降雨诱发浅表层黄土滑坡机理实验研究

黄土较松散,内部大孔隙和垂直节理发育,因其特殊的结构为雨水的快速入渗提供了通道。降雨型黄土浅层滑坡已造成了大量的经济损失与人员伤亡。为了有效减轻降雨诱发黄土滑坡对社会和经济的影响,开展降雨型滑坡室内实验研究,具有重大的现实意义。本文旨在研究不同降雨形式和不同坡体结构对黄土斜坡变形破坏过程影响,设计并进行了3组室内物理模型实验,分别为持续强降雨斜坡实验、持续强降雨斜坡（带垂直节理）实验和间歇性强降雨斜坡实验,且每组斜坡内埋设体积含水率传感器、基质吸力传感器和孔隙水压力传感器3种传感器记录其内部变化。通过对每一个黄土斜坡体内传感器的读数变化及实验现象进行分析,同时对不同实验条件下实验过程及结果进行对比,进而得出降雨条件下浅表层黄土滑坡的变形破坏规律,总结出该类滑坡的破坏模式及其诱发机理。实验前期,随着体积含水率不断增大,基质吸力逐渐减小至基本稳定,土体强度随之减小,实验后期上部土体饱和,斜坡产生的变形和土体排水不畅产生了超孔隙水压力,有效应力随之减小,土体强度减小至最小,导致滑坡产生。同时,坡体结构对斜坡稳定性的影响大于降雨形式的影响。     

灌溉诱发高速黄土滑坡的运动机理

针对黄土高原灌溉诱发的高速黄土滑坡所出现的各种迹象, 本文建立了滑坡体的运动模型。利用变分原理推导出了滑坡体的滑动轨迹、滑速、滑距以及黄土泥流 (液化物质)的流速公式。用这些公式对刘家峡、盐锅峡及八盘峡库区黑方台高速黄土滑坡群发生的全过程进行了模拟计算, 其结果与实际情况-致。     

陕西华县高楼村黄土滑坡泥流的成因分析

滑坡泥流具有高速远程运动的特点,一般先形成滑坡,随即转为高速泥流,虽不多见,但破坏性大。陕西华县高楼村黄土滑坡泥流是一个由于引水渠漏水引起的典型案例。对滑坡形成区后壁黄土的物理性质测试表明,可转化为泥流的滑坡具有疏松的结构,一般饱和含水率大于液限。对其在饱和状态的三轴固结不排水试验表明,试样在很小应变下发生剪缩,产生较高的超孔隙水压力,超孔隙水压力达到一定程度,使其由固态转化为流态,从而形成快速、远距离的流动。当边坡被引水渠渗漏的水浸湿,潜在滑带几乎处于饱和时,在静水压力作用下,其稳定性接近临界状态; 一旦开始破坏,剪力作用下疏松的结构发生剪缩,沿滑动带产生较高的超静孔隙水压力,导致滑带呈流态高速下滑,此时的滑带只有很低的强度,因此沿着坡度较陡的沟底保持高速流动,到沟口平坦处势能完全释放后才停滞。用Sassa K.滑坡运动模型,对该滑坡的运动过程模拟,模拟结果与现场实测滑坡发生后的地形较为一致。     

甘肃永靖黑方台地区灌溉诱发作用与黄土滑坡响应

黑方台地区自灌溉以来,诱发了大量的滑坡,但缺乏系统地对研究区的滑坡历史分析研究 在黑方台滑坡历史分析的基础上,研究灌溉引起的地下水位上升过程与滑坡的历史关系,对比分析不同时期的地下水位对滑坡稳定性、滑坡体积及后壁垮塌速度的影响.历史数据分析表明,灌溉引起的水位上升与滑坡发生的频率、体积存在明显的相关性,选取的典型滑坡稳定性计算结果显示滑坡具有多期逐级后退式特征,随着灌溉时间的增长,滑坡体积逐渐减小,但发生频率逐渐增大,基于DEM数据计算的滑坡变形也验证了计算结果.研究成果基本反演了灌溉引起的黄土滑坡历史过程,对黑方台滑坡的综合治理提供了数据支撑.     

甘肃天水地区强降雨诱发黄土-泥岩滑坡机理实验研究

在甘肃天水地区每年由降雨诱发的黄土-泥岩滑坡灾害事故很多,给当地人民生命财产造成巨大损失。为探索该类斜坡的滑动破坏过程与机理,在野外地质调查、工程地质钻探及岩土体力学测试的基础上,通过室内大型物理模型实验,研究“上部黄土+下部泥岩”二元结构类型斜坡在强降雨作用下的动态变形演化过程,揭示该类斜坡的破坏机理和破坏模式。结果表明:强降雨作用下斜坡变形破坏以滑动破坏为主,水分的作用主要表现为增加土体自重、引起土体强度降低、降低结构面的抗滑力、产生孔隙水压力及降低有效应力等几个方面,斜坡的破坏模式则主要表现为坡肩侵蚀→微裂隙产生、发展、贯通→斜坡局部滑动破坏→斜坡整体滑动破坏。研究结果对天水地区该类滑坡的早期识别有重要的参考意义,可为该类滑坡的防灾减灾提供科学依据。     

灌溉诱发黄土滑坡的发育机制研究

黄土滑坡机理是黄土地质灾害领域研究的热点,而黄土介质干湿演替水-力特性变化、地下水动力场响应以及由此造成的斜坡稳定性变化是其形成的关键。本文在黑方台非饱和黄土水-力特性测试的基础上,结合斜坡地带灌溉引起的非饱和渗流演化过程与发展趋势,探讨了这种滑坡的发育机制。结果表明:随着灌溉持续,长期的正水均衡场引起地下水位上升,包气带增湿后非饱和黄土的吸力下降,强度显著降低,同时饱和区孔压上升,斜坡地带水力梯度增大,提高了水流的渗透力,致使斜坡稳定性下降,斜坡稳定系数随地下水位上升呈线性降低,当地下水位升至55m时达到坡体极限平衡状态,遇有利触发条件即可能失稳滑动,但地下水位变化对最危险滑面位置影响较小。     

陕西泾阳东风高速远程黄土滑坡运动过程的模拟

陕西泾阳南塬的东风滑坡是一个典型的高速远程黄土滑坡,由于斜坡顶部的黄土台塬长期灌溉所诱发。通过野外调查,采取滑坡后缘斜坡的黄土试样,对斜坡中部的Q2黄土做天然含水率的固结不排水剪试验,对斜坡底部地下水位面附近的Q1黄土做饱和固结不排水剪试验,结果表明非饱和的Q2黄土和饱和的Q1黄土在破坏后都具有显著的应力降,但前者是由结构强度引起,而后者则是由剪切形成的超孔隙水压力引起,由此表明该斜坡一旦破坏,就会有较高的启动速度。对滑坡坡脚以外一级阶地上的砂卵层做环剪慢剪试验,测得其有效残余摩擦角,根据滑坡各部分含水状态给定孔隙水压力参数,利用Sassa. K滑坡运动模型对该滑坡运动过程进行模拟,从模拟结果反映出滑坡运动过程中的覆盖范围和速度的变化,模拟的滑坡运动距离和覆盖范围与实测比较吻合,最高速可达到37m s-1,为高速滑坡。黄土滑坡以高的初速度下滑到坡脚下一级阶地上的饱和砂卵层上,砂卵层上液化是导致其远程运动的主要原因。     

降雨诱发浅层黄土滑坡变形破坏机制

由降雨引发的浅层黄土滑坡灾害具有致灾性强、范围广、影响面积大等特点,是黄土高原地区危害严重的地质灾害类型。经典算法采用安全系数描述坡体稳定性,难以对坡体变形破坏的起始位置和实际失效面加以识别,限制了滑坡变形过程的描述和滑坡有效预测。以非饱和土吸应力理论为指导,基于Hydrus中的Slope Cube模块,建立黄土斜坡水-力耦合模型,结合黄土地区易滑坡形态统计数据,针对凸型、凹型、直线型3种坡型与30°、40°、50°三种坡度组合,计算了不同降雨条件下的坡体稳定性响应。结果表明,不同坡型的黄土斜坡对降雨条件具有明显的响应。相同降雨量、相同坡度条件下直线型坡发生浅表层破坏的可能性最低,凹型坡次之、凸型坡的稳定性最差。与之相对应的,相同条件下凸型坡失稳时间最短、凹型坡次之、直线型坡最长。本研究可为浅层滑坡的早期识别和预报提供支撑。     

黑方台黄土斜坡变形破坏机理研究

黑方台常年农业灌溉引起地下水位上升,在透水性差的粉质黏土层顶部形成了厚度不断增大的饱和黄土软弱带,导致斜坡蠕动变形诱发了大量的黄土滑坡,滑坡体在地下水的浸润作用下转化为黄土泥流向前运动。为对黄土斜坡的变形破坏机理进行分析研究,进行了8个围压下的固结不排水试验。试验结果表明:饱和黄土应力应变模式表现为强烈的应变软化剪缩型,并具有一定的稳态特性。300 kPa围压以下,试样强度丧失,土体完全液化,其余围压下的试样产生部分液化,抵抗变形能力增加,土体应力状态可划分为完全液化区和部分液化区。斜坡的变形破坏特征因上覆黄土厚度不同而有所差异,通过插值计算,黄土层厚度大于临界黄土厚度（约20 m）时,斜坡产生突发性滑动变形破坏,反之斜坡产生缓慢变形的黄土泥流。研究结果证明了黑方台削方减载治理工程的科学性,并为滑坡的防治和治理提供了一定的理论依据。     

三峡库区八字门滑坡变形破坏机理分析

三峡库区库水位周期性的变化引起库岸边坡地下水位发生变化,库水与地下水共同作用影响其渗流场与应力场,促使滑坡失稳。本文以三峡库区动水压力型滑坡——八字门滑坡为例,结合滑坡监测资料,运用Geo-Studio软件中SEEP模块、SLOPE模块以及SIGMA模块进行模拟,深入分析在不同库水下降速率条件下对滑坡渗流场、应力场、位移场以及稳定性的影响,研究其致灾机理。研究结果表明:八字门滑坡滑体物质遇水易软化、渗水性差,为动水压力型滑坡创造了良好条件。动水压力型滑坡的失稳主要是由于库水位下降,地下水位相对滞后,形成指向外侧的动水压力,不利于滑坡的稳定,库水位下降速率越大,滑坡体的稳定系数减小越快。在库水下降速率不断增大时,渗流作用增强,但是渗流速率的增长率有减缓趋势。八字门滑坡在库水下降的条件下,滑坡159 m处的滑体及滑带附近出现明显的应力集中现象并逐渐扩大连成一片,表明滑带附近为剪切塑性区,主要承受剪切应力。滑坡塑性区竖向位移呈现先减小后增大的趋势。在周期性库水作用下会产生应力带促进滑坡变形,长期在这种应力作用下可能产生新的滑带,形成次级滑坡。     

黄土路堑边坡变形破坏机理的三轴试验研究

通过原状黄土的减压三轴压缩试验,研究了黄土边坡不同深度不同含水量土体的应力-应变关系,并与原状黄土的常规三轴试验结果进行了比较,发现减压三轴试验能合理地模拟和解释开挖卸荷作用下黄土边坡土体的变形与破坏过程。试验结果表明:坡脚开挖卸荷时,黄土边坡中浅层非饱和黄土易出现应变软化或塑性流动,强度较低,易产生较大变形,而深层饱和黄土仅在高围压下发生应变硬化,强度增加,在中低围压时均发生应变软化现象。分析认为黄土边坡特殊的工程地质条件,使得黄土边坡的特定部位在开挖卸荷作用下常形成了不利于土体稳定的含水量和围压组合,导致坡体特定部位的土体变形破坏,进而诱发边坡的变形破坏;开挖卸荷作用下黄土边坡变形破坏的力学机制应为蠕滑-压致拉裂或牵引式滑坡。     

降雨条件下固体废弃物边坡变形及破坏模式试验研究

利用室内模型试验及稳定性分析的手段 ,研究在降雨作用下高速公路通过的城市固体废弃物路堑边坡变形特征及破坏模式 ,分析了边坡各部位在降雨作用下变形量的变化规律 ,得出变形过程的 5个阶段 ,给出了固体废弃物边坡主要以溜坍或滑塌、坡面冲刷及滑坡 3种破坏形式 ,并提出了治理建议     

台风滑坡变形破坏机制模型试验研究

对温州市台风地质灾害分析,发现乔木类滑坡最为典型。以物理模型试验再现其演化过程,归纳总结变形破坏特征,分析台风引发裸坡和乔木类斜坡变形破坏现象的联系,再综合分析,初步得到台风滑坡的变形破坏机制。研究表明,坡体在强降雨作用软化后更易在台风与植被耦合下破坏。与一般类型斜坡变形破坏在诱发机制方面显著不同,台风对斜坡的作用主要包括暴雨的冲蚀、软化作用和大风的动力作用等。台风来袭时,当乔木根系在滑带之上则不利于斜坡的稳定,可能导致前缘小部分土体失稳。风振液化是以脉动风的反复循环荷载形式通过植被作用于根部土体,使土体液化,加剧植被的风倒和斜坡的变形破坏。将台风滑坡的变形破坏机制归纳为:暴雨冲蚀土体软化风的作用植被摇曳土体松动裂缝发展前缘土体失稳滑坡形成。     

高水压条件下大理岩破坏机理试验研究

锦屏二级水电站深埋隧洞中大理岩洞段处于高水压力和高应力环境中, 该段在施工过程中多次发生严重突水灾害。对该段大理岩的高水压条件岩石力学试验表明, 高水压条件下, 岩石应力-应变曲线在峰值应力附近出现明显平缓段, 应力降大, 岩石峰值强度及脆性破坏后破碎程度随水压力升高而升高, 岩石试件以压致拉裂破坏为主。基于高水压条件下裂纹周边应力解析分析, 认为裂隙中高水压力存在降低了裂隙尖端附近高应力集中效应, 与加载方向一定小夹角范围内的微裂隙尖端附近最大拉应力集中程度接近, 这使得岩石中应变能可进一步积累、压致拉裂型微裂隙数量进一步增加, 岩石呈脆性破坏, 并且破碎程度明显增加。研究工作对深埋隧洞突水灾害防治及强降雨诱发高速滑坡灾害预防具有重要的理论和现实意义。     

窑厂坪滑坡变形破坏特征及其形成机制分析

基于对高桥乡窑厂坪滑坡进行的钻孔勘探、水文调查以及滑坡体的变形破坏特征分析,查明该滑坡为岩质滑坡。通过滑坡体的变形破坏迹象、运动特征,将滑坡划分为Ⅰ(剧滑区)、Ⅱ(沉陷下错解体变形区)、Ⅲ(拉裂破坏变形区)、Ⅳ(拉裂沉陷变形区)、Ⅴ(滑覆区)5个区,并判别窑厂坪滑坡开始发育时具有推移式的特点,变形启动后则逐渐转变成以牵引式为主的变形破坏模式。     

陡倾煤层开采条件下上覆山体变形破坏物理模型试验研究

大型岩质滑坡是中国西南岩溶矿区的主要地质灾害类型,其破坏和成灾过程具有复合性。以我国重庆武隆鸡冠岭滑坡为例,通过离心物理模型试验研究了地下开采条件下陡倾灰岩斜坡的变形失稳机制。试验时随着煤层模型板被拔出,上覆岩层在拟重力作用下开始出现位移与层间错动,当煤层模型被拔出150 mm时,模型山体发生显著破坏。试验结果表明:陡倾灰岩斜坡在长期重力作用下,会出现弯曲倾倒的变形,随着地下煤层逐渐采空,上覆陡倾层状岩体失去支撑,岩层层面分离并产生拉张裂缝,岩体变形加剧发生倾倒破坏,并对煤层下部的稳定岩体形成挤压,下伏稳定岩体发生剪切破坏,最终导致鸡冠岭以倾倒-滑移的复合模式整体失稳。这一研究对中国西南山区大型岩质滑坡的早期识别与失稳机制分析具有指导意义。      

基于变形破坏模式的滑坡加固方法研究

在我国滑坡地质灾害繁多,而滑坡的变形破坏很复杂,为了探讨一种较为合理的滑坡加固方法,本文针对3种类型滑坡,分析其变形过程,提出了3种类型滑坡变形破坏模式;基于滑坡的变形破坏模式,结合滑坡的工程地质特征及变形特点,对不同变形破坏类型滑坡分区段开展研究,把牵引式滑坡分为牵引区和被牵引区,推移式滑坡分为加载区和推移区,复合式滑坡分为后缘启动区、中间主滑区、前缘启动区;针对不同类型滑坡,分析滑坡演化过程中不同区的变形先后及相互依存的关系,确定主动变形区和被动变形区,提出了基于变形破坏模式的滑坡加固方法,加固的主要思想为：控制主动变形区、确保被动变形区稳定,即不同区段采用不同的安全系数进行控制,并通过3个典型的滑坡工程实例进行计算分析,论证了此方法在工程实践中具有一定的应用价值。     

岑巩县大榕滑坡启动机理研究

本文通过对大榕滑坡现场资料的收集整理分析,建立了大榕滑坡启动机制概念模型,并采用有限元数值模拟方法,对大榕滑坡启动机制进行了研究。结果表明,滑坡体左侧启动区由于人工填土堆载导致其稳定系数下降,地下水渗流条件发生改变。这使得启动区坡体内部应力场改变,坡体中上部出现蠕滑,后缘产生拉裂,导致坡脚出现应力集中。最终在当地持续的降雨条件下,启动区坡脚最先发生剪切破坏失稳剪出,导致启动区失稳,并最终导致整个滑坡的形成。     

蓄水与施工作用下滑坡变形机制与稳定性分析

向家坝水电站一期蓄水后,刚刚完成挖填方工程的307省道复建公路所途经的观音坪滑坡发生明显变形,滑坡变形究竟是蓄水触发还是复建公路施工触发存在着较大争议。本文基于滑坡变形特征与现场监测结果,探讨了该滑坡的变形机制。通过有限元数值模拟对该滑坡的稳定性进行分析,采用强度折减法计算出不同工况下滑坡的安全系数。计算结果表明：（1）复建公路施工和库水位上涨都不利于滑坡整体稳定,而且库水位上涨对滑坡稳定性的影响程度更大;（2）施工结束,且水库蓄水至354m后,滑坡已接近临界稳定状态;如不采取措施,库水位上升至二期蓄水位370m和正常蓄水位380m时,安全系数将进一步降低;（3）对该滑坡采取削坡减载治理措施后,滑坡在二期蓄水位和正常蓄水位的条件下安全系数均满足规范的要求,分析成果可为同类滑坡防治提供参考。