基于数值模拟的突发型黄土滑坡运动过程研究——以黑方台陈家8#滑坡为例

甘肃省黑方台地区农业灌溉诱发大量的静态液化型滑坡,此类滑坡失稳前变形迹象小、启动速度快、运移距离远,具有显著的突发特征并严重威胁到当地居民的生命财产安全。目前对突发型滑坡的运动过程,主要集中在定性和半定量研究方面,缺乏合理的定量研究。本文选取黑方台地区典型的陈家8#突发型滑坡,采用Massflow数值模拟软件对该滑坡进行反演,依据滑距及堆积范围吻合率定量判断反演结果的准确度,利用最优的吻合结果来分析滑坡启动后不同时刻的堆积厚度和运动速度,得出如下结论:(1)对于陈家8#滑坡,当内聚力为1000 Pa、内摩擦角为31°、基底液化系数为0. 63时,滑距与堆积范围吻合率分别为0. 94和0. 89,反演获得的滑坡堆积范围与真实堆积非常接近。(2)数值模拟结果显示,滑坡主滑方向的平均厚度约1. 20 m,最大堆积厚度约4. 10 m,反演结果与真实堆积厚度较为吻合,后缘高差与滑距之比为0. 05,体现此类滑坡较强的流态特征。(3)滑坡的运动过程可分为启动加速、稳定加速、减速堆积三个阶段,陈家8#滑坡从启动到最终静止整个过程仅用42 s,最大运动速度介于15 m/s至20. 30 m/s之间,启动加速阶段时间仅占滑坡运动总时间的12. 85%,而减速堆积阶段占滑坡运动总时间的77. 38%,进一步表明其流态特性,体现该类滑坡较强的破坏性。     

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。     

基于三维高密度电法的黄土灌溉水入渗方式研究

灌溉诱发型黄土滑坡是我国西北地区主要地质灾害之一.为研究灌溉水在黄土层中的入渗方式,对位于甘肃省的一处黄土层中无裂隙发育的农业用地进行了灌溉试验,通过人工引水灌溉模拟还原农业灌溉水的入渗过程,利用三维高密度电法对灌溉水的入渗过程进行了表征.其后,通过Res3 Dinv三维处理软件对监测数据进行了多次反演计算,利用Voxler软件平台对黄土灌溉水入渗过程的电法反演数据进行三维可视化处理.试验成果表明,灌溉水在浅层均质黄土层中主要以竖向的"活塞式"运移为主,侧向运移能力较弱.当深度达到5.5～6 m时,深部黄土中含水率几乎不再增加,其入渗方式发生明显变化,即可能由液态水运移转化为水汽运移.通过传感器监测数据及竖井验证,本次三维电法效果较好,证明利用三维高密度电阻率法在黄土地区进行灌溉水入渗方式研究是切实可行的.     

坡底饱和型黄土滑坡离心模拟试验

黄土极具结构性和水敏性,人类活动及自然因素作用下的水致地质灾害备受关注,其中坡底饱和型黄土边坡极易失稳破坏并造成危害。基于离心模拟手段,采用未扰动原状黄土制作模型,自主设计模型后缘渗水装置,模拟坡底饱和型黄土边坡的失稳过程;通过模型顶部视频监测、侧面粒子图像测速（particle image velocimetry,简称PIV）分析、底部孔隙水压力及土压的联合监测手段,分析其失稳破坏特征,并结合现场滑坡演化特征进行验证对比。主要得出以下结论：加速度达80g时,模型底部饱和,前缘出现滑移、后缘发生塌陷及内部湿陷,呈多元破坏形式;模型侧面位移表现为滑移前的表层张拉变形、底部湿陷变形及后缘塌陷前的顶部沉降变形;模型底部高孔隙水压力区分布于大面积滑移和塌陷区域下方,表征了坡底高水位对破坏的影响及底部水渗流的不均匀性;模型滑移破坏与现场滑坡具相同演化进程：坡底饱和-张拉裂缝-后退式小型滑移-水位抬升-后退式大型滑移。研究成果可为原状黄土的模型试验研究思路及原位滑坡的多元破坏机制研究提供借鉴。     

甘肃黑方台陈家８＃静态液化型黄土滑坡变形特征及成因机理

甘肃黑方台为灌溉诱发的静态液化型黄土滑坡发育地区,这类滑坡变形破坏具有明显的突发性,２０１５年黑方台东北侧的陈家８＃ 滑坡发生了３次滑动,在前方沟谷内形成了４．４×１０４ ｍ３ 黄土堆积体。通过野外调查和位移监测,获得了陈家８＃ 静态液化型黄土滑坡的完整变形曲线,其滑坡变形过程可分为前期稳定、匀速变形和加速变形３个阶段,位移具有明显的突发 性,滑前坡体底部饱水黄土的静态液化是诱发滑坡连续发生的原因,而滑坡弧形凹槽产生的汇水作用 是 使３次滑动呈渐进后退式的重要因素。有效的地表变形监测和宏观上地下水渗出规律的识别是预警这类滑坡的重要手段。      

深圳“12·20”滑坡土体渗透性模拟试验研究

2015年12月20日11时40分许,广东省深圳市光明新区红坳村渣土临时受纳场发生一起渣土堆填物特大滑坡事故,滑坡覆盖面积约38.5×104 m2。根据前人对滑坡特征与成因机制的分析成果并结合现场调查可知,堆填物底部饱水形成软弱滑动层是滑坡失稳破坏的主要原因。为了对滑坡堆填物底部饱水的原因进行分析,文章对滑坡土体的渗透性进行了常水头渗透试验与物理模拟试验研究。研究结果表明:深圳“12·20”滑坡土体渗透系数明显大于一般黏土;渗透系数随着初始含水率和干密度的增大均呈指数函数关系,且相关系数分别大于0.96与0.925;在后缘注水的情况下,土体的垂直渗透性大于水平渗透性。     

黑方台浅层黄土渗透特性对比试验研究

位于黄土高原的甘肃黑方台由于常年的农业灌溉导致地下水位抬升诱发了大量黄土滑坡,造成很大损失,研究灌溉水在非饱和黄土中的渗透特性对该地区滑坡的防控具科学指导意义。本论文通过现场双环试验、原状样室内变水头渗透试验、重塑样室内变水头渗透试验,对黑方台黄土的渗透特性进行对比分析,最后通过高密度电法及探井测量进行对比验证。得出以下结论:（1）3类试验方案中非饱和黄土的渗透系数均随着干密度的增大呈线性减小;（2）同一条件下的黄土,双环试验所得渗透系数最大,原状样次之,重塑样最小;干密度越大,3类渗透系数差异性越小;（3）高密度电法验证与双环试验结果最接近,探井验证得出高密度电法在黄土地区的适用性。     

昆明新机场航站区下伏溶洞地基承载力分析

溶洞地基承载力的影响因素众多。溶洞埋深、溶洞直径（跨度）、水平相邻溶洞的间距,竖向相邻溶洞的间距及溶洞断面形态等对地基的承载力影响很大。应用工程地质分析和数值模拟相结合的方法,对昆明新机场下伏溶洞地基承载力进行了分析,得出当单个溶洞埋深大于2倍直径后,上部荷载与下部溶蚀空间的关系较小。当水平相邻溶洞的间距大于1倍跨度以及当竖向相邻溶洞间距大于0．5倍跨度后,可以忽略溶洞对上部荷载的影响。溶蚀率每增加5％,上部最大荷载qmax降低幅度约6％～10％。当跨度大于3倍洞高时,上部最大荷载的降低幅度相对较小,竖向型溶洞所能承受的荷载相对较大。