓坡预加固、稍陡坡整体稳定的结论。从红砂岩显示倾角、倾向异常着手,通过多方面的分析调查,该岩层的特性以及反分析潜在滑动面力学特征,分析判断该切坡体为一蠕滑变形体,进而强调采用抗滑桩预先加固的工程处理方式,通过实际切坡变形破坏证明边坡专家的分析判断和工程措施的正确性。对于红砂岩反倾陡边坡,由于存在软弱夹层和顺坡向节理的切割,边坡岩性强度随雨水渗透软化,特别是现场有类似自然层倾倒变形特征,需要采取工程加固措施。边坡专家能根据工程场地性质,综合分析控制层随时间变化特征及对稳定性起控制性因素,能预先提出合理的工程措施,避免或减少工程损失,达到事半功倍的效果。     

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。     

皖南某高速公路强风化千枚质板岩边坡变形特征及稳定性分析

以皖南地区某强烈变形的强风化千枚质板岩边坡为例,通过对其工程地质条件的调查,结合边坡岩体结构类型和结构面组合特征,对其变形破坏特征及稳定性进行了分析和评价。研究结果表明,边坡的变形受坡内软弱岩体(挤压破碎带)控制,剪应力的集中易使坡体产生圆弧形滑动,据此定量评价边坡的稳定性,提出合理的支护方案,减小地质灾害发生的可能。     

湖北省巴东新城白土坡斜坡岩体稳定性分析

巴东组第三段是三峡库区滑坡发育的主要地层之一,巴东新城深部变形监测钻孔岩芯分析表明在巴东组第三段地层中发育有多层软弱夹层,以泥质灰岩、钙质泥岩为主,大部分破碎带具有顺层、连续等特点。白土坡斜坡岩体中主要贯通性夹层有13层,中上部夹层分布较密,西壤坡斜坡岩体中主要贯通性夹层有3层,与白土坡巴东组第三段下部夹层对应,巴东组第三段中的软弱夹层是斜坡深层岩体的主要结构面。白土坡深层岩体稳定性分析结果表明随着库水位的上升斜坡稳定性有下降趋势,但其整体稳定性较好,白土坡前缘断层为斜坡深层变形提供了边界条件。     

鲤鱼塘水库溢洪道边坡稳定性的岩体结构分析

由侏罗系千佛岩组砂岩、泥岩及炭质页岩组成的软硬相间的互层边坡,受不同岩层工程特性的影响,开挖引起不同部位岩体产生拉裂、松弛及沿软弱结构面的蠕滑等变形。为分析地层岩性对边坡稳定性的影响,对侏罗系千佛岩组地层进行工程地质岩组划分,分为薄层泥岩与中薄层砂岩互层岩组、巨厚层砂岩夹中厚层砂岩和薄层泥岩岩组。在此基础上,通过对边坡岩体结构的详细研究,确定了控制边坡稳定性的结构面为层间软弱夹层,进而对边坡表层碎裂岩体、结构面组合形成的块体稳定性进行分析,结果表明,边坡浅层岩体整体稳定性差,局部处于极限平衡状态,深部岩体稳定性相对较好,边坡稳定性的岩体结构分析结果与边坡变形状况吻合。     

缓倾外层状结构边坡变形破坏模式及支护对策研究

高速公路开挖形成越来越多的工程边坡。缓倾外层状结构边坡作为一种典型的岩质边坡,一般情况下整体稳定性较好,但在特定的结构面组合状况下,开挖后也可能产生整体变形破坏。本文以软弱结构面和长大裂隙发育的公路工程边坡为例,通过岩体结构及边坡一定范围内已有边坡破坏现象的调查研究,采用工程地质类比和三维离散元法综合分析边坡变形破坏模式,并针对变形破坏模式的特点,提出支护对策。研究结果表明,结构面贯通坡体形成切割块体的后缘和侧缘边界时,缓倾外层状结构边坡可沿层面产生滑移-拉裂变形,若滑面与临空面具有一定夹角,边坡的变形可表现为旋转式滑移-拉裂;结构面组合控制的缓倾外层状结构岩质边坡稳定性受坡体中下部的关键块体控制,一旦关键块体失稳,将引起上部块体的连锁失稳,此类边坡变形控制的重点是对关键块体分布区域进行强支护;支护工程实施后的变形监测结果表明,基于变形破坏模式分析的边坡支护方案保证了边坡施工和运营过程中的安全。     

高陡岩质边坡稳定性三维离散元分析

某高陡岩质边坡地质条件复杂、软弱结构面发育、开挖高度大、坡度陡、临空面多,为边坡变形提供了有利的空间,边坡多处出现失稳破坏迹象。通过对边坡工程地质条件调查,岩体结构特征和边坡开挖等影响因素的分析,认为边坡变形主要发生在强风化强卸荷岩体内,受软弱结构面的控制比较明显,表现为结构面组合控制的块体变形失稳破坏模式。采用3DEC数值模拟软件,模拟了边坡开挖后坡体变形特征,数值模拟结果表明,边坡浅表层块体以及控制性块体稳定性差,可能导致边坡产生整体失稳。     

新疆康普水利枢纽工程联合进水口边坡岩体稳定性分析

康普水利枢纽工程联合进水口边坡岩体开挖后揭露3组结构面,它们形成不利组合对联合进水口的安全构成威胁。第1组结构面为倾向坡外的缓倾角断层(F1),构成边坡岩体的底滑面;第2组结构面为顺层断层(F218),构成边坡岩体的后缘切割面;第3组结构面为NE向陡侧角断层(F27),构成边坡岩体的倾切面。根据地质构造条件分析认为,联合进水口上部不稳定岩体的空间形态为,右侧以F27断层为界;左侧以河谷切割的监空面为界,后缘以F218断层为界。文章根据联合进水口开挖后揭露的缓倾角断层及其与水工建筑物的关系,从影响边坡岩体的稳定因素入手,采用岩质边坡极限平衡理论计算出联合进水口上覆不稳定岩体的安全系数,为边坡处理提供科学依据。     

似层状岩质边坡倾倒变形破坏过程数值模拟

在构造裂隙组合切割下形成的反倾向"似层状"结构边坡在工程中普遍存在。文章以浙江某梯级电站厂房后边坡为例,通过运用二维离散元和三维有限差分法,对"似层状"岩质边坡倾倒变形特征及破坏演化历程进行模拟,结果表明这类边坡变形破坏主要经历三个时期:初期为块体间的相互剪切错动和局部缓倾节理的剪切蠕变;中期岩体加剧倾倒后推动坡体前缘滑动,在坡体表面形成倾倒台阶后地表拉裂;后期倾倒变形剪切错动向坡体内部扩展,剪切带相互连通并逐步追踪缓倾结构面或强弱风化分界面,在空间形态上形成具有"台梯状分布"的滑动带,为深层蠕滑创造条件。     

澜沧江昌都段滑坡发育特征及形成机制

中国的山区和高原发育的滑坡地质灾害最严重,青藏高原东部横断山区的大江大河沿岸发育一系列严重和频繁的地质灾害。基于前期InSAR遥感解译的工作,通过现场的野外详细调查,最终确定了澜沧江昌都段的75处滑坡地质灾害,详细分析了滑坡的发育特征和主要影响因素,总结了砂泥岩软弱地层区滑坡、断裂控制型滑坡、堆积层滑坡共6类典型滑坡的形成机制。结果表明：①澜沧江干流岸坡的滑坡中,堆积层的土质蠕滑滑坡最发育,河流切坡是临江土质滑坡的主要触发因素。临江高位滑坡往往表现出高位但不远程的特征;②岩质滑坡中最发育的两类斜坡结构分别为反向斜坡和顺向斜坡,这与砂泥岩软弱岩体中发育的层理及垂直于层理的主控节理直接相关;③85%以上的滑坡发育在软-较软沉积岩岩组中,表明岩石强度一定程度上影响了滑坡的发育。区内斜坡表层的强风化带及古（老）滑坡的堆积体为堆积层滑坡提供物质基础,该类滑坡多存在蠕滑和多级滑动的特征;④卡贡-盐井活动断裂对滑坡灾害空间分布具有明显的控制作用,表现在断裂带控制滑坡边界和破碎带直接成为滑体。研究结果可为铁路修建过程的边坡灾害管控提供参考和支撑。     

安县大光包滑坡形成机制与运动学特征讨论

2008年5 12四川汶川里氏8级地震,引发了大量崩塌滑坡。安县高川乡的大光包滑坡是规模最大的高山滑坡,总方量约10109m3。它的形成机制和运动学特征引起国内外学者的广泛关注。在前人调查研究的基础上,本课题组对滑坡的外形和结构特征及其所处地质环境作了较详细地现场调查,系统研究了滑坡的形成和演化过程,开展了室内实验及震动台物理模拟实验,通过与类似地区地质现象的对比分析,对滑坡获得以下认识: (1)大光包滑坡是一个巨型的楔型槽状滑落体,以下伏的震旦系白云岩层面为主滑面,以与层面近于正交的早期X构造裂隙面为侧滑面,两控制面交线倾向北北东,倾角12左右; (2)滑坡前缘的黄洞子沟是滑坡的剪出口位置,滑坡起动加速滑入黄洞子沟后受到沟道左侧山梁的阻挡而迅速制动,受阻的滑坡体上部高速越过山梁冲向山坡并发展为碎屑流; (3)作为滑坡主滑面的震旦系白云岩岩层,为一经历了强烈岩溶的白云岩沙化层,强烈地震引发沙化层因突然产生的超空隙压力而流态化,这可能是导致山体突然失稳的主要原因。大光包滑坡事件可能为我们提供了地震引发山体失稳的一种新的模式,在分析研究和评价山坡的演化和稳定性时具有重要意义。     

甘肃通渭“9·14”常河滑坡成因机理

2019年9月14日11时,受多日降雨影响,甘肃省定西市通渭县常家河镇小庄村发生大规模黄土滑坡,体积约800万m³。滑坡造成部分农田、公路及阳坡大桥损毁,直接经济损失约2 347.2万元。在对滑坡现场进行大量地面调查的基础上,通过无人机航拍、现场测绘、走访调查和数值模拟等手段对滑坡的变形破坏特征进行了分析,并在此基础上探讨了其成因机制。结果表明:斜坡体是在震裂、蠕变、软化、水动力等多种条件下按照一定的先后顺序由稳态逐步演化至失稳;该滑坡的失稳演化过程和灾变机制可以概括为原始斜坡(黄土、泥岩二元层状结构)-地震触发(滑坡堆积体、坡体震裂损伤)-蠕变弱化(层间剪切带、裂缝和落水洞扩展)-降雨激发(滑带软化、泥化,水压力作用)-失稳滑动(滑面贯通)5个阶段;由于长期的蠕变和雨水的渗透冲蚀,坡体上的落水洞和地下暗河十分发育,且是控制本次滑坡边界的关键因素;滑坡后缘和前缘变形剧烈,中部变形相对稍弱,推断该滑坡为受地形及地下水作用控制明显的牵引-推移式复合滑坡。     

大别造山带岳西县斜坡变形破坏演化模式

岳西县自然斜坡在地球内、外动力共同作用下,容易变形并遭到破坏,造成人员伤亡和财产损失,严重制约了当地的经济发展。通过系统的工程地质调查和浅表生改造理论分析,查明了岳西县斜坡变形破坏特征及其成因,并探讨了其演化模式。结果表明,岳西县不同岩组的抗风化能力和力学特性存在差异,斜坡发生地质灾害的机理也不相同。根据斜坡结构特征,岳西县滑坡分为全风化层滑坡、强风化层滑坡和顺层岩质滑坡：全风化层滑坡的滑面位于全风化层中或全风化层与强风化层的分界线处;强风化层滑坡的滑面主要发育于强风化层与中风化层的分界线处;顺层岩质滑坡主要发育于片麻岩发育的顺向坡中。根据变形破坏方式,岳西县崩塌可分为滑移式崩塌、倾倒式崩塌和坠落式崩塌：滑移式崩塌主要由一组缓倾坡外结构面和另一组陡倾(坡外或者坡内)结构面控制;倾倒式崩塌主要由一组陡倾坡内结构面和另一组近水平发育的结构面控制;坠落式崩塌主要由一组结构面陡倾或近直立发育的结构面控制。岳西县滑坡多发育于风化壳厚度较大、岩体较松散、结构面强度低的地区;崩塌多发育于斜坡高陡、岩质风化程度低、结构面发育的地区。研究成果对岳西县乃至整个大别山地区地质灾害的研究及防治工作具有一定的借...     

锁固段之间的力学作用模式

2015年8月12日,陕西省山阳县中村镇烟家沟村发生大规模山体滑坡,滑坡堆积体摧毁并掩埋了18间房屋,造成7人死亡,64人失踪。本文在大量野外地质调查的基础上,结合无人机航拍等技术,详细描述了山阳滑坡基本特征并对其进行工程地质分区,初步揭示滑坡的成因机制和运动过程。利用离散元软件PFC^3D,对山阳滑坡运动全过程进行模拟,再现了滑坡体失稳后,在重力作用下沿视倾向启动、碰撞和堆积全过程。本文取得主要认识如下：(1)山阳滑坡属于典型的顺层岩质斜坡视倾向失稳,滑坡体长期顺层蠕滑,加之表水溶蚀作用,最终导致锁固段剪断发生整体视倾向失稳破坏;(2)滑坡体在运动过程中由于前部稳定山体的阻挡,运动方向发生了两次碰撞偏转,呈现出层层超覆、拆离运动和侧向挤滑等特殊运动堆积特征;(3)依据山阳滑坡的堆积特征与滑体结构分布特征,将山阳滑坡运动破坏过程划分为7个阶段：滑坡体裂缝发展-贯通阶段、锁固段剪断-滑体启动阶段、整体高速滑动阶段、碰撞“急刹车”制动阶段、拆离-侧向挤滑阶段、二次碰撞抛撒流动阶段和断壁区崩滑阶段;(4)数值模拟显示山阳滑坡从滑坡体启滑到最终停积用时仅35 s,滑体最大运动距离500 m,最大运动速度36.2 m·s^-1。     

Progressive evolution and failure behavior of a Holocene river-damming landslide in the SE Tibetan Plateau,China

This paper presents a study on an ancient river-damming landslide in the SE Tibet Plateau, China, with a focus on time-dependent gravitational creep leading to slope failure associated with progressive fragmentation during motion. Field investigation shows that the landslide, with an estimated volume of 4.9?×?10⁷ m³, is a translational toe buckling slide. Outcrops of landslide deposits, buckling, toe shear, residual landslide dam, and lacustrine sediments are distributed at the slope base. The landslide deposits formed a landslide dam over 60 m high and at one time blocked the Jinsha River. Optically stimulated luminescence dating for the lacustrine sediments indicates that the landslide occurred at least 2,600 years ago. To investigate the progressive evolution and failure behavior of the landslide, numerical simulations using the distinct element method are conducted. The results show that the evolution of the landslide could be divided into three stages: a time-dependent gravitational creep process, rapid failure, and granular flow deposition. It probably began as a long-term gravitationally induced buckling of amphibolite rock slabs along a weak interlayer composed of mica schist which was followed by progressive fragmentation during flow-like motion, evolving into a flow-like movement, which deposited sediments in the river valley. According to numerical modeling results, the rapid failure stage lasted 35 s from the onset of sudden failure to final deposition, with an estimated maximum movement rate of 26.8 m/s. The simulated topography is close to the post-landslide topography. Based on field investigation and numerical simulation, it can be found that the mica schist interlayer and bedding planes are responsible for the slope instability, while strong toe erosion caused by the Jinsha River caused the layered rock mass to buckle intensively. Rainfall or an earthquake cannot be ruled out as a potential trigger of the landslide, considering the climate condition and the seismic activity on centennial to millennial timescales in the study area.

     

三峡库区黄土坡滑坡体原岩结构特征及演化模式研究

三峡库区黄土坡滑坡是一个大型复合变形体,地质条件非常复杂,其演化过程还需要进一步研究。本文对黄土坡滑坡勘察及白土坡库岸深部监测钻孔岩芯资料进行了综合对比研究,结果表明巴东组第三段上亚段岩体相对下亚段岩体夹层发育密集,黄土坡滑坡滑床中可能仍有贯通性夹层发育,取样夹层已泥化为砾类土。根据巴东组第三段岩体中软弱夹层发育特点恢复了黄土坡滑坡体的原岩结构,滑体分布特征与原岩结构对比研究表明黄土坡滑坡体是复合牵引式滑坡多次滑动的产物。黄土坡斜坡前缘巴东组第三段上亚段岩体中夹层密集,易泥化为滑坡滑带发生深层蠕变,并且受F3断层切割和次级褶皱发育影响岩体破碎,先期发生了滑坡。继而引发斜坡中部巴东组第三段下亚段表层风化破碎岩体坠覆或滑动并超覆于前缘崩滑体之上,最后引发园艺场滑坡使斜坡后部巴东组第二段表层风化破碎岩体滑动超覆于中部岩体之上,受三峡水库蓄水影响黄土坡滑坡崩滑体深部滑带及滑床夹层蠕滑将进一步加剧。这种演化模式能较好地解释黄土坡滑坡复杂滑体结构的成因及变化特征。     

Rain-induced slope instability in Hong Kong

Catastrophic geological disasters frequently occur on slopes with obliquely inclined bedding structures (also referred to as obliquely inclined bedding slopes), where the apparent dip sliding is not readily visible. This phenomenon has become a focal point in landslide research. Yet, there is a lack of studies on the failure modes and mechanisms of hidden, steep obliquely inclined bedding slopes. This study investigated the Shanyang landslide in Shaanxi Province, China. Using field investigations, laboratory tests of geotechnical parameters, and the 3DEC software, this study developed a numerical model of the landslide to analyze the failure process of such slopes. The findings indicate that the Shanyang landslide primarily crept along a weak interlayer under the action of gravity. The landslide, initially following a dip angle with the support of a stable inclined rock mass, shifted direction under the influence of argillization in the weak interlayer, moving towards the apparent dip angle. The slide resistance effect of the karstic dissolution zone was increasingly significant during this process, with lateral friction being the primary resistance force. A reduction in the lateral friction due to karstic dissolution made the apparent dip sliding characteristics of the Shanyang landslide more pronounced. Notably, deformations such as bending and uplift at the slope’s foot suggest that the main slide resistance shifts from lateral friction within the karstic dissolution zone to the slope foot’s resistance force, leading to the eventual buckling failure of the landslide. This study unveils a novel failure mode of apparent dip creep-buckling in the Shanyang landslide, highlighting the critical role of lateral friction from the karstic dissolution zone in its failure mechanism. These insights offer a valuable reference for mitigating risks and preventing disasters related to obliquely inclined bedding landslides.     

浑河断裂带地质灾害发育特征及其成因机制

浑河断裂带是辽宁抚顺地区最为重要的一条活动断裂。为了深入调查沿浑河断裂带地质灾害发育情况,了解灾害形成与先存断裂之间的关系,为同类型灾害的防治和预警提供科学依据。本文采用现场调查方法,结合地面变形监测资料,厘清了浑河断裂带灾害类型和发育规律,剖析了断裂带灾害的形成机理。研究结果表明：断裂隐伏区地裂缝发育,主要沿浑河断裂带分支断裂展布,裂缝延伸长度300～2 400 m;其成因是抚顺城区南部采矿活动诱发了先存软弱断裂面局部拉裂、张开,进而向地表扩展、贯通,形成地裂缝。在断裂延伸的基岩地区沿断裂破碎带及影响带发育小型滑坡,主滑方向与断裂走向垂直或大角度斜交;其形成机制与岩体内部发育的结构面有关,尤其是顺坡向优势结构面的发育,其与坡体耦合形成易滑结构体,在长期降雨作用下,结构面软化、贯通及岩土体加速蠕滑,最终形成滑坡。     

汶川地震黄洞子沟右岸大型滑坡地质构造特征及成因

"5·12"汶川地震发生于龙门山逆冲构造带映秀-北川断裂,此次地震沿约300 km地表破裂带触发了大型滑坡百余处,其中大光包滑坡、红石沟滑坡和老鹰岩滑坡发育于绵阳安州区黄洞子沟右岸不到5 km区段内,规模均超过千万方,且大光包滑坡是此次地震中最大滑坡,也是世界罕见的巨型滑坡。本研究通过大量现场照片、遥感影像和实地测绘,结合XRD、岩石薄片手段在此3个滑坡滑源区展开了详细的地质调查。结果表明:（1）先期深埋的中-缓倾构造层带为大光包滑坡提供了潜在侧滑面,与岩体结构面组合触发了大光包大型楔形体破坏;（2）红石沟滑坡发育于含多级角砾、糜棱质次级错动带的碎裂结构坡体,地震中这些倾坡外的次级错动带快速贯通形成滑坡底滑面;（3）老鹰岩滑坡主控于厚层陡倾构造带,地震中该带沿走向拉裂破坏,加之两侧陡倾结构面组合切割触发了老鹰岩大型楔形体破坏。研究进一步发现,红石沟斜坡紧临大水闸背斜轴部、老鹰岩和大光包斜坡位于其两翼,认为该背斜构造对研究区斜坡地震稳定性有较大影响。本研究仅揭示了3个典型地质构造滑坡类型,汶川地震百余处大型滑坡地质构造成因有待进一步研究。