青藏高原东北缘新近纪盆地内旋转-平推式滑坡聚集规律与机理研究

旋转平推式滑坡在世界各地的新近纪盆地内广泛分布,致灾风险极高。在现场调查的基础上,本文系统梳理了该类滑坡在青藏高原东北缘的空间分布和变形方式,通过取样测试与数值模拟计算,探讨了旋转-平推式滑坡近水平滑动带的变形机理。研究表明:(1)旋转平推滑坡集中于青藏高原东北缘新近纪泥岩盆地内,其活动强度受青藏高原隆升的影响,自高原腹地至边缘盆地,滑体体积逐步减小;(2)滑坡均由高黏粒含量、超固结新近纪泥岩组成,趋向剪胀、渐进性破坏。在河流的侵蚀塑造的近水平剪切应力环境下,薄层剪切带内摩擦角小于10°,剪切带内随机排列的黏土颗粒的逐步定向,呈现韧、脆性变形;(3)滑动带的蠕变、裂隙扩展与地下水的增湿加速材料的流变,滑面沿黏粒含量高、碳酸钙含量低的软弱层扩展。滑带内黏土矿物蠕变、裂纹的扩展,导致宏观变形逐步积累,剪切面逐渐形成,是滑坡变形的动力因素之一。     

新近纪软岩质水平滑带的结构与内部黏土矿物聚集规律

新近纪软岩质水平滑带控制了平推式滑坡的滑移过程,其内部黏土矿物的分布规律决定着滑坡能否出现低角度滑移。为分析水平滑带内黏土矿物的聚集规律,论文对典型地质剖面内物质组成、结构、黏土矿物含量与对应力学性质开展了定量测试,试验发现随着累积位移的增大,水平滑带的结构呈碎裂化、劈理化、塑性化、泥化渐进破坏状。滑带上边界的累积位移量最大,中部剪切面、下边界面处累积位移逐次递减。在同一滑带内,累积位移量越大的剪切面,其黏粒含量、含水率就越高。以簸箕山滑坡为例,上边界面、中部剪切面与下边界面的黏粒含量分别达到62.60%、62.46%、58.04%,含水率分别为28.82%、25.34%、25.52%。滑带的剪胀机制控制了上述水岩耦合作用过程。     

青海西宁大通县韩家山泥岩质多级旋转型滑坡形成机制研究

青海大通县韩家山滑坡是西宁盆地最危险性的滑坡之一。为分析该滑坡的形成机制,论文基于高精度的地形数据开展变形形式、平面堆积特征的调查;结合连续取芯钻探数据,重建了滑体结构;为定量获得滑动带力学性质的变化过程,进行了滑体与原岩物质成分、水理性质、应力应变性质的物理化学测试,讨论了多级滑动剪切面的形成机制。分析表明:(1)滑体内不存在软弱地层,为近似均质地层。滑体为单一的新近系红色泥岩夹石膏层,不具层理,不含大于0.25 mm碎屑颗粒。泥岩内粘土矿物含量在29.7%~46.3%之间,碳酸钙含量在9.84%~11.58%之间。岩体内含形态不一、大小不一的石膏结核;(2)泥岩粘粒含量高,水敏性与粘滞性强。泥岩干燥饱和吸水率最低为26.31%,最高为42.12%。泥岩样品环剪试验呈应变软化型,随着含水率的增大,强度急剧降低。滑体快速滑动过程中,非饱和的滑带土受粘性物质、孔隙性的影响,产生强吸力;(3)滑体以旋转变形破坏为主,斜坡受河流侧向侵蚀影响,滑床附近的岩土体渐进性破坏,出现多级滑动现象。     

三峡库区黄土坡滑坡滑带空间分布特征研究

黄土坡滑坡是三峡库区地质条件最复杂的滑坡之一,因巴东县城在历史搬迁过程中曾坐落于该滑坡体上而备受关注。为揭示对黄土坡滑坡起控制作用的临江1号滑坡滑带空间分布和工程性质规律,根据野外大型试验场隧洞群直接揭露,结合钻孔、室内试验和现场监测手段,对滑带空间分布、厚度、物质组成、物理力学性质和变形规律等方面进行了研究,获得了较系统全面的创新成果。研究结果表明:临江1号滑坡中存在双层滑带,下层主滑带呈南高北低东高中低状,位置靠近滑坡东部;次级滑带靠近滑坡西部;临江1号滑坡主滑带物理力学参数在空间分布上呈现不均一性,滑带强度的黏聚力和内摩擦角值随着滑坡主滑方向从后缘到前缘呈递增趋势,而滑带中的黏粒和粉粒含量随着滑带从后缘到前缘的延伸同样有所增长。临江1号滑坡次级滑带变形速率受控于滑带分布,前缘滑带变形速率明显大于后缘速率。滑带变形响应随滑带位置不同受外界因素影响程度各异,前缘受库水位升降显著影响,中后部滑带变形主要受降雨影响。     

青藏高原东北缘新近系盆地内旋转-平推式滑坡聚集规律与机理研究

旋转平推式滑坡在青藏高原东北缘地区集中分布,论文系统梳理了该类滑坡的分布特征、几何应变模型,结合室外调查、试验与数值模拟计算,探讨了近水平滑动带变形的动力机制。研究表明：（1）旋转平推滑坡集中分布于东北缘上新世泥岩盆地内,其活动强度受到青藏高原隆升过程的影响,自高原腹地至边缘盆地,滑体体积逐步减小。巨大型滑坡群集中于黄河水系上游地区;大、中型型滑坡群分别集中于下游地区;（2）旋转平推滑坡均由高黏粒含量、超固结上新世泥岩组成,河流的侵蚀是近水平剪切应力形成的控制性因素。在水平应力作用下,超固结泥岩趋向与膨胀,表现出剪胀、渐进性破坏。薄层剪切带呈现韧、脆性变形,区域内随机排列的黏土颗粒的逐步定向,表现出低于10o的内摩擦角。（3）滑动带的蠕变、裂隙扩展与地下水的增湿加速材料的流变,滑面选择粘粒含量高、碳酸钙的含量低的软弱层扩展。滑带内粘土矿物蠕变、呈粘滞性流动,导致宏观变形逐步积累,并逐步出现剪切面、裂纹的扩展,是滑坡变形的动力因素之一。     

黄土-泥岩接触面滑坡滑带土力学特征研究

滑带土是滑坡形成过程中形成的一层结构性较差的土体,是滑坡的重要组成部分。其物理力学性质、微观结构与滑坡的形成以及后期运动特征密切相关。黄土-泥岩接触面滑坡是按照滑坡地质成因划分的一种上层黄土、下层泥岩的具有“双层异质”结构的滑坡。此类滑坡由于在滑动中具有缓动低速的特点,往往早期不易被发现,发现时已造成了严重的危害。采用GDS三轴仪对天水地区花南村滑坡、半山村滑坡和咀头村滑坡三个黄土-泥岩接触面滑坡的滑带土力学性质进行研究,结合滑带土微观结构特征,分析黄土-泥岩接触面滑坡滑带土的力学变化特征及其变形内在机理。研究发现：滑带土中大量存在被黏土颗粒包裹的大颗粒,这些大颗粒在滑带土变形过程中经历错位、滑移等过程后,大颗粒进一步滑移受到黏土质限制,导致黄土-泥岩接触面滑坡滑带土在宏观上表现出应变硬化的典型特征。此外,剪切中孔隙水压力无法及时消散也是此类滑坡变形的重要特征之一。应变硬化造成滑带土在滑动中强度未出现残余值而导致滑坡处于持续运动中,能量的释放方式属于缓慢释放型。因此该类滑坡滑动具有缓动低速的特性。     

三峡库区青石-抱龙段顺层灰岩库岸坡变形破坏机理

三峡库区基岩顺层滑坡大多以砂/泥岩或泥/泥灰岩互层滑坡为主,力学机制以顺层滑移剪切为主。新近发现的青石-抱龙段顺层灰岩库岸,岸坡岩性以灰岩、白云岩为主。在21个顺向斜坡中9个斜坡存在岩层弯曲现象,高程分布在145~175m,且大量层面有擦痕,局部岩层强烈弯曲形成了类似逆断层的现象。这些变形破坏现象受控于重力作用下沿层面的滑移-弯曲力学机制。通过连续-非连续数值分析方法研究表明,在这一带岸坡中约200m的主动平直滑移段下滑力驱动了约30m的被动弯曲隆起段变形,被动弯曲隆起段位移地形变缓、岩层增厚。当前青石-抱龙一带顺层灰岩库岸岩层隆起和松动较小,处于滑移-弯曲变形的早期阶段,主要以累进性变形为主。建议对该段库岸进行专业监测,并开展进一步的调查研究工作。     

甘肃洮河岸边黄土-泥岩顺层滑坡

黄土-泥岩顺层滑体主要由第四系黄土及第三系或白垩系泥质岩等组成。此类滑坡在陇中黄土高原地区广泛分布，一般为大、中型滑坡。滑动面多沿倾向坡外的泥岩软弱层理面及夹层发育，主滑面平直。受岩层产状控制，倾角一般为10—20。。上部黄土中形成为拉裂面，较陡直。黄土-泥岩顺层滑坡的变形坡坏方式多为滑移一拉裂型或滑移-挤压-拉裂型。多具滑速低、滑距小、复活性强的特点。     

云南永善县上坝老滑坡复活机制及新滑坡稳定性分析

通过对永善县上坝老滑坡的地质环境条件的系统调查研究,分析了滑坡地层特征、滑带特征及变形特征,并对老滑坡复活机制进行了深入探究,在此基础上对新滑坡进行了稳定性评价。综合研究表明:(1)上坝滑坡为一个特大型的多级牵引式老滑坡,具有多期、多次逐级后退演化的变形特征;(2)老滑坡和新滑坡存在两类控滑带,即老滑坡的泥页岩软弱夹层滑带,新滑坡的表层松散碎石土与下伏似层状泥页岩接触带滑带;(3)地层岩性是老滑坡复活的核心影响因素,库区水位骤降是老滑坡复活的直接影响因素,降雨及其它条件对老滑坡复活有一定的影响;(4)稳定性结果分析表明,新滑坡目前处于基本稳定状态,受库区水位骤降影响,稳定性急剧下降。     

天水锻压机床厂滑坡变形破坏机制及形成演化

天水锻压机床厂滑坡(1.4×106 m3)发生于1990年8月11日, 滑坡体主要由次生黄土组成, 滑床为第四系黄土和新近系泥岩, 滑坡沿黄土-泥岩接触面发生, 属黄土接触面滑坡。通过野外调查和工程钻探对锻压机床厂滑坡变形破坏机制及形成演化进行研究, 结果表明, 该滑坡变形破坏方式表现为滑移-拉裂式, 受区内二元斜坡结构控制, 是在工程切坡和降雨、灌溉等诱发因素作用下形成; 其形成演化经历了高陡边坡形成期→滑坡孕育期→滑动面贯通临界期→滑坡启动下滑堆积期→滑坡复活变形期等过程。该滑坡目前处于欠稳定状态, 遇地震或强降雨等作用, 极有可能再次复活下滑。研究成果可为该类滑坡的防治预警提供理论依据。      

位移-应力协同分析在新近纪软岩质滑坡监测中的应用——以陕西宝鸡市北坡滑坡为例

强降雨可诱发新近纪软岩质滑坡滑移变形。1955年至今,降雨在陕西宝鸡诱发超过十起大型滑坡灾害。2011年9月19日,宝鸡市区72 h内的降雨量达到332 mm,北坡金鼎寺、簸箕山与高家崖滑坡出现裂缝,威胁市区居民安全。为分析滑坡的变形机制与降雨触发的滑体内地下水位的波动关系,2012—2015年,开展了降雨量、地下水位、孔隙水压力、滑坡应力与位移等物理量的实时监测,统计分析了它们的频率、活动强度及累积变化规律,提出了滑坡的位移扩展模型。研究显示:(1)地下水的活动会影响新近纪软岩质滑坡的变形,但降雨量、地下水位、孔隙水压力、滑坡体应力与位移等物理量变化机制有差异,地下水位、孔隙水压力呈周期性变化,滑坡体的应力、位移的变化具有累积效应;(2)宝鸡市北坡滑坡运动变形具有蠕变、快速滑移两个阶段。降雨会触发的滑坡体各物理量出现加速变化,地下水位波动幅度为0.27~1m,孔隙水压力的变化幅度为10kPa,滑体浅层的水平应力变化幅度为5.6kPa;(3)在判断降雨能否诱发滑坡快速滑移过程中,既需分析滑体应力、位移变化的累积效应,又需分析新近纪软岩质滑带的摩擦破坏机制。     

三峡库区黄土坡滑坡滑带工程地质特征研究

在宏观分析滑坡地质特征的基础上,结合室内及现场试验对黄土坡滑坡Ⅰ号临江崩滑堆积体滑带土岩性、颗粒成分、矿物成分、微观结构、物理力学特征与崩滑体在水库回水条件下的变形进行分析研究。结果表明,滑带土中黏粒及粉粒含量较高,有明显的深层蠕变磨光面和擦痕,且含有亲水的黏土矿物成分和呈片状结构特征是滑带土在回水作用下易饱水软化的重要条件;滑带土饱水后力学强度降低是导致崩滑体蠕动变形的重要原因。     

三峡库区万州安乐寺滑坡滑带特征

安乐寺滑坡是三峡库区典型的缓倾角红层基岩滑坡, 对其滑带特征进行详细的研究有助于揭示缓倾角红层基岩滑坡的形成机制.宏观地质特征显示, 安乐寺滑坡滑带是侏罗系红层中灰白色泥岩(软弱夹层) 经挤压滑动所形成的, 擦痕指示最后一次滑动方向为100°.通过X射线衍射分析和红外光谱分析表明, 安乐寺滑坡滑带主要矿物成分为蒙脱石、伊利石、长石、石英等; 其特点是蒙脱石含量高, 并且滑动面上的蒙脱石含量高于滑带的蒙脱石含量.经扫描电镜观察, 滑带土微观结构以片状结构与定向排列结构为主; 显微擦痕发育, 并指示滑带曾发生过多次滑动.对滑带土的物理力学性质进行实验研究可知: 滑带土为中等膨胀性粉质粘土, 其抗剪强度低; 且吸水膨胀后, 抗剪强度大大降低.滑带土的这些特殊性质, 为安乐寺滑坡的滑动提供了物质基础.      

黄土高原渭河宝鸡段北岸大型深层滑坡动力学机制研究

为研究渭河盆地黄土塬边大型深层滑坡运动机制,通过对渭河宝鸡段北岸斜坡构造地貌过程解析、滑体地质剖面平衡计算与运动过程的动态数值模拟,结合黏土岩滑动带发育的宏观力学背景、物理结构变化特征与剪切蠕变、滑动力学行为特征研究,确定了渭河北岸大型深层滑坡的几何学、运动学特征,初步揭示了黏土岩质滑带塑性流动挤出的控滑机制。研究表明:①大型深层滑坡的运动变形由后缘向坡脚传递,后缘下降、前缘隆起,整体变形由底部泥岩控制,具有一定的水平位移,是旋转-平移复活式滑坡;②黏土岩滑动带结构损伤形成蠕变变形带,滑动过程中,塑性变形区在滑体下方呈倾斜三角形状,产生塑性流动变形,逆冲向上运动中形成翻卷结构,滑体前缘以流动状态隆起挤出;③黏土岩的塑性流动变形是黏土矿物含量增加、活性增强的结果,滑带土内的粘粒含量(2μm)由初始的17.94%增加到50.22%,蒙脱石的绝对含量从初始的13.19%增加至26.38%,而其比表面积平均由124.55增加至215.08,从而降低滑动带的强度、恶化水理性质,引起滑体剧烈变形,而滑体内赋存的高孔隙水压力可推动滑体滑动。     

基于环剪试验的复活型低速滑坡活动机理

金坪子滑坡是距离金沙江乌东德水电站大坝下游最近的一处巨型滑坡,其Ⅱ区沿底滑带复活后已持续低速蠕滑超过百年,是乌东德水电站枢纽区最大的地质灾害隐患点。为弄清该滑坡复活后的长期低速活动机理以及再次加速蠕变破坏的条件,针对滑带附近土样的力学性质以及特征强度,通过不同剪切速率、不同黏粒含量以及不同应力条件的室内环剪试验进行了测试。研究结果表明,金坪子滑坡Ⅱ区复活后长期低速蠕滑的原因在于滑带土残余强度由初次破坏的负速率效应转变为强度与剪切速率成正比的正速率效应,滑坡的活动是滑带土黏性流变特征的表现。滑坡再次发生加速蠕变破坏需要克服一个比剪切带残余强度略高的峰值强度,否则受滑带土的黏性阻滞效应滑坡将长期处于稳定蠕变的状态。滑坡雨季运动较快的原因是降雨引起滑体容重的小幅度增加,导致低速蠕变活动加快,但不至于进入加速蠕变阶段。     

铁峰山背斜构造控滑机制及斜坡破坏模式

地质构造对于区域地质灾害的形成和分布具有控制性作用,从地质构造出发探究地质灾害空间规律是开展灾害易发性评价的关键。以万州铁峰山背斜为例,在地质构造和滑坡灾害实测的基础上,将背斜构造分为核部(Ⅰ区)、北西翼(Ⅱ区)、南东翼陡立岩层(Ⅲ区)、岩层倾斜过渡段(Ⅳ区)和万州向斜(Ⅴ区)5个区,分析了各区内背斜构造控制下的岩体结构及其控滑机制和斜坡破坏模式。结果表明：(1)Ⅱ区岩层由临近Ⅰ区的陡倾角快速变化为临近河谷区的中缓倾角顺向坡,主要控滑结构为顺层发育的泥质、炭质软弱层,顺层岩质滑坡发育普遍;(2)Ⅰ区次级褶皱和断层发育,层面、断层和节理面的组合控制着平面或楔形体滑动,滑动方向常指向褶皱枢纽方向;(3)Ⅲ区主要结构面构成岩块与母岩的分割面,存在顺坡向次要结构面或地形起伏时,发生滑移或坠落式落石,并发展上部岩块的连锁滑坠;(4)Ⅳ区天然顺向斜坡坡度小于或等于岩层倾角,当公路开挖时极易引发顺层面或软弱夹层的顺层岩质滑坡;(5)Ⅴ区为近水平产出的砂泥岩互层,泥岩软化和风化、砂岩裂隙或拉槽充水是控制近水平地层岩质滑坡和落石倾倒、坠落的主要原因。滑坡受铁峰山背斜宏观构造和局部构造的双重控制,前者影响...     

中等倾角岩层顺向坡滑坡发育特征及形成机制分析——以拖担水库左岸坝肩滑坡为例

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。     

黄土-基岩滑坡滑带土特性及其演化过程

滑坡的演化过程伴随着滑带的形成,故滑带土的物理力学特性在一定程度上决定着滑坡的形成机理和活动趋势。选取延安丁家沟滑坡滑带土为研究对象,通过X射线衍射、电镜扫描、室内实验等手段,对其矿物成分、微观结构、物理特性和力学特性进行研究。结果表明：不同部位滑带土的性质差异明显,前缘滑带土的含水率、天然密度、干密度、黏土矿物、界限含水率以及粒径分布分维值均明显高于后部滑带土;前缘滑带土在任一法向应力作用下均表现为应变软化的剪切特性,而后缘滑带土在低法向应力水平下表现为弱应变软化,在高应力水平下表现为应变稳定。通过前后缘滑带土物理力学特性差异,总结出此类滑坡演化阶段为后缘剪切面形成→剪切面扩展→滑带贯通。     

巨型蠕滑滑坡滑带土特征强度特性试验研究

金坪子滑坡是一个位于金沙江右岸、上距乌东德水电站约900 m、总体积约6.25×108 m3的具有典型蠕滑特点的滑坡。为了进一步弄清控制该滑坡活动模式的内在机理,通过不同黏粒含量下滑带土的反复剪切试验,研究了滑坡滑带土的残余、峰值强度特性,以期为同类滑坡的防护和治理提供参考依据。研究结果显示,随着黏粒含量的增加,滑带土应变软化现象更加明显;而滑带土残余强度、峰值强度随着黏粒含量的增加,呈现非线性降低规律,但降低幅度随正压力的增大而增大;同时,残余内摩擦角、峰值内摩擦角与黏粒含量存在良好线性负相关关系,而残余黏聚力与峰值黏聚力随黏粒含量增加呈波动性增大,但在黏粒含量40%处出现一定降低幅度。关于黏聚力的波动性降低趋势,究其原因可能在于黏粒周围强结合水的分布对滑带土强度特性,尤其是黏聚力存在临界影响。本文数据和结论对金坪子滑坡的防护和治理以及不同粒径下蠕滑滑坡失稳演化进程有重要的借鉴意义。     

渤海辽北地区新生代断裂特征及其演变过程

基于辽北地区三维地震资料和实钻井资料,对盆地结构特征和断裂体系进行精细刻画,并进一步结合区域地球动力学背景,对辽北地区(辽西凹陷北洼、鸳鸯沟洼陷、中央凸起南部倾末端和辽西凸起北部倾末端)新生代的构造演化过程进行了分析总结。结果表明:(1)主干控盆断裂的产状、活动性的变化使得辽北地区的盆地结构沿凹陷轴向自南部到北部存在差异:北部表现为东南断(陷)西北翘(倾)典型的简单半地堑断陷特征,中部受辽西2号断裂和辽西3号断裂控制,发育两个"半地堑",共同构成了多米诺式半地堑系,南部辽西大断层正好切割盆地西部边界,表现为不对称的复杂"地堑"结构。(2)古新世—始新世断裂系统主要由NE向正断层组成,控制了盆地基底构造形态;渐新世则以NNE主干走滑断裂及其派生的次级断裂为主,且在主走滑带发育典型的张性或压性走滑转换构造;新近纪时期断裂体系以一系列次级断裂组合呈雁列式或羽状构造样式呈NNE展布为特征。(3)辽北地区新生代主要经历了三期构造演化阶段,分别是古新世—中始新世的强伸展弱走滑阶段、渐新世的强伸展强走滑阶段和新近纪的弱走滑拗陷阶段。