贵州开阳磷矿山体崩塌形成机理与数值模拟

近年来,开阳磷矿区内地质环境和生态环境急剧恶化,山体崩塌等地质灾害频发。本文以开阳磷矿某崩塌为例,利用三维有限元软件MIDAS/GTS模拟地下采矿对斜坡变形的影响关系,分析崩塌的形成机理。研究结果表明地下采矿将会引起坡体产生差异沉降和应力集中,是形成该崩塌的决定性因素。结合地质分析将崩塌的发展过程分为:地下采矿-坡体应力调整-坡表差异沉降-结构面J1错动开裂-结构面J2剪断贯通-坡体失稳等6个阶段。     

青藏铁路设兴村段崩塌特征分析与运动学模拟

西藏拉萨—羊八井段建有青藏铁路、京拉公路(G109)、京藏高速(G6)三大重要交通工程和大量输电线路。然而,该区段山高坡陡,崩塌灾害频发,给交通和输电的安全运营带来极大的威胁。现阶段对崩塌灾害的分析与预测多是基于地形剖面的二维方法,限制了崩塌块石的运动方向,难以对崩塌的影响范围进行有效的评估。鉴于此,作者借助现场调查、基于无人机航摄的高精度三维地表形貌建模、崩塌运动的三维数值模拟等方法,以青藏铁路设兴村段崩塌为例,分析了历史崩塌块石分布、岩体结构面产状和危岩区特征,并进行了崩塌块石的运动学模拟。通过模拟获得了崩塌的影响范围和到达概率、优势运动路径以及优势运动路径下危岩区块石距坡面的高度和动能,结果表明危岩区的崩塌块石主要威胁输电线路和京拉公路,对青藏铁路和京藏高速无影响。相关模拟结果还对于崩塌防护范围、高度和强度的确定具有指导意义。     

危岩体精细调查与崩塌过程三维场景模拟——以西南某水电站高边坡为例

西南山区水电站两侧陡峻边坡发育有大量危岩体,危岩体滚动滑落、崩塌掉块等现象给电站的大坝、主要建筑物、厂房、道路、支护边坡等的正常运营带来了很大影响。现阶段针对危岩崩塌灾害的预测和防护多是忽略危岩体空间几何形状的二维Rockfall方法和人为截取优势剖面,但实际落石为三维运动,其威胁区域为一个地理上的三维空间。鉴于此,以西南某水电站危岩体隐患排查结果为基础,采用现场调查,机载LiDAR遥感测量技术和无人机倾斜摄影技术,获取研究区高精度的激光雷达点云数据,构建精细危岩体模型和真实三维实景模型,进行历史崩塌落石分布特征、岩体结构产状及崩塌源区危岩体特征和危岩体失稳模式的分析,结合Unity3D三维落石分析方法进行危岩崩落后的运动特征模拟,实现危岩崩落的运动路径及在不同位置上的弹跳高度、冲击能量和滚落区域等参数的获取。结果表明：水电站右岸危岩区块一典型危岩体的弹跳高度最大可达7.92 m,影响范围约145 m,多滚落至大坝,已设置多级被动防护网,不会对电厂内重要设施构成威胁,右岸危岩区块二发育的危岩体崩落后,落石影响范围约为120 m,部分落石会沿着公路护坡滚动到道路上,可能威胁交通要道;左岸...     

震裂-滑移式崩塌形成机制及变形规律研究

以四川省S303线卧龙至巴郎山段K70+340～K70+388处崩塌为研究对象,采用地质力学分析和UDEC离散元模拟相结合的方法,揭示了震裂-滑移式崩塌形成机制及其变形破坏规律。结果表明：该类型崩塌主要发生在有陡倾结构面的顺层岩质斜坡;地震波对斜坡岩体主要为拉剪破坏,并呈现出坡顶和坡面处拉应力大于坡体内部的规律;地震力对斜坡的影响表现出顶部较下部、坡面较坡内变形快、变形量大的特点;随地震波加速度的幅值的增大,斜坡动力响应也越强烈,崩塌体的位移也越大;震裂破坏过程可以归纳为6个阶段,即（1）地震作用下岩体的损伤和拉张裂缝的形成;（2）拉张裂缝的拓展和软弱滑移面的贯通;（3）崩塌体整体震散和局部岩块的滑移;（4）局部岩块失稳,产生岩体的坠落、弹射、抛射和滚落现象;（5）岩体整体产生坠落、弹射、抛射和滚落;（6）崩塌体趋于稳定。该问题的研究不仅可以为地质灾害的分析提供新方法,而且对震区防灾、减灾具有一定的指导意义。     

震裂滑移式崩塌运动特征分析: 以宝兴县张家沟2#崩塌为例

土质崩塌是一种危险性极高且广泛分布的地质灾害,是当前地质灾害领域研究的热点问题。近年来阿克苏地区一带土质崩塌灾害发灾频率显著上升,尤其是以温宿县卡坡区域为中心的土质崩塌群最为典型,由于该区域受地形地貌、复杂地层、侵蚀作用等影响,至今仍存在众多崩塌隐患点,严重威胁周边居民的生命财产安全。本研究以温宿县卡坡崩塌群为研究对象,通过野外调查、收集资料、理论分析等手段,阐述了卡坡崩塌群地质灾害的基本特征和类型,深入剖析其影响因素及形成机理,对失稳模式过程进行归纳总结,并根据崩塌失稳过程的演化关系,总结灾害的启动规律与演化模式。研究结果表明,卡坡崩塌群的形成是多因素相耦合的结果,其中土体自身性质和降雨是最重要的影响因素;研究区崩塌多以倾倒式为主,针对该类型的运动失稳模式,本文从节理裂隙发育、降雨入渗、坡脚凹腔破坏和土体强度变化等多角度出发,将研究区倾倒式崩塌的失稳演化过程归纳为“节理裂隙-凹腔发育阶段→水-节理面作用阶段→危岩体沿支撑点的倾倒运动阶段→崩塌体的失稳堆积阶段”4个过程。本文的研究成果能为该地区及类似土质崩塌的形成机理和失稳规律的系统性研究提供借鉴意义和理论支撑。     

汶川地震引发高速远程滑坡运动机理数值模拟研究——以谢家店子滑坡为例

针对汶川地震引发的谢家店子滑坡,在现场调查分析的基础上,建立了二维离散元数值模拟模型,采用2D-Block软件对其进行了全过程的数值模拟研究,并通过对跟踪块体的深入分析,研究了相应地质体在不同阶段下的运动特征。模拟结果表明,谢家店子滑坡经历了剧动启程抛掷阶段、快速撞击飞行阶段、铲刮减速碎屑流阶段及堆积掩埋阶段。为了揭示地震引发高速滑坡的发生规律,分别研究了地震震级、斜坡地形和斜坡上岩块的尺寸对高速滑坡启动和运动过程的影响规律。地震震级对边坡的启动、变形、破坏和运动有很大的影响,地震震级越大,滑体启动的加速度和速度也就越大,从而易形成高速远程滑坡。斜坡体本身的地形地貌对滑体运动也有较大影响。在震级和岩石力学参数一定的条件下,斜坡上岩块的大小对其启动、变形和运动过程有一定影响,随着岩块的增大,滑体运动的每个阶段历时都在减小,但当岩体十分破碎时,滑体虽然能够运动,但是很难发生抛掷。将地震滑坡的启动机理概括为积累变形效应、振荡启程效应和振荡加速效应。     

新疆维吾尔自治区乌恰县康苏红层崩塌运动学特征研究

以新疆维吾尔自治区乌恰县康苏红层崩塌为例, 基于DAN-W运动学模型进行了红层崩塌碎屑流空间预测评价, 同时根据无人机航拍图和野外地质现场调查, 结合崩塌研究区的工程地质要素, 分析该崩塌的形成特征和失稳模式。结果表明:该崩塌为拉裂式崩塌, 主要受危岩体岩性组合和坡体结构面组合控制, 其孕灾模式为差异风化阶段→岩体结构变形破坏阶段→悬挑危岩阶段→崩塌失稳落下阶段, 具有典型的碎屑流运动特征。同时利用动力学模型软件DAN-W对该崩塌碎屑流的运动过程进行计算, 得到崩塌碎屑流的运动时长约为50 s, 堆积体平均厚度达到2 m, 最大速度为11.5 m·s-1, 冲击最远距离达到315 m, 与实际情况相符。表明DAN-W模型可以用来分析红层崩塌碎屑流的动力学灾害效应, 为红层地区类似的潜在崩塌碎屑流灾害的形成特征和运动效应分析提供借鉴。     

缓倾红层地区岩质崩塌基本特征及成因机理初步分析——以四川洪雅铁匠湾崩塌为例CSCD

红层区常发育缓倾角岩质边坡,因其软硬相间的岩性组合,地质灾害频发,灾害严重。基于光学卫星遥感、无人机航空摄影测量、现场调查等天空地一体化的技术手段,以2021年4月5日发生的四川洪雅铁匠湾缓倾角红层岩质崩塌为研究对象,探讨了崩塌的基本特征和成因机理,分析了铁匠湾陡崖区崩塌灾害发展趋势,以期为红层区类似灾害的研究提供资料支撑。结果表明:铁匠湾崩塌可分为主崩塌区和崩塌影响区两个区域,其中主崩塌区包括崩源区1处、铲刮区1处、堆积区1处、流水二次搬运堆积区1处,崩塌影响区包括潜在崩源区1处、扰动变形区5处。崩塌源区具有“上硬下软”的岩石组合,岩体发育两组近于垂直的优势结构面,2013年已表现出变形迹象,在降雨、温差的持续作用下导致源区危岩体的最终失稳垮塌,巨大的冲击力作用于危岩体下方的老崩塌堆积体和基岩,引起崩塌-碎屑流灾害链。在光学遥感影像解译和野外调查的基础上,认为铁匠湾崩塌存在二次崩塌的风险,在崩塌邻区识别出类似崩塌隐患点6处,建议采用无人机、机载LiDAR等技术手段开展铁匠湾陡崖区崩塌隐患的早期识别与持续监测。     

中国北方季节性冰冻河流岸滩崩塌数值模拟——以松花江为例

季节性冰冻河流（季冻区河流）受水动力-冻胀/冻融耦合作用,岸滩崩塌机理复杂,且对河道演变具有重要影响。通过建立水动力-冻胀/冻融耦合作用岸滩崩塌力学模式,以中国东北地区松花江干流大顶子山航电枢纽下游近坝段为例,开展季冻区河流岸滩崩塌及河道演变的三维数值模拟分析。研究结果表明:岸滩坡脚侧蚀主要由水力冲刷所控制,冻胀作用使岸滩开裂深度增加,冻融过程则会使岸坡土体力学强度降低,影响岸滩稳定;岸滩崩塌对季冻区天然河流演变具有显著影响,考虑岸滩崩塌的模拟结果与天然实测结果基本吻合,可较好地模拟河床冲淤、岸滩崩塌所引起的河道演变过程。研究成果可为季冻区河流岸滩崩塌及河道演变的深入研究提供技术支撑。     

强降雨条件下岩质边坡倾倒崩塌破坏机理——以鄂西赵家岩崩塌为例

我国鄂西地区山多且陡、岩溶发育、雨量充沛,强降雨作用下崩塌地质灾害频发,研究该区域岩质边坡崩塌倾倒破坏机理对该区域的灾害防治具有重要意义。以该区具有典型代表意义的赵家岩崩塌为研究对象,通过实地勘测,工程地质分析,ABAQUS数值模拟分析等手段,对其变形破坏机理进行研究,结果表明:三面临空近直角陡峭的地形地貌、上硬下软的岩性组合是影响崩塌破坏的内在因素;下伏煤层开挖使得岩体下部架空,改变了岩体内部的应力分布并加速了岩体蠕变破坏的发展;节理裂隙发育改造了岩体内部结构,降低了岩体强度,促进了降雨条件下水压力对岩体的作用;强降水作用使得岩体后缘裂隙快速充水,对岩体产生向外的推力,是岩体崩塌倾倒破坏的直接诱因。     

西藏玉龙铜矿崩塌落石运动特征及数值模拟研究

对玉龙铜矿运矿道路区的地形地貌、岩性和地质构造进行调查,获取危岩体的岩体物理力学指标,分析道路两侧的潜在崩塌落石灾害。在对运矿道路两侧边坡地质灾害进行调查的基础上,分析该区的工程地质条件、边坡特征、崩塌落石特点及形成机制。用Rockfall数值软件对落石进行数值模拟,确定落石的运动轨迹、弹跳高度和总动能指标,对防治运矿道路崩塌灾害提供依据。     

藏东南宗坝危岩体崩塌离散元数值分析

崩塌是边坡常见的地质灾害现象,突发性强且危害性大,是工程边坡防灾减灾的重点。文章对藏东南宗坝地区某边坡开展了现场勘查,分析危岩体的发育特征,利用PFC3D软件模拟了危岩体发生失稳后的运动过程。计算结果表明：危岩体失稳后运动特征受地形条件影响较大,落石在坡表滚动、碰撞和跳跃,沿斜坡表面呈散射状向下运动。数值模拟结果初步确定危岩体失稳后的堆积特征,主要威胁范围为坡脚前缘居民区、318公路及帕隆藏布,为防灾减灾工程设计提供参考。     

映汶路高烈度区地震崩塌的发育特征及破坏模式

映秀至汶川公路距“5.12”汶川地震震中最近,地震崩塌灾害最重.经过震后三年的详查,借助航片、3D激光扫描及岩体结构精细描述,对公路沿线典型地震崩塌的斜坡破坏部位、微地貌特征、坡度、坡体结构、岩体结构和地层岩性进行研究,运用DDA对八度区典型斜坡体发生崩塌的破坏机理进行模拟研究.结果表明.崩塌部位受控于岩体结构和基岩强风化层,同时,微地貌与发震断裂的位置关系造成的斜坡放大与地震背坡效应对崩塌影响明显.地震崩塌有拉裂-滑移、震动-溃散、震动-抛射三类破坏模式.     

地震与豪雨作用触发崩塌地形特性——以隘寮溪流域为例

<正>近年来台湾地震及台风豪雨频繁,时常造成地质灾害。"921"地震后,坡地发生崩塌比例明显增加,其后遭遇较大降雨形成的土砂灾害有日益严重趋势。多数学者多认为不同的触发因子对崩塌区位有所影响,地震引发的崩塌多位于凸坡的坡顶,其面积较小;而降雨引发的崩塌则多发生于山腹及边坡坡趾部位,其面积通常较地震引发的崩塌大(洪如江2000;Pierson,1977;Fuchu,1999)。     

基于Flac-3D的盐源县玻璃村滑坡变形破坏机理数值模拟

2018年7月19日凌晨5点40分左右,四川省凉山州盐源县桃子乡玻璃村发生一起特大型滑坡地质灾害,为了查明其变形破坏机理,通过现场调查、室内外试验及数值模拟等方法,在查明滑坡地质背景基础上,对其发育特征进行分析,并基于Flac-3D有限元软件强度折减法计算滑坡天然及饱和工况下的稳定性系数.通过对比分析两种工况下塑性区及...     

5.12汶川地震崩塌滑坡分布特征及影响因子评价——以都江堰至汶川公路沿线为例

以都江堰至汶川公路沿线为研究对象,利用遥感影像解译和野外调查数据,探讨了都汶公路沿线地震崩塌滑坡分布规律,并利用主成分分析,确定了影响地震崩塌滑坡的关键影响因子.结果表明:①地震崩塌滑坡主要分布在坡度为30～65°的坡体上,其崩塌滑坡面积占总面积的82.79%;坡向为东、东南和南坡3个坡向, 其崩塌滑坡面积占总面积的51.32%;其分布的坡面粗糙度多为Ⅰ~Ⅳ级,其崩塌滑坡面积占总面积的84.45%;集中在距主断层距离5～20 km范围内,其崩塌滑坡面积占总面积的56.15%;土地利用类型主要为有林地、灌木林地和疏林地,尤其是灌木林地,三者的崩塌滑坡面积占总面积的89.93%;地层岩性主要为第1、2、3和20类地层岩性组合,其崩塌滑坡面积占总面积的41.34%.②根据主成分分析,坡度和坡面粗糙度对地震崩塌滑坡的贡献最大,是影响地震崩塌滑坡的关键因子,其次是距主断层距离和土地利用,坡向和地层岩性对地震崩塌滑坡的贡献程度较小.     

地下开采作用下反倾上硬下软型斜坡崩塌形成机制研究以贵州开阳磷矿崩塌为例

以贵州开阳磷矿崩塌为例,通过对地质条件、采矿扰动与变形破坏特点的分析,阐明在地下开采作用下,反倾上硬下软型斜坡变形破坏的发展过程,并总结斜坡失稳破坏的3种模式,指出不同类型的破坏变形均以坡顶拉裂为前兆,而斜坡岩体结构特征是产生不同破坏模式的关键控制因素。进一步运用数值模拟与物理模拟方法,分析该类型崩塌的形成机理,认为反倾上硬下软型崩塌的形成具有特定的地质背景,动力条件与诱发因素,崩塌最终可能以急剧破坏的形式出现,但其发生并不是一蹴而就的,是经历了从发生、发展直至破坏的长期过程。从地下开采后采空区顶底板的变形,发展到地表裂缝的产生,崩塌的形成是地表裂缝沿着陡倾结构面追踪发展的过程,并受岩体结构特征的控制最终发生倾倒、突破锁固段剪出或沿中缓倾结构面滑塌。因此,对此类斜坡地质灾害的监测和防治必须把握前兆现象,加强早期识别与预警。     

黄土滑坡形成机理分析——以宁夏彭阳县为例

彭阳县是黄土地区滑坡灾害最为发育的县（市）之一,严重威胁当地群众生命财产安全,阻碍社会、经济发展。本文基于彭阳县地质灾害详细调查资料。首先,对黄土滑坡从规模、形成时代、滑体厚度等方面进行分类统计,结合遥感解译结果和实地调查资料,总结其分布规律;其次,从地形地貌、地层岩性、大气降水、地下水、地表水、人类工程活动的影响等方面分析黄土滑坡的形成条件;最后,采用GEO-SLOPE软件对黄土滑坡与各主要影响因素的关系进行了数值模拟。在此基础上,探讨了彭阳县黄土滑坡的形成机理。     

基于Flac3D和3DEC数值模拟技术的岩体稳定性评价

本文选取神仙居景区内般若道景点坡体为研究对象,利用无人机航拍技术进行复杂地形建模。在结合现场测量的地形地貌、工程地质条件和边坡岩体的破坏现状等基础上,采用Flac3D有限差分数值模拟技术和3DEC离散元数值模拟技术相结合,利用Flac3D对岩体整体稳定性、应力分布和位移变形分布进行模拟分析;使用同一模型,利用3DEC离散元数值模拟技术模拟局部岩体的变形崩塌过程,对岩体局部的稳定性进行模拟分析。结合两者模拟分析的结果,对岩体稳定性进行综合评价,以此增加数值模拟分析的可靠性。数值模拟结果表明,表面破碎的岩体稳定性差,极易崩落,并对般若道处的游路行人安全构成威胁,这一结果和实际调查结果基本一致,建议对该路段进行绕避。     

黄土崩塌破坏模式及离散元数值模拟分析

黄土崩塌是黄土高原区最常见、致灾最为严重的一种地质灾害.首先,从黄土地形地貌、黄土类型及结构、黄土垂直节理、坡脚侵蚀、降雨、人类工程活动等方面分析了黄土崩塌的成因,认为黄土中的垂直节理和坡脚侵蚀作用是造成黄土崩塌的主要原因;其次,通过野外黄土崩塌变形破坏特征及地质现象分析,将黄土崩塌归纳为拉裂-坠落式、拉裂-倾倒式、拉...