四川王山-抓口寺滑坡成因机制及滑动过程分析

以王山-抓口寺大型岩质滑坡为例,在对滑坡变形破坏特征及周边工程地质条件现场调查和研究的基础上,通过地质分析手段获取区内滑坡体从缓慢变形到失稳破坏全过程的基本信息,提出滑坡演变概化地质模型,并结合非连续变形分析方法模拟真实时间和便于分析非连续大变形的特点,建立非连续变性分析(DDA)数值模型,对滑坡体稳定性和滑动全过程进行数值模拟,并对降雨弱化结构面强度参数影响滑坡滑距和速度进行分析。结果表明:王山-抓口寺滑坡主要诱发原因是汛期持续降雨使雨水沿裂隙大量渗入滑体导致滑坡体结构面强度参数降低;同时,滑坡前缘由于前期堰塞湖人工清理和河水自然侧蚀,临空面高达十数米,为滑坡的发生提供了有利条件,最终形成"强降雨-入渗-岩体软化-推拉"破坏模式,属典型的滑移-拉裂型岩质滑坡;参数影响性表明结构面内摩擦角φ对滑坡滑距和滑速影响显著,黏聚力c对滑坡位移和速度影响有限;模拟得到的滑坡最大滑移速度和后缘最大滑动距离与野外调查相符。     

滑坡运动过程仿真分析

滑坡是一个动态过程，滑坡体的运动是一个集滑动，转动，拉张等运动方式的复杂运动过程，传统的极限平衡和计算和有限元分析均无法描述滑坡的运动学特点和运动过程。非连续变形分析（DDA）是最近发展起来的一种新的离散数值分析方法。该方法基于块体的运动学理论及数值分析，可以开展块体的静力和动力学计算。应用非连续变形分析方法对长江三峡区新滩滑坡的运动全过程进行了数值模拟研究，模拟方案充分依据该滑坡的地质，地形特征，按不同岩土体和地质结构面类型进行块体单元的划分，共划分成504个块体单元。模拟结果表明，新滩滑坡是以斜坡中部姜家坡一带的局部破坏为其运动的开始阶段，并进一步牵引上部滑体和推动下部滑体。代表性块体单元的位移变化曲线和滑动速度变化曲线反映了滑动过程中滑坡体块体系统的变形是非连续的，各处块体的动态形态各异，从而很好地再现了新滩滑坡的整个动态过程，揭示了滑坡的运动机制。     

千将坪滑坡动力学过程仿真模拟

滑坡体的失稳破坏是一个动态过程,动力学行为起着非常重要的作用。采用DDA方法对长江三峡库区千将坪滑坡的运动全过程进行了数值模拟研究。模拟方案充分依据该滑坡的地质、地形特征,按不同岩土体和地质结构面类型进行块体单元划分,模拟了滑坡发生、发展的渐进破坏过程以及滑坡触发后的运动情况。模拟结果表明,千将坪滑坡是以斜坡坡脚的局部破坏为其运动的开始阶段,并进一步牵引上部滑体,在地下水压力作用下最终产生整体滑动。     

次摸地古滑坡运动特征反演分析

以雅砻江次摸地古滑坡体为研究对象,经过现场地质调查,从地形地貌,地震记录及物质结构等地质条件对古滑坡的稳定性进行了宏观地质评价。认为在自然状态下古滑坡处于稳定状态,稳定性主要受控于引起初始滑动的基覆界面和体内潜滑面,同时,经过古滑坡前后形态变化的推演分析,根据能量法,滑坡运动学和谢德格尔假说,确定了4个关键的滑坡运动参数:滑坡半径r,等效坡度,综合动摩擦角和最大滑速Vmax 对应的后缘落差Hm。其中后缘落差Hm的取值分两种方法:（1）认为滑坡出现最大滑速Vmax 时后缘点停止运动,最大滑速Vmax 对应的Hm为滑动前后滑坡后缘点的垂直落距,（2）认为最大滑速Vmax 出现时后缘点和坡体会开始减速运动到静止,因此最大滑速Vmax 对应的Hm小于滑动前后滑坡后缘点的垂直落距,需要通过假设圆弧滑动面和滑坡运动学公式求出。最终本文推算出滑坡属于高速滑坡,最大滑速Vmax 在13.50～21.20ms-1 之间,并对古滑坡高速失稳的地质条件特征进行了分析。这对次摸地古滑坡附近工程地质背景相近的斜坡稳定性评价有一定借鉴意义。     

堆载诱发型土质滑坡运动特征物质点法模拟

坡顶堆载是人类工程活动诱发滑坡的主因之一。物质点法（MPM）属于一种无网格数值计算方法,它能够有效模拟滑坡大变形全过程物质行为与运动特征。文章基于线性形函数离散方法、MUSL求解格式及Drucker-Prager屈服准则,建立了可用于滑坡全过程模拟的单套单相物质点模型;通过对比干燥铝棒堆积物模拟砂堆失稳过程的基准试验结果,对模型有效性进行了验证。对堆载诱发型土质滑坡典型工况进行了物质点法全过程模拟,获得了滑坡全过程中典型时刻坡体形态、塑性应变分布以及控制点滑速演化趋势。结果表明:算例堆载诱发型土质滑坡属推移型滑坡,具有渐进性破坏特征,可分为坡顶压缩、局部蠕滑、加速滑动与减速滑动等四个阶段。参数分析结果亦表明,堆载诱发型土质滑坡前缘物质运动特征量均与堆载量间存在强正相关性、而与土体黏聚力及内摩擦角存在强负相关性。统计29种典型工况,分别建立了峰值滑动加速度、最大滑速、最大滑距及坡体最大动能等运动特征量与堆载量、土体黏聚力及内摩擦角之间的线性回归方程,可用于堆载诱发型土质滑坡致灾行为预测。     

突发地质灾害中应急数值模拟技术应用浅析

以滑坡为例,通过综合分析大量前人研究成果,阐述数值模拟在常规状态地质灾害稳定性分析、滑坡机制分析和滑动过程推演中的应用状况,总结数值模拟技术应用于地质灾害应急的基础,比较常规状态和应急情境下数值模拟技术条件的区别,明确应急数值模拟过程特点,提出应急数值模拟技术关键问题。最后,以峨眉山九里镇王山—抓口寺滑坡灾情为例,结合非连续变形分析方法（DDA）大变形和真实时间模拟的优势,进一步研究了数值模拟在灾情应急过程中启动原因和滑动过程反演的实际应用。结果表明,滑体滑动过程中最大水平位移约87m,峰值速度7m·s-1,滑距约38m,前缘堆积厚度53m,滑坡滑动过程持续时间70s左右,与应急调查结果相符。模拟结果有助于理解滑坡发生机制,有助于确立滑坡应急防治重点,辅助应急决策效果明显。     

考虑滑床摩擦弱化的大光包滑坡运动机制DDA数值模拟研究

2008年汶川发生M_S8.0级地震,此次地震触发了大约20万处滑坡,其中大光包滑坡是汶川地震触发的最大规模的滑坡,其复杂的高速远程运动机理引起了国内外学者的广泛关注。本文结合热分解及动态结晶将地震中断层间摩擦弱化机制(闪速加热导致热分解及粉末润滑)运用于大光包滑坡高速远程运动的模拟。本文通过修改非连续变形分析(DDA)程序中强度参数的输入方式,以基于速度变化的强度参数取代原DDA程序中的常数强度参数,进而实现了摩擦系数随接触两侧相对速度变化的动态调整。运用修改后的DDA对大光包滑坡的运动过程进行模拟。模拟结果表明滑床摩擦弱化是导致大光包滑坡高速远程运动特征的重要原因,修改后的DDA由于考虑了滑床摩擦弱化能够更加合理地模拟滑坡的高速远程运动特征,本文模拟的大光包滑坡在地震作用下失稳后,由于滑床摩擦弱化,更多的能量转化为动能,高速滑体掠过黄洞子沟后,爬上对面的平梁子,最终由于平梁子的“急刹车”作用,滑体停止运动。与修改前DDA相比,修改后的DDA对大光包滑坡运动过程和最终堆积形态的模拟结果与已有文献记载和野外调查结果相吻合。这也间接证明了大光包滑坡滑动过程中由于白云岩间摩擦闪速加热导致热分解及粉末润滑造成的摩擦系数降低,可能是造成大光包滑坡高速远程运动的重要原因。     

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。     

雅安峡口滑坡力学分析及灾害模式预测

根据峡口滑坡之坡体结构、剖面形态分析其受力状态及成灾模式。由于其粘土质斜坡结构及峡谷地貌, 雅安峡口滑坡滑程、滑速有限, 滑动方式为滑动、停止、冲刷、滑动。     

滑坡速度计算及涌浪预测方法探讨

滑坡滑动速度的计算是涌浪预测的基础。在考虑滑坡入水条块受水阻力的基础上,对计算滑速的美国土木工程师协会推荐公式和运动方程方法进行改进,并以三峡库区秭归县下土地岭滑坡为例,计算了滑坡下滑过程中的平均速度及各条块的加速度、速度,对比分析了考虑水阻力前后加速度、速度大小、变化规律,并计算了滑坡下滑激起的初始涌浪高度。结果表明,考虑滑坡入水条块所受的水阻力,更符合滑坡运动过程中的实际受力情况。且水阻力对于滑坡运动的加速度、速度有较大影响,没有考虑水的阻力时,随着入水条块的增多,加速度先增大后减小,且变化趋势不会反弹;考虑水阻力后,由于水阻力大小和滑坡速度及坡面的迎水面积均相关,在两种因素综合作用下,加速度有可能在出现减小趋势后再增大。     

水库库岸滑坡的运动过程分析及初始涌浪计算

从地面运动和水下运动2个阶段对水库库岸滑坡的受力特征进行了分析, 用牛顿定律和运动学基本原理求解滑坡地面运动的加速度和速度, 且把地面运动的末状态作为水下运动的初始状态, 用流场阻力公式和粘滞力公式求解滑坡水下运动的时间与速度, 并运用动量定理对其初始涌浪高度进行了计算.以三峡库区新滩滑坡为例, 采用条分方法, 计算出各条块入水速度、水下运动的时间及其激起的涌浪高度值, 得出了地面运动过程中滑坡速度值先增后减及水下运动过程中滑坡速度与时间呈反正切型关系的规律, 并认为涌浪高度变化与条块的高度变化具有较强的关联性.      

基于土条周边水压力分析的水下滑体稳定性研究

在水库运营过程中,水库涉水滑坡会有部分滑体没在水下,在采用传力系数法进行滑坡稳定性计算时,滑坡稳定性系数与水下条块的水压力紧密相关。在分析极限平衡法中水上岩土体水压力及渗透力计算方法的基础上,通过水下三角形条块和四边形条块的水压力计算,探讨了传力系数法中位于水下条块的抗滑力及下滑力的计算方法,得出了水下滑体的抗滑力和下滑力只与浮重力的大小有关,与浸没在水下深度的变化无关的结论。研究成果简化了水压力的计算,对水下滑体水压力及稳定性计算具有重要的参考和借鉴意义。     

多剖面合力法分析滑坡稳定性

滑坡稳定性分析最重要的是精度。滑面和坡面是空间三维变化曲面,造成滑体厚度各处变化很大。滑坡稳定性分析通常选择中轴线或其附近的一个所谓“代表性纵断面”进行安全系数计算。由于采用单位宽度纵剖面计算,在多数情况下只能代表该纵剖面两侧不大范围宽度滑体的局部稳定性,而不能代表滑坡整体稳定性,因此提出多纵剖面合力法进行滑坡稳定性分析。为减少多剖面勘探成本的人财物力投入,把滑动面分成了简单滑面和复杂滑面两类。对简单滑面滑坡最少只打两个纵断面共2~4个钻孔,应用几种滑面曲线函数,绘制辅助横剖面,将所需要的多个计算纵剖面剖出。多剖面合力法是基于空间平行力系可移动原理,对各剖面划分条块,把每个剖面条块的剪应力与抗滑力分解成水平与垂直分力,然后计算每个剖面剪应力与抗滑力的垂直与水平分力各自的合力,再对各剖面的剪应力与抗滑力的水平与垂直分力求合力,计算出滑坡的抗滑力与下滑力,得到剪应比——滑坡的稳定系数。用简单滑面和复杂滑面两个滑坡实例进行了分析,验证方法的有效性。     

公路勘察中滑坡体的地球物理特征与分析——以张榆线公路勘察为例

滑坡是影响路桥安全的重要隐伏地质灾害。地球物理方法作为一种无损高效的勘察方法,可有效查明滑坡体内部的地质构造及滑面等特征。本文以张榆线崇礼隧道出口段滑坡为例,采用高密度电阻率法和剪切波速测试,并结合钻孔资料对滑坡体的地球物理特征进行了分析。该滑坡体视电阻率值和剪切波速值具有明显的垂向差异性,一定程度反映了该滑坡体岩土体性质、密实度、含水率的垂向差异性,综合分析认为视电阻率值和剪切波速值较高的强风化流纹岩顶面为潜在滑面。在此基础之上,基本确定了滑坡体由冲洪积体和坡积物组成,附着于流纹岩体之上,横向长度达300 m,纵向长度260 m,滑坡体厚度达20~30 m。同时,根据高密度电阻率三维剖面分析,认为滑坡体底部滑趾处为剪出口位置。最后,基于滑坡体地球物理特征建立了滑坡体地质模型。     

Slope stability analysis by polar slice method in rotational failure mechanism

In this paper, a polar slice method is proposed to quantify the energy dissipation in the inner sliding soil mass and evaluate the slope stability in rotational failure mechanism. The polar slice method is compared with the vertical slice method. Despite similar results, the advantages of the polar slice method are explained. Besides, the comparison between the polar slice method and Chen’s method shows that the polar slice method would lead to more accurate results than Chen’s method, while Chen’s method which neglects the energy dissipation in the inner sliding soil mass is relatively conservative.     

Dynamic process analysis for the initiation and movement of the Donghekou landslide-debris flow triggered by the Wenchuan earthquake

The Donghekou landslide-debris flow was a remarkable geological disaster triggered by the Wenchuan earthquake in 2008. The dynamic process of a rapid landslide-debris flow is very complicated and can be divided into two aspects: the slope dynamic response of the earthquake and the mass movement and accumulation process. A numerical method combined with a finite difference method (FDM) and discrete element method (DEM) for simulation of landslide-debris flow under seismic loading is presented. The FDM and DEM are coupled through the critical sliding surface, initiation time and velocity. The dynamic response of the slope is simulated by the finite difference method, and critical sliding surface is determined using the earthquake response spectrum method. The landslide initiation time and the velocity are determined by time–history analysis. The mass movement and accumulation process is simulated using the discrete element method. Simulation results demonstrate that the maximum amplification coefficient of dynamic acceleration for the Donghekou slope is approximately 3.909, the initiation time of landslide is approximately 6.0 s, and the average initial velocity of the sliding mass is approximately 0.85 m/s. The failure of the slope is the result of elevation-orientated amplification effect and the sliding mass triggered with a small initial velocity. The numerical simulated result of the maximum sliding velocity is approximately 66.35 m/s, and the mass is disintegrated rapidly because of collision and free fall. The landslide velocity decreases when the flowing mass reaches a lower slope angle and gradually comes to a stop, and the total travel distance is approximately 2400 m.     

拟静力法边坡稳定分析的改进

拟静力法简单适用,在地震边坡稳定分析中发挥了很大作用,积累了较丰富的经验。传统上滑动体都是按竖向条分的。考虑地震惯性力时,竖向条分在计算地震惯性力和抗滑力矩时存在计算上的不合理,从而使地震惯性力与实际值有误差,抗滑力矩偏小。而考虑地基中的地震荷载时,安全系数的计算结果是不确定的,没有一个客观的最小安全系数计算结果。在分析了误差产生的机理后,对拟静力法的计算进行了改进。算例表明,改进后拟静力法计算结果是合理的。     

斜坡临滑形变能释放与滑体起程速度关系的探讨

斜坡内聚集的巨大剪切形变能在临滑时释放,坡体能量释放率具有力的量纲,在坡体能量释放率幅值大于锁固段潜滑带抗剪强度幅值的情况下,坡体临滑释放的形变能将大于潜滑带岩体破裂需要的能量,所大于的部份将转变成滑体动能,滑动为剧动式滑坡;反之,则为缓动式滑坡。剧动式滑坡横截面上的弹冲速度与该点切应力的大小成正比。潜滑面附近坡体介质的切应力和切应变能密度最大,滑动时获得的弹冲速度也最大。导得蕴涵丰富信息量的斜坡弹性势能变化率曲线及其表达式,通过解析及Matlab图解形式对坡体的形变能聚集、临滑形变能释放量及其与滑体启动速度、启动方式进行了阐述。     

竖向预应力锚杆挡墙整治滑坡应用技术研究

结合河北省太行山区阜长公路滑坡整治工程,利用工程物探、地质钻探等综合勘察手段,分析了某小型滑坡的发生发展机理,明确了该滑坡属牵引-外扩式浅层碎石类滑坡。本着经济、技术可行的整治原则,提出了采用竖向预应力锚杆挡墙整治滑坡技术措施。该方法利用锚固于地基中的锚杆对墙体施加的竖向预应力平衡滑坡体的下滑力,以达到减少圬工,降低工程造价的目的。并详细分析了竖向预应力锚杆挡墙的设计思路,介绍了其施工工艺及技术要点。良好的整治效果表明了该方法的有效性,可为同类工程地质灾害整治提供技术支持。     

条块间作用力倾角的假定及其对条分法计算结果的影响

以猴子石滑坡为例, 利用数值模拟方法, 计算了滑坡条块间作用力倾角.对比分析了半精确条分法中传递系数法、罗厄法、美国陆军工程师团法、简化的简布法及实用递推法所确定的条块间作用力倾角与数值模拟值计算结果的差别.讨论了半精确条分法关于条块间作用力倾角的假定对滑坡稳定系数计算精度的影响, 并与精确条分法的计算结果和基于数值模拟值的条块间作用力倾角所计算的力的平衡条件下的稳定系数进行了比较.详细论证了现行主要半精确条分法的精度与适用性.