红层泥岩大型深层滑坡形成机制及稳定性分析

青海东部地区红层泥岩广泛分布。由于红层泥岩工程地质性质较差,该区容易产生变形破坏现象,但大多为崩塌与浅层滑动变形破坏。供水干线16#隧洞的进口边坡,山体主要由西宁组上段泥岩组成,在隆国村一带发现大型红层软岩深层滑动破坏滑坡体,初步设计的进口位置在滑坡体前缘。根据滑坡体特征及周围地形地质条件,建立了隆国村滑坡体破坏前的斜坡地质模型,对斜坡地质模型的稳定性进行计算,分析了滑坡体的形成机制。根据工程地质条件,对隆国村滑坡体建立了三维计算模型,分析了天然、降雨及地震工况下的滑坡体稳定性。研究表明,隆国村大型深层滑坡天然工况下稳定性较好,地震工况下处于基本稳定状态,暴雨条件下可能处于失稳状态。研究成果可以为该区施工设计阶段引水线路供水工程干线16#隧洞的进口位置选择提供依据,也为红层泥岩区类似工程的分析评价提供借鉴。     

深层膏质泥岩蠕变特性及非线性蠕变模型研究

泥岩作为油气储层常见复杂介质,在深部高温、高压环境下蠕变力学特性异常复杂,是引起套管损伤破坏的重要因素。以深部油气藏工程含膏质泥岩为研究对象,首先开展了高温为130 ℃、高围压为30 MPa、不同偏应力水平下多试样、单级加载三轴蠕变试验。该泥岩呈显著的时效力学特性,蠕变应力阀值较低,应力和持时对蠕变特性存在显著影响,低应力、长时间作用下泥岩亦呈现明显的稳态蠕变和加速蠕变破坏,且加速蠕变起始时间随应力增加呈指数降低关系。其次探讨了泥岩加速蠕变和强度损伤特性,提出了蠕变损伤起始时间概念,认为泥岩内部蠕变损伤变量可用指数函数予以描述。最后,基于蠕变损伤变量和起始时间,构建考虑泥岩加速蠕变的非线性改进Burgers蠕变模型,对蠕变参数开展辨识和分析,所选模型可准确地对深层膏质泥岩蠕变特性进行描述。研究成果旨在为深部泥岩油气藏套管工程长期稳定分析及安全评价提供可靠的依据。     

饱和红层泥岩填料累积变形特性及安定界限研究

最优含水率下红层泥岩作为高速铁路路基填料的适用性已经在西南地区得到了初步验证,但饱和状态下红层泥岩填料的累积变形特性仍不明确。为此,开展了不同围压及动应力下饱和红层泥岩填料的动三轴试验,讨论了围压和动应力对填料累积变形特性的影响。结果表明：不同动应力幅值下,饱和红层泥岩填料的等效模量随振次增加,先迅速减小后趋于稳定。稳定后填料的等效模量具有应力水平相关性,随围压增大而增大,随动应力比增大而呈指数减小。不同动应力幅值下,填料变形可分为塑性稳定型、塑性蠕变型和增量破坏型3种类型。填料应变随振次增加而不再处于稳定阶段的应力状态定为塑性稳定界限应力状态。动应力进一步增加后,填料应变速率发生突增,对应的应力状态为塑性蠕变界限应力状态;塑性稳定与塑性蠕变界限应力状态对应的动应力比均低于静强度,且随围压增加呈指数衰减的规律。基床表层如用红层泥岩作填料,应考虑降雨的影响,并采取排水和改良措施以提高路基稳定性。     

滑坡蠕变时效稳定性理论与滑坡预测(报)研究的基本构想

滑坡的形成过程显示出其时效特征,已有研究显示滑坡的时效特征有助于滑坡的精确预测预报研究。本文在马克斯韦尔、开尔文、斋滕迪孝等人的研究基础上引入了岩土体粘-弹性滞后系数,以岩土材料试件在各种受力状态下的实际监测轨迹曲线为依据,采用拟合法,遵循曲线拐点形变量和形变率连续性导出关于时间的二元非线性超越代数方程组,并求得时效共轭点时间和剧滑失稳时间,最后得到滑坡蠕变时效可预测性的结论。     

循环荷载下红层泥岩土的动态特性

针对红层泥岩土这种特殊的粒类材料,通过动三轴试验研究了其在循环荷载下的动态特性。分析了应变和围压对动态参数(动模量、阻尼比)的影响,在对动模量归一化的基础上,并考虑最大阻尼比与围压的关系,提出了一个阻尼比的计算方法。引入了动应力水平的概念,由试验数据得到红层泥岩土的临界动应力水平为30%左右。动强度随围压增加而增大,而随振次的增加减小;在较小的破坏应变标准下,动应力对动强度的影响起主导作用,破坏应变标准增大时,振次的影响起主要作用。根据累积应变曲线的发展趋势,把红层泥岩土的累积变形分为稳定型和破坏型,分析了产生不同变形曲线的原因,并分别采用不同的经验公式对两种累积变形进行计算,得到了各参数的取值范围。     

饱水-失水循环条件下红层泥岩蠕变特性及本构模型研究

滇中地区红层软岩分布广泛,且具有显著的流变特性,为研究饱水-失水循环条件下红层泥岩的蠕变特性,以龙川江河谷泥岩为研究对象,借助YZJL-300型岩石剪切流变仪,分别进行饱水-失水循环次数30次、50次和100次剪切蠕变试验,通过分析不同循环次数下的剪切蠕变特征,提出了饱水-失水循环条件下泥岩蠕变的本构模型.试验结果表明...     

考虑含水率的红层泥岩蠕变特性及改进伯格斯模型

为揭示西南地区广泛分布的红层泥岩在不同含水条件下的蠕变特性,采用YSJ-01-00岩石三轴流变试验机进行三轴压缩蠕变试验。试验结果表明,（1）随着含水率的升高和轴向荷载的提升,蠕应变量与瞬时应变量的比值整体上都呈增大趋势,比值范围为0.117～0.985,平均比值维持在0.348～0.480之间;（2）红层泥岩的初始、稳态和极限加速蠕变速率都随含水率的升高而增大;（3）红层泥岩的长期强度随含水率的上升而降低,量化比较发现红层泥岩的非线性蠕变程度随含水率的上升而越得到体现。研究了红层泥岩蠕变的非线性特征,提出一个黏弹性模量 ,并引入一个非线性黏塑性体,建立一个新的改进后的伯格斯（Burgers）模型。基于BFGS算法和通用全局优化法对蠕变试验曲线进行辨识,确定模型参数,并进行模型可靠性分析,验证了所建模型的正确性和合理性。     

黄土-红层接触面滑坡的变形特征

黄土一新近纪红色泥岩接触面(简称黄土-红层接触面)滑坡是黄土地区分布最广、发生最频繁的滑坡类型之一.为了深入了解该类滑坡的形成机理,本项研究通过现场监测和室内物理模拟对一个正在变形的黄土-红层接触面滑坡的变形特征进行了系统的综合分析.野外变形和室内物理模拟试验一致显示,该滑坡将经历两个明显的变形过程:牵引式和累进式扩展变形;沿黄土-红层接触面的解体式块体滑移,同时伴随沿黄土古土壤层的局部滑移.滑坡变形由斜坡前缘崩塌牵引所致,块体滑移由前缘向后缘逐渐发展,滑面剪切破坏由中段向坡脚和后部两侧发展.进一步分析表明,该滑坡的变形特征主要受制于坡形、黄土结构和性质,尤其是黄土-红层接触面的产状和性质.降雨入渗改变斜坡岩土体的性质,进而影响该类滑坡的变形特征.此外,实验结果显示,开挖活动对斜坡变形的影响取决于开挖方式和开挖强度.     

黄土滑坡滑带土的特点——以天水椒树湾滑坡为例

黄土滑坡已成为影响黄土地区公路、铁路等基础设施建设的主要因素,滑坡的形成在一定程度上就是滑带土变形破坏过程。从黄土滑坡滑带土的分类、物理力学性质、宏观与微观特征等方面进行了较系统的研究,探究其变形和破坏规律。结合甘肃天水的黄土滑坡实例进行了具体分析。     

考虑含水率的红层泥岩蠕变特性及改进伯格斯模型EI北大核心CSCD

为揭示西南地区广泛分布的红层泥岩在不同含水条件下的蠕变特性,采用YSJ-01-00岩石三轴流变试验机进行三轴压缩蠕变试验。试验结果表明,(1)随着含水率的升高和轴向荷载的提升,蠕应变量与瞬时应变量的比值整体上都呈增大趋势,比值范围为0.117~0.985,平均比值维持在0.348~0.480之间;(2)红层泥岩的初始、稳态和极限加速蠕变速率都随含水率的升高而增大;(3)红层泥岩的长期强度随含水率的上升而降低,量化比较发现红层泥岩的非线性蠕变程度随含水率的上升而越得到体现。研究了红层泥岩蠕变的非线性特征,提出一个黏弹性模量E(ω),并引入一个非线性黏塑性体,建立一个新的改进后的伯格斯(Burgers)模型。基于BFGS算法和通用全局优化法对蠕变试验曲线进行辨识,确定模型参数,并进行模型可靠性分析,验证了所建模型的正确性和合理性。     

近远震作用下黄土滑坡动力响应与变形——以甘肃天水震区黎坪村滑坡为例

中国黄土高原区地震滑坡灾害效应重、潜在风险高,地震滑坡响应和变形机理是研究热点之一。以天水震区黎坪村大型黄土滑坡为例,采用标准正弦波探讨了近远震地震动要素对滑坡动力响应的影响特征,采用汶川远震和岷县近震地震动时程记录反演了滑坡实际变形特征。结果显示,测点PGA放大系数随振幅的变化规律与坡体位置有关,测点PGA放大系数在坡体位置大于0.75倍坡高时,随振幅的增加而减小;当小于0.75倍坡高时,随振幅的增加而显著增强;测点PGA放大系数与频率变化呈负相关性,即随着频率的增加而减小。坡体变形与振幅和持时变化呈正相关性,即测点最大水平和竖直位移随着振幅和持时增加而增加,滑坡急剧变形的临界幅值约为0.05 g;坡体变形与频率变化呈负相关性,坡体测点最大水平和竖直位移随频率变大呈下降趋势,滑坡急剧变形临界频率约为5 Hz;对比分析显示,振幅对坡体失稳的影响程度大于频率的影响程度。相比岷县近震,坡体主滑体滑动与汶川远震产生的高幅值、低频率及长持时的地震波作用密不可分,表明在地震滑坡稳定性研究时,如果忽视远场强震影响,可能导致潜在安全风险。关于近震和远震作用下滑坡动力响应及其变形差异研究方法对地震滑坡稳定性分析研究具有借鉴意义。     

孟家山黄土-红层接触面滑坡破坏机理研究

本文以天水市孟家山滑坡为例,分析了黄土-红层接触面滑坡的发育特征,运用相似材料物理模拟试验,研究了“坡体蠕动—后缘拉裂—滑带由中部向两侧发展—剪出口形成—坡体突滑”的变形破坏机理。     

甘肃黑方台滑坡类型与活动特征研究

由于农业灌溉水的长期入渗软化作用,1984-2019年甘肃黑方台已频繁发生滑坡灾害约150次,沿黄土塬边形成长约10公里的滑坡密集发育带。滑坡类型以中、小型黄土层内滑坡为主,占90%以上;大、中型黄土-泥岩顺层滑坡次之。黄土层内滑坡速度快、滑程远,突发性、频发性、继发性强;黄土-泥岩顺层滑坡速度慢、滑程近、复活性强。高陡的台缘地形和强度低、水敏感性强的岩土体和岩层倾向坡外的地质结构是滑坡发生的基础,台塬区长期大量的农业灌溉是主要引发因素,大量水体入渗软化斜坡岩土体,使抗剪强度降低,并形成了约20多米厚的饱和软弱基座,导致斜坡失稳滑动,侧压力、季节性冻结滞水和溶滤作用等也有一定影响。黄土层内滑坡高速远程滑动的主要原因是：滑坡剪出口位置高,滑动势能大,释放条件好,剪出口下部有陡坡加速段和开阔、平缓的滑动空间,滑体底部饱和软弱黏性土持续产生超孔隙水压力、液化等低摩阻效应,是远程滑动的润滑剂。黄土-泥岩顺层滑坡的主滑面沿外倾15°左右的泥岩层面发育,且剪出口位于斜坡下部坡脚部位,能量释放条件差,决定了黄土-泥岩顺层滑坡的滑动速度较低、滑动距离较短,滑体易再次复活滑动。     

甘肃通渭黄土滑坡二维形变时序监测

时间序列合成孔径雷达干涉测量技术能有效反应滑坡形变过程。2019年9月14日,甘肃省通渭县发生山体滑坡,但该滑坡灾前是否已经发生缓慢形变以及滑坡原因值得追溯和探讨。文中基于欧洲航天局发布的哨兵一号升/降轨数据,利用SBAS-InSAR技术分析甘肃通渭滑坡灾前二维形变特征以及滑动的因素。结果表明,2018年9月—2019年9月此滑坡存在连续形变,且随时间推移形变量不断增大,因此该滑坡为非突发型事件。在滑坡发生前,垂直向与东西向上最大累计形变量分别达18.25 mm和32.85 mm。基于二维时间序列结果进行距离分析与降雨量对比分析,显示苦水河与降雨量是该滑坡发生的两大诱因。该InSAR追溯结果进一步验证了星载雷达干涉测量技术在滑坡探测方面的应用潜力,是滑坡灾前识别、预警、防灾等减灾工作的有力工具。     

不当钻探施工引发的滑坡变形加剧机理

浙江省松阳县范山头滑坡是具有两层滑动带的中型土质滑坡,地质条件复杂,2010年初次发现之后,一直处于蠕动变形阶段。2018年7月开始对其采取虹吸排水工程治理。在治理施工过程中,钻探用水大量漏失,导致滑坡深部出现57~74 mm的累计变形量直至测斜孔剪断,滑坡地表裂缝最大宽度达到了17.5 mm。停止钻探,启动虹吸排水之后,滑坡裂缝停止扩大,深部位移量控制在了1 mm之内。本文基于此次实际抢险过程中的各项监测数据,分析蠕动型滑坡对地下水径流场变化的双向响应过程,并应用水力学和有效应力原理对这个响应过程进行机制分析。得出了在设计计算和工程实践中,必须充分考虑地下水径流渗透力,不可盲目忽略不计的结论,并再次验证排出滑坡体内的地下水是增强滑坡稳定性的快速有效手段之一。     

四川广巴高速公路红层滑坡成因分析及防治措施

四川北部山区高速公路红层滑坡灾害广泛存在。根据广巴高速公路木门段滑坡的现场勘查,从地形地貌、地层岩性、地质构造、水文地质及滑坡形态等方面对滑坡形成机制进行分析,指出该滑坡属滑移~牵引型滑坡。通过对滑坡稳定性分析计算,得出其稳定系数K在1.05~1.15,且滑坡前缘在河床中,洪期受河水冲刷,加之匝道路堑和桥梁基坑开挖均对滑坡稳定不利,其稳定系数正逐步降低,处于欠稳定一基本稳定状态,需进行处治。结合工程实际,提出了于二级滑体前部设置抗滑桩、一级滑坡后部设置小直径钢管排桩,并辅以排水、截水设施的防治措施。     

非饱和压实土率敏性及蠕变时效特征试验研究

为研究部分饱和状态下高填方回填土工后长期变形,对非饱和压实土在可控基质吸力下分别开展率敏性和蠕变试验,并分析两者间时效对应关系。率敏性试验采取不同加载速率的三轴剪切,分析基质吸力（0、100、200、300 kPa）、加载速率（0.40、0.02 mm/min）以及超固结比（1、4和8）对土体强度和变形特征的影响,并确定三轴剪切蠕变的三级加载应力水平为抗剪强度的0.45、0.65、0.85倍;在4种可控基质吸力（0、100、200、300 kPa）下参考陈氏加载法,按三应力水平分级加载开展非饱和压实土三轴剪切蠕变试验。试验结果表明：随着基质吸力的增加,其率敏性参数ρ 减小,其率敏性降低;随着基质吸力逐渐增大,其蠕变初始最大速率、稳定蠕变速率以及蠕变变形量均显著减小;蠕变试验确定的应变速率−应变关系线与率敏性试验获得的应变速率−应变数据点基本吻合,证明两者间存在一定时效对应关系,且随着基质吸力的增大,这种时效对应关系更显著。     

黄土滑坡滑带土剪切蠕变特性试验研究

滑带土蠕变特性对渐变型边坡时效变形起控制性作用。本文以黄土滑坡滑带土为研究对象,以含水率14%、18%、22%和26%作为控制条件,开展剪切蠕变试验,分析不同含水状态下黄土的应变特征、蠕变速率和长期强度变化规律。研究表明：滑带土在水作用下蠕变现象明显,包含衰减、稳定和加速蠕变阶段,与渐变型滑坡三阶段演化过程相对应;含水状态的增强对黄土蠕变变形和速率的增长起一定的促进作用,含水率的升高可能会使黄土更容易发生蠕变破坏行为;滑带土在四种含水率下的长期强度分别为96.37 kPa、78.04 kPa、65.38 kPa和41.29 kPa,长期强度随含水作用的增强而递减。该研究可为渐变型黄土滑坡长期变形及时变稳定性研究提供参考。     

The chaotic characteristics of landslide evolution: a case study of Xintan landslide

A new method based on the chaos theory is used to assess the evolution process of a slope system. The method is applied to the Xintan landslide and the results show: (1) the slope movement is a complex process of the slope going in and out of the stable and chaotic state; (2) the method reveals the evolution process of the slope pointing to the slope failure while the observed movement shows a simple monotonic increase with time; (3) the method is not sufficiently mature to precisely predict the time of failure but it has potential for improvement with further research and more field data for analysis.