三段式岩质边坡锁固段破坏试验研究

三段式滑坡是我国西部地区的一种典型岩质滑坡地质灾害,它的稳定性主要受控于锁固段。运用二维地质力学加载系统对三段式滑坡进行物理模拟研究,再现了三段式滑坡蠕滑-拉裂-剪断变形破坏全过程,对锁固段的变形-破坏全过程进行应变监测,从定性和定量的角度对锁固段变形破坏进行了研究分析。结果表明:锁固段的破坏是脆性剪切破坏,锁固段上端的横向应变和下端的纵向应变对锁固段破坏的预测有指导意义。     

侧翼与滑床复合锁固切向层状岩质滑坡动力学机理与稳定性判据

侧翼与滑床复合锁固滑坡是在斜坡渐进性变形过程中，切向层状岩体受特殊的边界条件控制，发生非同步和非均匀的变形而形成的。锁固段岩层的变形与破坏模式可以概化为两个相邻端固定而其余则为自由的多层矩形板结构，在横向荷载和纵向荷载共同作用下所发生的“屈曲．弯曲”变形和临界荷载下的断裂破坏问题。基于Rayleigh-Ritz能量变分法，建立了薄板的弹性挠度-荷载方程，应用塑性极限分析方法，确定板的临界荷载，建立了滑坡稳定性的判据。     

具有蠕变特点滑坡的加速度变化特征及临滑预警指标研究

 具有蠕变特点的滑坡从变形启动到整体滑动破坏这一过程一般要经历初始变形、等速变形和加速变形3个阶段,且不同阶段有其不同的变形特点。依托于大量滑坡变形监测数据,对滑坡从开始变形到失稳破坏全过程中的累积位移、变形速率和加速度等的变化规律进行系统地分析和研究,发现加速度的变化表现出与累积位移和变形速率完全不同的特点。在斜坡变形进入临滑阶段之前的所有时间段内,加速度值基本在0附近作上下振荡,而一旦进入临滑阶段,加速度则骤然剧增,呈现出明显的突变特征。也就是说,加速度在斜坡进入临滑阶段前后呈现出迥然不同的特点。针对此特点,提出基于加速度的滑坡临滑预警方法和临滑预警指标d。根据该指标,可望实现滑坡的自动临滑预警。     

“三段式”岩石滑坡的锁固段破坏模式及演化机制

锁固段的地质结构及力学性质是"三段式"岩石滑坡的关键控制因素。根据"三段式"滑坡的地质结构特征,采用物理模型试验和颗粒流数值模拟方法,研究了锁固段岩桥角(后缘拉裂隙与前缘蠕滑段末端连线和水平方向间的角度)对锁固段的破坏模式及演化机制的影响规律。锁固段破裂的模式主要有张拉贯通破坏和张–剪混合贯通破坏两种。随着锁固段岩桥角的增大,锁固段破坏模式由张拉破坏向张–剪混合破坏转变:岩桥角小于90°时,为张拉破坏;岩桥角位于90°~110°之间,为张–剪混合破坏;当岩桥角大于110°时,锁固段并不发生破坏,边坡以其它形式发生破坏。通过锁固段的应变时程分析,随着锁固段岩桥角增大,锁固段区域拉应力的影响范围逐渐减小,由全部受拉向全部受压转变。     

汶川强震区公路沿线地震崩滑灾害发育规律研究

 汶川强震区地处龙门山区,在深切河谷地貌条件下,地震诱发大量崩塌及滑坡地质灾害,给沿河谷布线的公路造成严重损毁。在调查掌握约6 056 km灾区公路沿线地震崩滑灾害详细资料基础上,根据地质构造、地震烈度进行段落划分,研究分析各段灾害特征及其与地质构造部位、地震烈度、岩性等之间的关系,统计分析各段落灾害点密度及平均规模。提出汶川地震崩滑灾害分区,将受灾区划分为极强烈发育区、强烈发育区、较强烈发育区、中等发育区和弱发育区等5个区域。得出汶川地震崩滑灾害如下发育规律：(1) 3条断裂带对崩滑灾害发育的控制作用：前山断裂都江堰-竹园坝段为山前弱发育区和上盘中等～强烈发育区的明显界线,竹园坝NE方向则控制作用减弱;中央主断裂自映秀至东河口段上下盘灾害有显著差异,2个极强烈发育区均位于上盘,且被后山断裂及重要岩性界线所严格限制,东河口NE方向控制作用减弱;后山断裂之茂汶断裂为极强烈发育区和较强烈发育区的明显界线;后山断裂之青川-平武断裂在青川-沙洲段呈现出明显的断层上盘效应。(2) 岩性控制作用：不同岩性类别地震崩滑灾害发育程度有显著差异,侵入岩体和灰岩、白云岩类地震地质灾害发育密度最高、平均规模最大,千枚岩类灾害发育密度最低、规模最小,碎屑岩类和砂板岩类介于其间。(3) 地貌控制作用：河谷岸坡相对高差越大、地面横坡越陡峻,地震崩滑灾害越发育。陡坡硬岩段为地震崩滑灾害高发区,失稳主要发生在斜坡中上部、陡缓变坡点附近。(4) 399条实测地质剖面的统计分析表明,地震诱发崩塌失稳部位坡度一般在40°以上。(5) 动力条件下,坡体结构是边坡岩土体变形破坏的控制性因素,土层及强风化层–基岩斜坡、发育外倾结构面斜坡更易失稳。     

中部“砥柱”锁固平面旋转切向层状岩质滑坡启动力学机理与稳定性判据

中部“砥柱”锁固平面旋转滑坡,是切向层状岩质斜坡在特殊的边界条件控制下,发生渐进性变形而形成的。其主要特征是：在平面上,滑体中部的潜在滑床面部位,岩层抗剪强度较高,出现坡体变形的相对锁固段：而由滑体中部向周围边界,坡体变形逐渐增大。且变形岩体围绕着滑体的中部呈现出平面旋转变形之趋势。引起滑坡平面旋转的根本原因是滑体在变形时,其所受诸力的合力不通过滑体重心,从而产生了使滑体发生旋转的力矩。其变形与破坏模式可以概化为：在自重力、滑床摩擦力、滑床锁固段阻力和滑体周围边界处围岩切层阻力的共同作用下,圆环状岩块(岩板)所发生的平面旋转变形以及临界状态下“锁固段”的旋转破坏问题。基于弹性力学的平面应力问题,分析了圆环状岩块的旋转应力场：并应用极限平衡方法,分析了旋转滑坡下滑失稳的启动条件和旋转滑动的力学机理,建立了滑坡稳定性的判据。     

“三段式”岩石滑坡的锁固段破坏模式及演化机制

锁固段的地质结构及力学性质是“三段式”岩石滑坡的关键控制因素。根据“三段式”滑坡的地质结构特征,采用物理模型试验和颗粒流数值模拟方法,研究了锁固段岩桥角（后缘拉裂隙与前缘蠕滑段末端连线和水平方向间的角度）对锁固段的破坏模式及演化机制的影响规律。锁固段破裂的模式主要有张拉贯通破坏和张-剪混合贯通破坏两种。随着锁固段岩桥角的增大,锁固段破坏模式由张拉破坏向张-剪混合破坏转变：岩桥角小于90°时,为张拉破坏;岩桥角位于90°~110°之间,为张-剪混合破坏;当岩桥角大于110°时,锁固段并不发生破坏,边坡以其它形式发生破坏。通过锁固段的应变时程分析,随着锁固段岩桥角增大,锁固段区域拉应力的影响范围逐渐减小,由全部受拉向全部受压转变。     

王家岩滑坡锁固段剪切震动触发启程剧动试验

启程剧动机制一直是高速滑坡研究的热点和难点。以锁固段剪切破裂触发的震动为切入点,通过岩体剪切破裂震动试验,研究王家岩滑坡启程剧动模式及启动加速度。将锁固段面积占潜在滑面总面积的百分比定义为锁固段面积率,进行不同锁固段面积率的板岩岩体剪切破裂震动试验,分析震动加速度与锁固段面积率之间的关系,在此基础上研究锁固段剪切破裂震动对滑坡启动的影响,提出王家岩滑坡启程剧动机制。试验结果表明,剪切破裂震动加速度随锁固段面积率的增加而增大;王家岩滑坡启动为斜向上的抛射,而非沿潜在滑面的滑动,并提出王家岩滑坡的抛射启动加速度及抛射方向。     

“挡墙溃屈”型滑坡锁固段抗滑稳定性研究

“挡墙溃屈”型滑坡是一类典型的大型岩质边坡破坏失稳模式,锁固段的物理力学性能为该类边坡稳定性的控制因素。依据此类边坡的受力特征,将上部坡体按其地质结构（如岩体层面）划分计算条块,采用极限分析上限法求出上部坡体对锁固段的作用力（方向和大小）。通过对锁固段的极限剪切平衡分析,推导了剪切破坏模式下锁固段的稳定性系数计算公式。以四川溪口滑坡为例进行了应用分析。首先根据稳定性系数与锁固段剪切面倾角的关系,确定锁固段最危险截面位置。进而定量分析了最危险截面宽度与边坡稳定状态的相关性。研究成果对“挡墙溃屈”型滑坡的稳定性评价及灾害控制具有较好的指导意义。     

“挡墙溃屈”型滑坡锁固段抗滑稳定性研究

“挡墙溃屈”型滑坡是一类典型的大型岩质边坡破坏失稳模式,锁固段的物理力学性能为该类边坡稳定性的控制因素。依据此类边坡的受力特征,将上部坡体按其地质结构(如岩体层面)划分计算条块,采用极限分析上限法求出上部坡体对锁固段的作用力(方向和大小)。通过对锁固段的极限剪切平衡分析,推导了剪切破坏模式下锁固段的稳定性系数计算公式。以四川溪口滑坡为例进行了应用分析。首先根据稳定性系数与锁固段剪切面倾角的关系,确定锁固段最危险截面位置。进而定量分析了最危险截面宽度与边坡稳定状态的相关性。研究成果对“挡墙溃屈”型滑坡的稳定性评价及灾害控制具有较好的指导意义。     

边坡非线性位移预测的动力系统自记忆模型

边坡位移的准确预测对于边坡稳定性评价、边坡安全状态的预警以及滑坡灾害的控制具有重要意义。将"动力系统自记忆原理"引入到边坡位移时间序列预测研究。首先将量测得到的边坡位移时序数据视为描写边坡位移非线性动力学模型的一个特解,采用双向差分原理反导出边坡位移非线性常微分方程。以此作为微分动力核,运用自记忆原理建立了边坡位移预测的自记忆模型。将该方法用于三峡永久船闸边坡和卧龙寺边坡变形预测,研究结果表明:自记忆模型对于边坡位移预测具有较高的预测精度和较强的预测多个时序步位移的能力,从而为边坡位移预测提供了一条新途径。     

堆积层边坡表层位移矢量角及其在稳定性预测中的作用与意义

根据边坡不同稳定性的位移矢量角的形成机制以及对新滩边坡实际资料的分析，发现堆积层边坡的表层位移矢量角是描述和评价边坡整体稳定性的基本参数之一。它有明确的物理意义与预测预报标准，且受局部或随机因素影响较小，同时反映了边坡的变形受力条件与整体稳定性状态，在滑坡预测预报中有着位移或位移速率不可替代的作用。在此基础上，重点对边坡塑性滑移阶段的位移矢量角及其与稳定性的关系进行了系统的分析。运用数理统计趋势位移分析原理建立了边坡位移矢量角和位移速率双参数统计预测预报判据，克服了传统位移时序分析法单一参数预测理论的不足，并运用新滩边坡F系列监控点实际资料进行了双参数的后验稳定性验算与判别。预测结果与边坡的实际失稳时间与规律相吻合，说明该理论判据具有一定的精度和实用性。     

地下水影响下裂隙岩质边坡变形的Fuzzy测度分析

根据裂隙岩质边坡工程实际,采用 Fuzzy 数学理论中的 Fuzzy 测度理论,将工程开挖引起裂隙岩质边坡移动变形这一客观现象视为一模糊事件,依此建立了在地下水影响下岩体移动变形预测分析的 Fuzzy 测度模型。利用该模型可对边坡岩体移动变形参数进行反分析,并可对边坡开挖过程中引起的岩体移动变形进行定量计算,进而对地下水影响下岩质边坡总体稳定性和稳定程度进行预测。对已有的矿山边坡岩体移动变形及其稳定性进行了具体的分析预测,结果符合工程实际。     

散粒体离心模型自组织临界性及地震效应分析

基于自组织临界性(SOC)理论,运用土工离心模型试验技术,开展了粒径为0.5～1.0 mm的均匀沙和非均匀系数φ=3.1的非均匀沙两种级配的散粒体沙堆模型试验。并在试验基础上分析了散粒体斜坡崩滑地质灾害的SOC现象和地震诱发作用下散粒体斜坡崩滑失稳的模式与规律。研究结果表明,大尺度松散堆积散粒体系统在一定条件下也能呈现SOC现象,体现了以土木工程为背景的散粒体斜坡崩滑地质灾害规律,突破了关于SOC研究的尺寸效应问题;同时该沙堆模型离心试验还模拟了在拟静力水平地震力作用下散粒体斜坡崩滑的失稳模式,提出了在相当于地震烈度为Ⅴ度的拟静力水平地震力诱发作用下,φ=3.1的非均匀沙石散粒体系统崩滑失稳符合幂律分布,呈现SOC的结论。     

考虑蠕变特性的滑坡稳定状态分析研究

岩土体的蠕变特性是影响滑坡变形和稳定状态的重要因素。进行滑坡稳定性分析,依据位移监测资料进行预警预报,都有必要考虑滑坡的蠕变特性。以重庆云阳凉水井滑坡工程为背景,采用考虑蠕变特性的强度折减法,从宏观观测现象分析、监测位移趋势分析和数值模拟分析3个方面,研究滑坡变形破坏机理。研究表明,通过对比监测位移–时间曲线和不同安全系数所对应的计算位移—时间曲线,定量判断滑坡稳定状态,结合定性经验分析,可准确进行预警预报,为工程决策提供重要参考。     

岩土边坡地震崩滑及其初判准则

根据我国过去近８００ 年间地震诱发天然岩土边坡崩滑的事例, 研究了我国岩土边坡地震崩滑的特征, 以及边坡地震崩滑与地震动参数的关系。通过对１２５ 次历史地震造成的２８５ 例典型滑坡进行分析, 提出了预测天然岩土边坡地震崩滑的初判标准。     

反倾层状碎裂结构岩质边坡破坏机制研究

反倾岩质边坡是我国西南水利水电工程、山区交通工程、矿山工程中一种常见的边坡类型,目前已成为影响此类工程正常运行的安全隐患之一.通过基底摩擦物理模型试验,研究了发育一组与岩层层面正交节理的反倾碎裂结构岩质边坡变形破坏全过程,分析了边坡变形破坏过程中的宏观变形、岩层位移、岩层弯折角等,揭示了反倾层状碎裂结构岩质边坡破坏机制...     

Impact of the wetting process on the hydro-mechanical behavior of unsaturated residual soil from flysch rock mass: preliminary results

Slope instabilities in the form of shallow and deep-seated landslides in flysch formations throughout Europe typically occur after prolonged periods of heavy rainfall. The Rječina River Valley, Croatia, is characterized by the presence of flysch material in the lower part of the Valley, where numerous historical and recent landslides have occurred. The weathering process and climate conditions result in a complex engineering geological profile of flysch slopes in the Valley, with unsaturated residual soil covering the slopes. To investigate the behavior of residual soil existing on the flysch slope under increasing water content due to the rainfall infiltration process, undisturbed soil samples collected at natural water content were tested in the modified direct shear apparatus. Under imposed stress conditions, samples of low hydraulic conductivity were subjected to a prolonged wetting process simulating the rainfall infiltration process in the field. The obtained results suggest that a gradual decrease of matric suction and an increase of water content resulted in an increase of displacement rates under constant shear stress, which was interpreted as a failure of samples in partially saturated conditions. A unique shear strength envelope expressed in terms of Bishop’s effective stress equation was found to be able to predict stress conditions at the slip surface at the time of failure, while the relationship between measured matric suction and water content closely matched with the main wetting curve. Although the testing results did not point out any special characteristics of residual soil from flysch rock mass behavior, the data about hydro-mechanical behavior of unsaturated residual soil from flysch rock mass, as well as similar fine-grained soils, are very rare and presented results would be valuable for further research. The presented testing procedure and obtained results are useful for studies of rainfall-induced landslides triggered in fine-grained soil materials in zones above the phreatic line, such as shallow landslides occurring in natural flysch slopes or in physical landslide models built in laboratories.

     

水库滑坡变形特征和预测预报的数值研究

水库滑坡不同于一般山体滑坡,其稳定性受水位波动的影响十分明显。由于水库滑坡的特殊性和重要性,其变形特征和预测预报的研究已成为目前研究的热点和难点。库水水位的波动,改变了水库滑坡的水力边界条件,引起坡体内渗流场的非稳定渗流,采用传统的分析方法很难对其变形破坏特征和稳定性的动态变化进行研究,并对其失稳破坏进行预测预报。因此,基于数值极限分析方法对水位下降过程中滑坡体的变形特征和稳定性的动态变化规律进行了研究;通过位移-时间关系曲线以及位移-时间对数关系曲线对滑坡体的变形破坏特征进行了定量研究,并提出利用水平位移陡升段（加速段）和水平方向的夹角作为滑坡临滑预报的判据,为认清水库滑坡的破坏机制和提升其预报水平提供了新的思路。