斜坡震裂变形力学机制初探

 为了深入分析斜坡在地震中的震裂变形破坏形成机制,结合5.12汶川大地震造成的斜坡震裂变形和破坏现象的详细调查,采用有限元数值分析和振动台模拟实验相结合的研究方法,对单面和双面斜坡震裂变形的力学机制进行初步分析,认为地震中地震波的作用,将使坡体应力场出现重大变化,坡体尤其是坡面上将出现量值和方向不断调整变化的反复拉剪作用,是坡体(面)震裂变形甚至破坏的重要原因。分析还认为,拉剪作用有3种表现形式,即初动拉剪加速破裂效应、重复拉剪破坏效应和双坡共剪破裂效应,并结合实例对3种破坏效应进行分析。研究成果为预测震裂斜坡破坏提供了有力参考,也为灾后重建和防灾减灾提供了有力依据。     

陡倾顺层岩质斜坡倾倒变形破坏特征研究

 顺层岩质斜坡是常见的斜坡结构类型之一,对该类斜坡的变形破坏特征以及形成机制研究已较深入,一般认为顺层岩质斜坡的变形破坏以滑移–拉裂、滑移–弯曲(或溃曲)模式为特征。通过系统的文献收集及大量现场调查发现,陡倾顺层岩质斜坡还存在一种典型的变形破坏形式,即倾倒变形。结合具体的陡倾顺层岩质斜坡倾倒变形破坏的实例,详细分析、总结该类斜坡发育的地质环境条件及变形破坏特征,在此基础上结合典型斜坡分析陡倾顺层岩质斜坡倾倒变形是在河谷演化、成坡过程中,岩层在平行坡面的最大主应力作用下由坡脚开始从下至上作悬臂梁弯曲,最终导致岩层根部折断,形成倾倒体;当坡体内折断带的剪应力超过其抗剪强度时,坡体将发生滑动形成滑坡。     

纵横波时差耦合作用的斜坡崩滑效应离散元分析——以北川唐家山滑坡为例

 运用离散元数值模拟技术,对北川唐家山斜坡体在具地域性和空间非均质性的地震纵横波时差耦合作用(同时考虑水平和竖向地震力作用)下产生崩滑破坏的动力全过程进行研究,确定该斜坡体在强震动力作用下产生崩滑破坏的形成机制及主控因素。研究表明：(1) 该斜坡体的初期崩滑破坏是受到地震纵波产生的水平与竖向拉裂耦合作用所致,并以竖向拉裂作用占优,而后期的抛射及运动过程则是受到地震纵横波的耦合作用所致;(2) 地震纵波产生的水平与竖向拉裂耦合作用是触发斜坡体产生初期崩滑破坏的主控因素,而斜坡所处地形(如高程差、沟谷延伸方向)则是促使破坏后的斜坡体形成后续碰撞解体及碎屑流等运动过程的控制诱发因素;(3) 该斜坡体动力响应特征值的放大效应表明,其放大系数值从大到小依次是：竖向加速度＞水平加速度＞竖向速度＞水平速度,该结果与斜坡体发生先期崩滑破坏的形成机制及主控因素相符合,即地震纵波产生的竖向加速度起到了优势破坏作用。以上结论对研究动力耦合条件下的斜坡崩滑效应具有较高的理论和现实价值。     

推移式滑坡渐进破坏机制及稳定性分析

 在现行滑坡稳定分析的基础上,建立推移式滑坡渐进破坏稳定性分析法。在分析滑坡破坏机制的基础上,提出临界状态条块或单元,该临界状态条块或单元处于破坏和峰值应力之前两状态之间,并提出相应的决定方法。提出推移式滑坡2种破坏模式,模式I：整个滑体沿弱面发生推移破坏,模式II：后缘沿弱面发生推移破坏,而前缘局部沿滑体发生剪切破坏;在滑坡破坏控制的研究基础上,提出模式I滑坡破坏受弱面的基本力学特性所控制,对于模式II,滑坡后缘破坏受弱面的基本力学特性所控制,而前缘受滑体的抗剪力学特性所控制,2种破坏模式的临界状态逐步由后缘向前缘移动,也即是滑坡破坏不断地产生新的峰值应力状态和破坏后区状态。对推移式滑坡的变形规律进行研究,提出在滑坡模式I和II渐进破坏全过程中,滑坡破坏面上的每一点的时间与位移关系均会呈现不同的“S”型曲线特征,对于整个滑体而言,滑面上每一点的位移与高度关系曲线,在不同时刻呈现不同的抛物线型特征。分析滑面的位移与时间的关系曲线特征,提出滑面位移与时间的关系曲线呈现3种类型：类型a：I型非稳定时间曲线,类型b：I型稳定时间曲线,类型c：III型稳定时间曲线。研究现行滑坡稳定性系数的计算特点,提出滑坡稳定性计算的综合下滑力–抗滑力、主推力和基于位移变化的方法。研究了滑坡的运动特点,提出了主滑方向的定义,且主滑方向随力和位移的变化而变化。研究有限元滑坡稳定计算的特点,分析引起滑坡有限元法计算不收敛的原因,提出滑坡有限元计算的滑面边界法,其滑面既可以施加理想弹塑性模型边界,计算所得稳定系数可与传统的极限状态稳定计算结果相比较,又可以施加不同的应力–应变模型边界,从而获得真实的应力场和位移场,也可利用各种方法计算相对应的稳定系数;对于滑面确定可以采用各种优选计算和现场勘查方法。提出了各种对应关系图,这些图形有利于理解提出的系统理论。     

复杂水库调度及降雨条件下堆积体滑坡离心试验研究

复杂水库调度是指库水位经历多次上升或下降且速率前后不一致的工况,是工程中常见情况。为研究水库调度和降雨条件下库岸堆积体边坡滑动触发因素、演化规律及失稳机制,以HD库区典型堆积体边坡为原型,自制库水位变动与降雨耦合作用离心试验系统,设计水位上升→水位下降(慢速)→降雨→水位下降(快速)工况,开展离心机模型试验。分析试验全过程中边坡宏观变形、孔隙水压力及土压力变化特征,以探究复杂水库调度及降雨条件下堆积体边坡变形破坏机制。结果表明：水库蓄水阶段边坡变形不易察觉,主要发生边坡底滑面前缘局部坍塌;库水位骤降会诱发边坡产生中下部的分级滑动并带动后缘产生拉裂缝;降雨引起坡表侵蚀及边坡整体下沉,表现出推移式破坏特征;尽管第2次水位骤降速率是第1次的2倍,但边坡变形表现为以前缘局部牵引式下沉为主。     

斜坡稳定性及降雨条件下激发滑坡的试验研究——以蒋家沟流域滑坡堆积角砾土坡地为例

降雨对滑坡的激发作用是个广泛讨论的话题。从决定滑坡稳定性的物质条件、结构条件和影响滑坡稳定性的环境条件及雨强、降雨量、降雨入渗、土体力学性质改变等多个方面阐述降雨对滑坡的作用过程。并进行大型的野外人工降雨激发滑坡试验和室内土工试验 ,试验结果表明粘聚力和内摩擦角与含水率呈线性递减关系 ;降雨激发滑坡是在以降雨为主导因素的多种因素综合作用下发生的复杂过程     

降雨对松散堆积体滑坡稳定性影响探讨——以贵州省沿河土家族自治县为例

降雨是引发滑坡灾害的主要原因之一。通过对沿河土家族自治县具代表性的四个松散堆积体滑坡的分析,认为最大降雨量与滑坡的稳定性系数、滑面倾角均成反比,而滑带土内摩擦角增加时,滑坡启动需要的降雨强度就越大,成正比。其认识与目前该类滑坡的监测数据变化特征总体相吻合。     

安县大茶园斜坡变形机制及稳定性分析

为了研究安县大茶园斜坡的变形机制及稳定性,通过现场调查,分析了斜坡的基本特征、影响因素、变形机制。采用传递系数法,选取三种不同工况进行推力计算,评价了斜坡的稳定性。结果表明：大气降水及地震是大茶园斜坡形成的主要诱发因素,斜坡体在三种工况下均处于稳定状态。     

大型单斜层状基岩滑坡变形特征与失稳机制研究——以重庆石柱县龙井滑坡为例

以重庆石柱县龙井滑坡为例,采用现场调查测绘、卫星遥感解译、无人机航测、工程地质钻探、深部位移监测、现场与室内试验等手段,详细分析该滑坡的变形特征、成因机制以及三维稳定性.该滑坡体积约142.83×104m3,为大型单斜层状岩质滑坡,具有复合性破坏特征.滑坡前后缘高差约50 m,前缘剪出口近陡立临空,为滑坡高位剪出提供了...     

汤屯高速公路顺层岩质边坡变形机制分析及治理对策研究

通过对汤屯高速公路顺层边坡现场工程地质条件的系统调查,首先对边坡的岩体结构类型及其成因机制、结构面与坡面组合特征进行细致研究,在此基础上通过FLAC^3D数值模拟,结合工程地质条件分析,对其变形破坏机制进行深入探讨。研究结果表明,边坡处于滑移弯曲–滑移拉裂复合型滑坡的初始阶段,边坡的变形受层间软弱夹层及岩体结构控制作用明显,坡体中上部块体沿层间软弱夹层产生滑动,受下部岩体约束,在坡体最薄弱部位–开挖面附近产生弯曲变形;受弯曲部位推力作用,第一级边坡碎裂岩体中逐渐产生剪切滑动面,并与弯曲部位岩体中滑移切出面贯通,最终破坏。基于变形机制分析的治理措施将重点放在控制碎裂岩体和潜在剪出口的变形上,监测结果表明,边坡达到稳定性要求。     

三峡库区堆积层滑坡降雨敏感性分析——以万州塘角2号滑坡为例

堆积层滑坡是三峡库区中常见的一类滑坡,大气降雨是滑坡产生的诱发因素。不同的滑坡体因其工程地质条件不同而表现出不同的对降雨敏感性的动态响应规律。本文以三峡库区万州塘角2号滑坡为例,分析其岩土体介质物理力学基本特征、变形破坏机理,在此基础上,采用MSARAM法边坡稳定性计算程序,分析了大气降雨对滑坡稳定性的敏感性问题。研究表明,。在强降雨等诱发因素作用下,稳定性将明显降低,当库区正常蓄水位175m时,该滑坡的启动降雨强度为20mm/d,当库区低水位145m运行时,启动降雨强度为50mm/d。滑坡的防治措施应注重降雨和库水位等诱发因素的影响。     

浙江下山滑坡特征及稳定性分析

新生代玄武岩在浙江省分布广泛,玄武岩台地型区滑坡是浙江省的重要滑坡类型之一,危害性很大。下山滑坡是浙江省迄今为止发生的最大滑坡,具有玄武岩台地型区滑坡的典型特征。用有限元方法对下山滑坡3条剖面的深部和浅部滑面进行数值模拟分析;应用蠕变模型对滑坡位移进行模拟;采用极限平衡法对滑坡在最高水位、常水位、枯水位时的稳定性进行定量评价,并使用滑坡监测资料进行验证。结果表明:(1)滑坡处于蠕滑状态;(2)降雨及地下水是造成下山滑坡产生滑移的主要因素;(3)滑坡治理中应以排水工程作为核心措施。     

地下采掘诱发斜坡失稳破坏机制研究——以武隆鸡尾山崩滑为例

对国内外地下采掘诱发山体崩滑案例与研究现状进行详细归纳,系统总结此类地质灾害发生的主要特点。为进一步加深对采动滑坡机制的认识,以重庆武隆鸡尾山崩滑灾害为例,采用基于连续介质的离散元方法,建立鸡尾山崩滑体大型三维数值模型,借助GPU高性能加速计算技术,再现滑坡体在地下采掘作用下的失稳破坏过程,研究地下采掘对坡体应力场和位移场的影响,分析崩滑体的形成机制与运动规律。研究结果表明：鸡尾山崩滑体的发生过程为“前缘关键块体外侧局部崩塌→后缘坡体整体滑动→岩溶带剪断突破失稳”,并从应力和变形的角度对这一失稳模式进行精细分析,认为地下采掘是导致鸡尾山崩滑发生的主要诱发因素。     

斜倾厚层山体滑坡视向滑动机制研究——以重庆武隆鸡尾山滑坡为例

 以武隆鸡尾山滑坡为例,通过地质条件、采矿扰动等分析,运用FLAC3D模拟,研究在重力、岩溶、底部采矿活动等因素下山体的变形破坏特征,认为斜倾厚层山体滑坡视向滑动应具备5个条件：(1) 层状块裂结构,滑坡体被多组不连续面切割,呈积木块体,离散性好;(2) 山体倾向阻挡,受下部稳定山体阻挡,迫使滑坡体沿真倾角方向顺层滑动偏转为视倾角方向滑动;(3) 临空视向剪出,滑坡体视倾角方向斜坡被河流、沟谷深切,为滑坡体提供了转向滑动的临空面;(4) 驱动块体下滑,山体后部的积木块体沿软弱层面长期蠕动,抗剪强度由峰值逐渐趋向残余值,下滑力逐渐增加;(5) 关键块体阻滑,下滑驱动块体沿视倾角方向滑动前缘存在一相对稳定的块体,随下滑推力增大和内部强度降低,沿损伤带瞬时脆性剪断,形成整体滑动,因此,对这类斜倾层状结构的山体地质灾害的监测和防治必须以前缘阻滑的关键块体为重点。在此类斜倾厚层山体中,矿层大都位于滑带100 m之下,因此,采矿活动主要通过应力环境的调整和层状块裂岩体的差异沉降2种方式对滑坡构成扰动。     

库水位下降诱发的特大型顺层岩质滑坡变形特征与诱发机制

通过三峡库区旧县坪滑坡2016年6月?2018年8月的GNSS监测数据,采取多因素综合过程分析和定量分析手段,分析了滑坡变形在库水位7个不同变化过程下的响应特征和诱发机制.研究表明:(1)库水位下降是旧县坪滑坡位移变形的主要诱发因素,一般情况下,库水位下降速率越大,滑坡稳定性越差:库水位快速下降期间(＞0.4 m/d)...     

强降雨诱发作用下岩溶山体滑坡机制研究——以关岭滑坡为例

强降雨引起的岩溶地下水升降波动对我国西南岩溶山区的大型滑坡具有重要影响。为了明确的强降雨诱发作用下岩溶山体滑坡的机制,以关岭滑坡为例,结合现场野外调查,岩溶发育现象以及渗流场特征分析了关岭滑坡的成因机制。研究发现：在强降雨条件下,滑源区后部强烈的侧向补给抬高了地下水位,于基岩裂隙水区的坡体内形成高压水头,并作用于滑源区内的潜在软弱结构面上诱发了滑坡失稳,由此提出“岩溶山区二元岩体结构滑坡”的失稳模式。通过山体内地下水位线解析解耦合剩余推力法分析了多工况下滑体的稳定性,理论计算结果显示：岩溶管道介质的平均直径以及降雨强度对坡体稳定性有较大影响。当岩溶管道平均直径取值在0.15 m及以上时,坡体会于极端降雨工况下发生失稳。推导的岩溶山体地下水位线计算公式及稳定性分析方法可为岩溶山体滑坡的稳定性评价和防治工程提供有益参考。     

顺层滑移路堑边坡的变形机制分析及治理

结合边坡工程地质条件和岩体结构特征,对顺层滑移路堑边坡的变形机制进行了较全面的分析,提出了满足工程需要的综合治理方法,指出其研究成果对类似工程具有指导意义.     

碎石土滑坡变形解体破坏机制及稳定性研究

为总结碎石土滑坡的一般发育规律,分析碎石土滑坡的稳定性,揭示碎石土滑坡变形解体破坏的机制、碎石土古滑坡复活破坏主要机制和其主要诱发因素,通过资料搜集整理和分析、现场工程地质调查与勘探、现场测试与监测和室内外的物理力学试验,以地貌学、系统工程学观点,采用数理统计分析法、不平衡推力法、大变形弹塑性有限元算法、弹塑性有限元接触算法,运用非线性科学的尖点突变理论和碎石土边坡地下水管网状排泄系统的理论,系统研究碎石土滑坡的发育规律,分析滑坡体位移与降雨量以及滑坡稳定性系数与滑体饱水面积比、滑面岩土体抗剪强度参数之间的相关关系,建立碎石土滑坡位移与降雨量的通用统计模型和强降雨作用下浅层滑坡的尖点突变模型,分析降雨对碎石土滑坡稳定性的影响,揭示碎石土滑坡变形解体破坏机制以及碎石土古滑坡复活破坏机制和诱发因素,并提出碎石土滑坡稳定性分析方法.研究取得以下主要成果:(1) 碎石土自然边坡地下水排泄的管网系统发育,地下水的渗流具有很大的不均匀性和集中渗流的特性;碎石土滑坡的变形破坏是一个缓慢的发展过程;降雨(特别是强降雨)是碎石土滑坡的主要触发因素.(2) 分别对典型浅层和中层松散土质滑坡坡体位移、降雨量进行指数模型和幂函数模型的非线性回归分析和比较,发现浅层和中层松散土质滑坡坡体位移与降雨量相关关系一般服从幂函数分布规律.研究表明,滑坡稳定性系数与滑体饱水面积比的关系服从线性分布,滑坡稳定性系数随滑体的饱水面积比增大而减小.影响碎石土滑坡稳定性主要因素的敏感性分析结果表明,各种因素按敏感度从大到小排列,依次为滑面岩土体内摩擦角、地形坡度、滑体饱水面积比和滑面岩土体的黏聚力.(3) 提出采用不分离接触弹塑性有限元强度折减法分析顺层滑坡的稳定性和计算滑坡稳定性系数的新方法.结合工程实例分析表明,采用该方法分析顺层滑坡的稳定性可以更加逼真地反映滑坡变形、解体和破坏的实际情况. (4) 采用大变形弹塑性有限元极限塑性应变分析法确定碎石土滑坡的滑动面,并根据极限状态下塑性应变值的大小确定滑面不同抗剪强度取值段,提出全面考虑滑面上岩土体抗剪强度不同发挥程度的不平衡推力法,并通过实例分析表明该方法能更加精确地计算碎石土滑坡的稳定性系数和分析滑坡的稳定性,并更加真实地反映滑坡所处的实际状态.(5) 采用三维弹塑性接触有限元强度折减法计算碎石土滑坡的整体稳定性系数和分析滑坡稳定性及其变形解体破坏过程,揭示碎石土滑坡变形解体破坏的机制.结果表明,采用该方法可以考虑滑坡体的空间效应,更好地反映碎石土滑坡所处的实际状态及滑坡的滑动过程.提出利用三维弹塑性接触有限元算法的计算结果计算三维斜坡中任意剖面对应的边坡稳定性系数的方法,并与不平衡推力法和二维接触弹塑性有限元强度折减法计算滑坡稳定性系数的结果进行比较表明,新方法更适合分析碎石土滑坡的稳定性.(6) 结合工程实践,对降雨作用下碎石土滑坡的变形解体破坏过程进行分析,揭示降雨作用下碎石土滑坡变形解体破坏的主要机制和一般的力学机制,同时研究结果表明强降雨和长时间一定强度的连续降雨或强降雨分别是浅层碎石土滑坡和中深层碎石土滑坡发生失稳的主要触发因素.另外,提出采用滑体饱水面积比的等效抗剪强度的二维或三维弹塑性接触有限元算法与不平衡推力法相结合模拟分析降雨对碎石土滑坡稳定性影响的方法.并对碎石土古滑坡复活破坏过程和稳定性进行分析,揭示降雨作用下碎石土古滑坡复活破坏的主要机制和长时间一定强度的连续降雨或强降雨是碎石土古滑坡失稳复活的主要触发因素.同时,研究结果表明采用三维大变形弹塑性接触有限元算法分析碎石土古滑坡的稳定性,可以考虑滑坡体的空间效应,使分析结果更加准确.(7) 根据已有坡体滑动位移与降雨量的相关数据,建立一个强降雨作用下浅层滑坡的尖点突变模型,揭示强降雨作用下浅层滑坡突发失稳的破坏机制和强降雨是浅层滑坡最关键的触发因素和影响浅层滑坡稳定性系数大小的最主要外部因素.同时,根据建立的尖点突变模型,揭示少数浅层滑坡在强降雨过后突发失稳的滞后原因.     

硬岩中倾顺层边坡变形特征和破坏机制分析

 由于线路设计的走向总体上平行于褶皱轴线方向，沪蓉西高速公路湖北省宜昌—恩施段遇到大量的顺层路堑边坡。在全部的顺层边坡中，岩层倾角为20°～60°的硬岩中倾顺层边坡占顺层边坡总量的30%，其稳定性问题和处治措施问题对于高速公路建设尤为重要。通过古树屋滑坡在滑坡起动之后全面的变形监测，分析硬岩中倾顺层边坡的变形特征。在此基础上，进一步研究该类边坡的失稳原因和破坏机制。研究结果显示，由于长期的风化、溶蚀、构造作用和坡体自重应力作用下，在一定深度范围内岩体节理和层面的泥质充填物的存在，抗剪强度的大幅度降低，是硬岩中倾顺层边坡产生滑动的控制性影响因素。对硬岩中倾顺层边坡的研究可以为湖北沪蓉西高速公路宜昌—恩施段的硬岩中倾顺层边坡顺层边坡和其他类似工程的稳定性评价及处治提供依据或参考。