岷江叠溪巨型古滑坡研究

四川省叠溪区域地质构造复杂、地震频发,沿岷江发育有大量古(老)滑坡及堵江灾害,特别是晚更新世晚期发生了一次大型滑坡堵江事件,形成了流域内规模最大的古堰塞湖—叠溪古堰塞湖,受到国内外学者的广泛关注.本文结合野外详细调查、无人机及LiDAR测绘、地貌分析、地球物探等多种技术手段,从"空—陆—地"三个视角剖析叠溪古滑坡,揭示古滑坡的地质、地貌和堆积体内部结构特征,确定了叠溪古滑坡的位置与规模,并讨论了其对区域地质环境的长期影响效应.研究结果表明,叠溪古滑坡为一巨型顺层岩质滑坡,源于岷江左岸的高陡岩壁,滑坡体方量达到1400～2000×106 m3.位于岷江右岸的平台上可见特殊的洼地凹陷,结合密度电阻率法对坡体内部结构的反演结果,发现叠溪古滑坡坝不仅完全堵塞岷江主河道,同时还阻碍了支沟流域,形成了沿汇流方向的低电阻率通道.叠溪古滑坡坝存活了约1.5万年,随后逐渐溃决,反映了构造活跃山区滑坡堵江链式灾害对山区地貌演化的长期作用.     

武隆鸡尾山滑坡滑带软岩微观结构与流变特性

利用理学DMAX-3C衍射仪(CuKa,Ni滤光)、偏光显微镜、扫描电镜(SEM)、岩石直接剪切蠕变试验系统等对武隆鸡尾山滑坡滑带软岩进行矿物成分、岩性鉴定并分析构造和组分,自然风干和饱水后两种状况的显微结构观察,并对其流变特性进行试验研究。其结果为:软弱带方解石含量占68%、有机质13%、滑石9%、蒙脱石5%、石英4%、白云石1%,滑动面的镜面物质没有变化。显微结构测试结果表明:自然风干后在扫描电镜下,样品中出现大量的线型擦痕、微孔隙和微裂隙,粘土矿物呈定向排列。充分饱水后试样出现新的微裂纹,并有扩张现象,孔隙明显增大,也较好的吻合了该滑坡滑动的一些基本事实。对直剪流变试验与快剪试验获得的抗剪强度参数相比较发现,前者的长期抗剪强度有显著降低,摩擦系数降低31.53%,凝聚力降低37.61%,且凝聚力对剪切流变特性的影响高于内摩擦系数。这些试验结果与野外对滑坡的调查结果相吻合,促进了对滑坡的机理研究;滑带软岩的微观结构及流变力学性质是该滑坡发生蠕滑效应的重要因素。     

2008年汶川大地震小鱼洞地表破裂带精细填图

5·12汶川Mw7.9级地震为罕见的、地壳尺度位移配分于多条平行断裂的板内逆冲走滑型地震。在2条北东走向、近平行的主要地表破裂间,发育北西走向的小鱼洞地表破裂。介绍了对小鱼洞北西向地表破裂的精细填图。小鱼洞地表破裂空间上位于灌县-江油与映秀-北川断裂间,全长约8km,总体走向310°,为南西盘抬升、逆冲兼具左旋走滑性质。地表破裂在南东端走向变化较大,从300~310°变为南北向,并与灌县-江油地表破裂带的磁峰段相连。小鱼洞地表破裂的垂向位错自北西往南东方向递减,北西端陡坎高度最大3.4m,南东端则小于0.2m,衰减梯度约为0.5m/km。左旋走滑位移测量点较少,集中在中段的小鱼洞镇附近,所测最大左旋走滑位移约为2.2m,一般走滑位错与同处垂直位错具有同步变化的特征。小鱼洞断裂近地表的倾角较缓,为30°±15°。结合已有地貌、地球物理和地质研究结果,提出小鱼洞断裂是向下与灌县-江油断裂交会的侧向断坡,位于映秀-北川断裂中南段间的断面倾角差异的撕裂部位,连接映秀-北川和灌县-江油断裂。在运动学上,认为小鱼洞断裂是以斜向断坡为几何形态的撕裂断裂,调节了北东走向的主断裂的运动学横向差异。小鱼洞断裂上的同震位移矢量与N70°、80°E的区域主压应力场方向匹配。这一方向与龙门山高原边界斜交。     

超固结粉质黏土快速大剪切力学特性

本文借助于先进的多功能大型高速高压环剪试验机,通过进行不同应力历史、剪切速度和正应力等条件下的系列试验,对吉林长春地区广泛分布的超固结粉质黏土在快速大剪切位移条件下的力学响应特性进行了试验研究。试验结果显示,前期固结历史和剪切速度不仅对超固结粉质黏土的抗剪强度变化具有显著的影响作用,并且对于其峰后应变软化亦产生明显的影响。在相同剪切速率和正应力条件下,前期固结压力越大,其峰值强度和残余强度值越大。不同剪切速度下的试验结果表明,在具有相同应力历史的条件下,峰值强度和峰后应力降低随着剪切速度的增大而增大。剪切速度越快越有利于土应变软化的产生以及剪切面的形成。在快速大剪切条件下对长春地区超固结粉质黏土抗剪强度变化起主要作用的是剪切过程中土体结构的变化和剪切面的生成,而剪切过程中孔隙水的作用并不显著。     

地震动力作用触发的斜坡崩滑高差效应研究

运用岩石动三轴剪切试验及有限差分数值试验技术,对地震动力作用触发的斜坡崩滑破坏时的坡体力学特征值空间变化规律进行了研究。研究表明:(1)地震动力作用触发的斜坡体崩滑破坏具有显著的"高差"效应,即斜坡体先期崩滑破坏大多起始于坡肩部位;(2)斜坡体临界破坏应变有随坡体微元埋深减小而减小的趋势,临界破坏应变小和坡肩地震峰值加速度的优势放大双重因素导致坡肩部位优先发生先期破坏;(3)斜坡体动态抗剪强度有随坡体微元埋深减小而减小的趋势,临界动态抗剪强度低和坡肩地震峰值加速度的优势放大双重因素导致坡肩部位优先发生先期破坏。     

边坡渐进破坏的动态强度折减法研究

边破的变形破坏是量变积累到质变的渐进发生过程,由坡体内部潜在滑动面的逐渐破损并扩展至整体滑面。基于强度折减法思想,提出模拟边坡渐进破坏的动态强度折减法。该方法利用屈服接近度指标YAI确定边坡的破损区域,将YAI<0.2的区域定为破损区,通过不断动态折减局部破损坡体的强度参数,使边坡潜在滑动面渐进演化至贯通,边坡达到极限平衡状态。算例计算表明,该方法可有效解决强度折减法中折减范围的问题,克服整体强度折减法破损区过大的缺陷,获得的位移变化趋势与破损区演化过程也具有良好的一致性。动态强度折减法真实再现了边坡渐进失稳过程,为强度折减法更有效地应用于边坡稳定性定量评价提供有效途径。     

高岭土一维增湿的湿陷-流变分析方法研究

塑性单元体与黏性单元体并联之后再与弹性单元体串联即构成三要素模型,其各单元体都具有非线性本构关系。通过考虑增湿过程中饱和度对三要素模型中的黏性单元体和塑性单元体的影响,建立了弹-塑-黏性与湿陷性耦合的湿陷流变本构模型。湿陷对塑性单元体的影响表现为应变不变条件下屈服应力的降低;而对黏性单元体的影响表现为速率敏感系数的升高。两种影响可以通过试验确定。以此模型为基础,分析了高岭土的单轴压缩固结试验中的湿陷-流变变形,提出了一种湿陷-流变分析方法。试验中,在干燥条件下观测了蠕变;在增湿过程中观测了湿陷。试验中对含水量的测量精度高。理论所得含水率-应变-时间关系与实测结果接近,并区分了增湿过程中的湿陷和干燥条件下的蠕变,证明了本方法的有效性。     

地震动参数对斜坡加速度动力响应规律的影响

2008年‘5.12’汶川大地震诱发斜坡地质灾害在空间分布上表现出了明显的高程效应和岩性效应。本文采用上硬下软和上软下硬两种典型岩性组合斜坡模型,完成了1:100比尺的振动台试验。文中重点分析了地震波类型(频谱)、激振方向和地震动三参数对斜坡模型水平向加速度动力响应规律的影响。分析结果表明:(1)水平单向激振时,15Hz正弦波和汶川地震波作用下的高程放大效应主要体现在斜坡模型中上段,两者在上软下硬组合斜坡模型中产生了近乎相同的水平向加速度动力响应规律,原因主要在于两者的卓越频率接近。(2)模型对合成向汶川地震波的放大作用依次超过单向水平向和竖直向汶川波的作用,且合成向与水平单向汶川地震波的作用规律基本相同。(3)随着振动强度增加,模型对低频波的放大作用增强。(4)在合成向汶川地震动作用下,随着振动强度增加,模型各高程处的水平向加速度峰值(PGA)逐渐增加,其相应的放大系数在模型中上段逐渐降低至2.0以下,最终趋于平缓,表明模型沿高程向的放大效应逐渐减弱。此外,各参数对模型的水平向加速度响应因模型自身的岩性组合结构而异,随着振动强度增加,上硬下软斜坡模型中上部的水平向速度响应值基本保持在1.0～2.7倍于上软下硬斜坡模型中上部的水平向加速度响应值这一水平。     

工程岩爆灾害判别的RBF-AR耦合模型

岩爆是深部高地应力区地下岩体工程中的主要工程地质灾害之一,其发生及烈度预测是一个复杂的不确定系统问题。为了有效预测和判别深部工程岩爆灾害,在总体考虑岩爆各影响因素的基础上,选取地下工程中岩体完整性指数、岩石单轴抗压强度、岩石单轴抗拉强度、围岩最大切向应力、围岩抗压强度与其抗拉强度的比值、围岩切向应力与围岩抗压强度比值、弹性能量指数、岩爆倾向性指数作为岩爆预测的评判指标,提出了一种基于非线性参数优化的RBF-AR岩爆预测模型。在终南山隧道竖井岩爆判别中,利用RBF-AR法进行计算,计算结果与实际情况完全一致,表明该模型在岩爆预测中的可行性和有效性。     

地震动强度对斜坡加速度动力响应规律的影响

依托大型振动台试验成果,采用加速度响应峰值PGA及其放大系数相结合的分析方法,系统地探讨了上硬、下软和上软、下硬两种岩性组合结构斜坡模型,分别在正弦波和天然地震波作用下坡面各高程点的水平向和竖直向加速度响应随震动强度增大的变化规律。试验结果分析表明：①在天然波作用下两斜坡模型的水平向和竖直向PGA均随震动强度增大而增大,而放大系数则随震动强度增大到一定程度时,逐渐减小并趋于稳定;②在正弦波作用下两斜坡模型的水平向和竖直向PGA亦随震动强度增大而增大,然而竖直向PGA放大系数随震动强度增大亦有所增大,说明竖直向加速度响应表现出了相对于水平向响应较弱的非线性特征;③在水平向和竖直向地震力作用下加速度响应沿高程表现出的放大效应分别体现在斜坡模型的上段和下段。此外,斜坡模型的加速度响应沿坡面在坡脚、坡中和坡肩等特殊部位出现了多个极值区;④在水平向地震力作用下低频的地震波作用要强于高频地震波,且加速度在上硬、下软岩性组合结构斜坡模型中的响应要强于上软、下硬岩性组合斜坡模型;在竖直向地震力作用下则呈现相反结果。其研究结果对高地震风险山区的防震减灾及灾后重建都具有指导和借鉴意义。