延安市不稳定斜坡发育特征研究

通过对延安市地质灾害详细调查及统计分析,总结出区内不稳定斜坡发育类型及特征为:结构类型包括黄土不稳定斜坡、基岩不稳定斜坡和黄土-基岩不稳定斜坡,其中以黄土不稳定斜坡为主;变形破坏模式主要分为滑移(蠕滑)-拉裂模式、滑移-压致拉裂模式和弯曲-拉裂模式三类,其中以滑移(蠕滑)-拉裂模式最为普遍;斜坡发展失稳趋势为滑坡和崩塌,其中受斜坡岩土体结构类型、结构面、坡度、坡高及坡型等多因素控制,区内不稳定斜坡发展失稳趋势主要表现为崩塌。     

平缓反倾红层边坡变形破坏机制研究

以赤水市旺隆边坡为工程实例,依据野外调查和地质分析成果建立平缓反倾红层边坡概念模型,并结合离散元数值模拟研究贵州平缓反倾红层边坡的变形破坏机制。结果表明:旺隆边坡是砂泥岩不等厚互层的典型平缓反倾红层边坡,差异风化和降雨是主要的诱发因素。边坡的变形演化过程经历4个阶段:卸荷回弹、浅表生改造局部变形、裂隙扩展延伸、裂隙贯通深部蠕滑。变形破坏机制根据不同变形阶段划分为3种不同形式:压缩—拉裂—倾倒、风化剥落—坠落、蠕滑—压致拉裂。     

基于离散元的普洒崩塌过程分析研究

崩塌一旦发生,往往带来严重的生命财产损失。2017年8月28日10时30分左右贵州省纳雍县张家湾镇普洒村发生了灾难性的高位崩塌地质灾害,摧毁了普洒村居民区房屋,还有26人遇难,9人失踪,8人受伤。查明崩塌的基本特征及现场工程地质条件变得尤为重要,有利于找出诱发崩塌的关键性因素,分析崩塌的形成机制及运动过程,为此类灾害防治及早期识别提供理论依据。文中通过现场调查、无人机航拍、现场视频和已有地质资料查明斜坡工程地质条件、斜坡特征,分析崩塌运动过程,采用3DEC离散元数值模拟方法,对高陡斜坡在地下开采作用下崩塌所产生的机理、失稳模式、运动轨迹进行了全过程模拟,并将数值模拟结果与崩塌实际过程进行对比。结果表明：通过3DEC模拟地下开采诱发的崩塌过程,发现斜坡在地下开采的扰动下会产生大规模的崩塌。普洒崩塌的主要过程为：（1）煤矿的开采过程中,斜坡受到扰动,加剧岩体产生变形,上覆岩体出现开裂塌陷现象,坡顶出现拉裂缝;（2）采空区形成后,整个坡体出现不均匀沉降,裂缝进一步向下扩展,岩体破碎趋向临空面倾倒,开始脱离坡表,形成崩塌;（3）坡顶岩体变形剧烈,斜坡整体失稳,发生大规模崩塌;（4）崩塌块体间冲...     

考虑侧壁阻力的顺层边坡失稳机制及稳定性评价∗

侧壁阻力作用下,顺层边坡主滑方向将偏离岩层倾向,其变形及失稳机制具有典型特征。以四川盆地马边河流域某顺层边坡为例,基于其工程地质条件,总结顺层边坡不同变形区域的特征,结合失稳边界条件研究了考虑侧壁阻力的顺层边坡失稳演化机制;最后,对比主滑方向偏离岩层倾向与否的受力差异,分析考虑侧壁阻力的顺层边坡三维稳定性,并研究了各影响因素的作用效应。结果表明：（1）考虑侧壁阻力的顺层边坡变形可划为失稳滑走区、滑坡区和稳定区,滑坡区包含滑动区和蠕滑变形区,滑动区岩体滑动后解体风化为碎、块石土,蠕滑变形区受侧壁阻力影响岩体仅变形拉裂;（2）顺层边坡经岩体劣化和前缘临空后,总体呈下部滑动、中部蠕滑拉裂的顺层临空-后退式破坏;滑动区边界受前缘及侧壁临空控制,长度与侧壁冲沟下切段长度相近;蠕滑变形区部分侧壁由节理面转化为挤压带,侧壁阻力增大,稳定性高于临界失稳状态;受侧壁阻力及滑体厚度控制,蠕滑变形区与稳定区界限处因滑体厚度削薄而拉裂;（3）建立了考虑侧壁阻力的顺层边坡稳定性系数计算式,以及岩层倾角δ、滑面倾角α、主滑方向偏离岩层倾向夹角β 三角度间的换算关系式,侧壁摩擦系数和β 越大,侧壁阻力越利于顺层边坡稳定。     

拉裂式崩塌的运动特征分析——以陕西延长县为例

利用离散元法对延长县拉裂式岩质崩塌进行了数值模拟,研究了拉裂式崩塌的运动过程,分析了其运动规律。根据崩塌的受力形式和运动特点,拉裂式崩塌的运动过程分为岩体原有节理的开裂变形、崩塌体与基岩碰撞的落体运动、崩塌体相互碰撞与堆积、坡体的二次变形破坏四个阶段。由于影响崩塌运动的因素很多,其运动形式也非常复杂,数值模拟得出崩塌的运动速度小于理论计算结果,运动距离与实际调查结果基本一致。因此数值模拟结果可用于预测该类型崩塌的影响范围,同时对工程实践具有指导意义。     

浅埋煤层高强度开采覆岩切落式塌陷灾害及防控技术

高强度开采浅埋煤层容易造成覆岩切落式塌陷灾害,导致煤矿事故,危害采煤工人生命安全。为此该文提出浅埋煤层高强度开采覆岩切落式塌陷灾害及防控技术。通过计算关键层破断距、开采条件允许的老顶沉量,判断煤层开采区是否存在覆岩切落式塌陷裂缝,利用覆岩裂缝大小分析切落式塌陷灾害,判断是否存在切落式塌陷迹象,为覆岩切落式塌陷防控提供分析依据;分析覆岩关键层结构可知,浅埋煤层覆岩较薄削弱板簧效应产生自稳结构,拉破坏/拉剪破坏组合是覆岩切落式塌陷主要原因。根据分析结果研究塌陷灾害防控技术,一是控制浅埋煤层开采高度,二是填充开采工作面,由此防控覆岩切落式塌陷灾害。     

雅砻江甲西滑坡倾倒弯曲-拉裂形成机制研究

在工程地质勘察的基础上,通过建立边坡地质结构模型,用模拟重力场条件的底摩擦模型试验、二维离散元和有限元相结合的方法,研究了雅砻江甲西滑坡的变形破坏过程及影响因素。结果表明,甲西滑坡的变形破坏模式为逆向层状结构岩体向临空面倾倒弯曲、层间相互错动形成贯通拉裂缝失稳下滑的典型倾倒弯曲-拉裂式。滑坡形成的主要因素为,在暴雨等作用下中-陡倾层状岩体、高陡坡型、河谷下切临空条件及倾外节理发育有发生滑动复活的可能。     

陕南矿产资源开采区斜坡灾害失稳模式及影响因素分析

陕南秦岭矿产资源开采区地质环境脆弱,加之受到采矿工程活动的影响,区内地质灾害频发。以"秦岭及宁东矿产资源集中开采区地质环境调查"项目为依据,通过遥感解译、无人机航拍及野外实地调查,对陕南钒矿开采区斜坡灾害的发育特征及失稳模式进行了较为详细的调研。基于调查结果,将区内斜坡灾害归纳为滑移-压致拉裂、滑移-剪切-拉裂与弯曲-倾倒三种典型的失稳破坏模式,并对每种模式进行了实例分析。同时,结合斜坡灾害失稳模式及分布规律,探讨了坡形、坡向、坡度、岩性、岩层倾角、岩体结构、降雨及采矿等因子对斜坡稳定性的影响,并提出了各因子的影响程度区间。在此基础上,综合考虑各类影响因素,提出了针对性的防控对策。     

顺层陡倾斜坡力学模型及变形破坏机制分析

以拟建于贵州省普安县与水城县的交界处的河洋拱桥南拱座斜坡岩体为研究对象,该拱桥南北横跨北盘江,南拱座通过扩大基础坐落于斜坡中厚层灰岩岩体中,该斜坡由顺层陡倾岩层组成,该区是明显的深切峡谷地貌。河洋拱桥南拱座所在的斜坡岩体受到不同期次地质构造作用,形成了多个小型褶皱构造,由河谷向内依次由背斜、向斜、背斜、向斜、背斜、向斜构成的复式褶皱基本形迹组成。岩质边坡作为一个工程地质系统,在漫长的历史过程中一直处于稳定状态,即系统处于平衡状态,但是当该系统的平衡被打乱,即可能发生边坡失稳。通过对野外地质现象的分析,总结归纳出该区斜坡的变形破坏模式属于一种顺层陡倾斜坡的倾倒变形破坏,采用数值模拟方法确定了其变形破坏的机制,从而为指导后期设计及施工,提供了一定的地质支撑。     

平面旋转坡体的变形与破坏

以往研究斜坡变形、破坏, 仅指平动坡体, 而对于坡体的平面旋转问题, 则研究甚少。本文根据坡体平面旋转变形破坏的典例, 讨论其变形、破坏的特点、关系与区别, 以及坡体变形、破坏阶段的判断     

青海化隆群科新区红层大型滑坡群成因机制研究

青海省化隆群科新区特大滑坡群位于青海省东部，面积约25 km²,垂直落差接近700 m的范围内，广泛分布有大型、特大型滑坡8个，中小型滑坡4个，地质灾害极为发育。该地区地层主要以第三系红层为主，表层多分布有厚度不等的更新世黄土，其中红层有成岩历史短、胶结差，遇水易软化崩解、倾角较缓等特点。坡体在地下水下渗软化和坡脚冲刷作用下，破坏自前缘开始，持续向坡顶扩展，多在坡体形成裂缝和陡坎，沿第三系半成泥岩、粉砂质泥岩界面失稳，顺层滑动，局部表现为切层滑动，形成牵引式滑坡。文中以群科新区大型滑坡群为研究对象，结合地调、钻探、试验等手段，通过定量计算和定性分析相结合，对滑坡的成因机制和稳定性进行分析与评价。研究表明：该类滑坡启动的主要原因为坡脚冲刷引起的溯源破坏，其滑动面受控岩层倾角，多与岩层倾角小角度交叉，地下水对滑带的作用表现为滑坡的多期活动性。由于第三系红层滑坡广泛分布，通过其缓倾顺层滑动及特殊的岩土体特点的研究对滑坡的识别和防治具有指导意义。     

考虑岩石蠕变与损伤的直立层状边坡倾倒模型

倾倒破坏是直立层状岩质边坡失稳破坏的模式之一,目前仅研究了岩石分别为线弹性体、损伤体或蠕变体时在自重作用下边坡倾倒临界高度的计算方法,而实际工程中,岩体则往往同时具有损伤及蠕变特性。为此,针对软岩中同时存在的损伤与蠕变特性,在经典欧拉压杆模型的基础上分别假定岩石为Maxwell蠕变体、基于Weibull分布的统计损伤体及损伤与蠕变共存的复合体等三种模型,获得了相应的边坡倾倒临界高度计算方法,并讨论了相关参数对计算结果的影响。研究结果表明,在直立层状边坡倾倒计算中,应同时考虑细观损伤与蠕变对计算结果的影响,当考虑岩石蠕变性时,边坡倾倒临界高度随时间增加近似呈指数规律下降。     

地震滑坡地形剖面线多重分形特征及其在稳定性判别中的应用

"5.12"汶川地震诱发了大量的滑坡和不稳定斜坡体,这些滑坡和不稳定斜坡体的稳定性影响到灾区社会经济发展和灾后重建。地震滑坡的不同稳定性状态孕育了滑坡地形剖面线的演化特征,并且地震滑坡地形剖面线直接地反映了在地震力作用下坡体的演变过程和演化机制。根据实测的汶川地震诱发的滑坡地形剖面线特征,研究了相对稳定滑坡、蠕滑阶段滑坡和不稳定斜坡的地形剖面线的分布特征,以及地震滑坡不同稳定状态下的地形剖面线的多重分形维数演化特征。研究结果表明相对稳定滑坡的多重分形维数演化特征的具有明显的有序性,处于蠕滑状态的滑坡和不稳定斜坡的多重分形维数演化出现明显的特征性拐点。     

拉裂-坠落式岩质崩塌失稳过程声信号特征模拟试验研究

岩体崩塌是西南岩溶山区广泛分布的地质灾害,崩塌失稳过程极为迅速,常规监测手段难以有效监测预警。根据岩体崩塌孕育发展力学过程,开展分级蠕变和自然渐变2种工况下的拉裂型崩塌相似模拟试验,采用声发射系统和无线微震传感器研究崩塌模型失稳过程声信号特征。研究结果表明：位移和应变场均仅在主破裂发展瞬间产生突变,难以提供指示失稳破坏的前兆信息;高频声发射信号的多种时域和频域参数在2种工况下的岩体崩塌相似试验中均表现明显的阶段性特征,可为岩体崩塌失稳提供有效的失稳前兆指示;采用滑动窗口法分析了试验全过程的微震波形信号,根据主频特征可清晰区分3类信号,低频信号在加速损伤阶段出现突降;根据2种工况下相似模拟试验声发射和微震信号的特征,崩塌发展过程可分为渐变阶段、主控面加速损伤阶段和失稳破坏阶段,模拟自然渐变荷载下主控裂纹贯穿失稳更为突然。研究成果为发展岩溶山区岩体崩塌监测预警方法和技术提供了支撑。     

秦巴山区浅表层滑坡成灾规律研究

以陕南秦巴山区的紫阳县域为例,通过对全县地质环境与地质灾害的详细调查,总结了浅表层滑坡的时空分布规律,分析了滑坡的各种致滑因素,在此基础上,将滑坡整个发展演化划分为四个阶段,并从破坏形式上将其归纳为两类力学模式和6种表现形式。结果表明,秦巴山区内浅表层滑坡受地形地貌、地层岩性、地质构造、气象水文、人类活动等因素影响非常敏感,尤其表现为滑坡灾害与暴雨同期,但受物源条件限制大规模灾害之间存在9~10年的平静期。浅表层滑坡特有的发展演化可划分为表层卸荷阶段、加速风化阶段、风化堆积阶段、浅表层滑坡发生阶段等四个阶段,根据其变形破坏特征归纳为剧滑—平推和蠕滑—拉裂两种力学模式以及6种表现形式。     

黄土高陡边坡建筑动力临坡安全距离试验研究

针对黄土高陡边坡独特的动力易损性以及黄土地区典型的建筑分布特点,以黄土高陡边坡坡顶建筑物的动力临坡安全距离为研究目标,采用大型振动台模型试验的方法,通过输入振幅逐级增大的地震波,对比分析了坡顶、坡脚处建筑物的动力响应与破坏过程,揭示了强震作用下临坡建筑的失稳特征与动力临坡安全距离。结果表明:坡顶建筑物的破坏程度与动力响应比坡底建筑强烈,随着边坡的破坏,坡顶建筑物有发生向坡面一侧倾覆的风险,滑坡土体最高堆积至坡下建筑物4层高度处;坡顶建筑地基基础呈“不对称式拉剪破坏”,加速度沿楼体高度有放大效应,且随着地震荷载幅值的增大,放大效应更加明显;土与建筑结构相互作用下,坡顶裂缝竖向发展可达50 cm,对照原型,黄土高陡边坡的竖向裂缝深度可达25 m,试验结果与1989年塔吉克斯坦5.5级地震震害相符。坡高为35 m,坡脚角度为70°的黄土高陡边坡,在强震荷载作用下,坡顶多层建筑的临坡安全距离最小值为20 m。     

喻家土扁滑坡形成的力学机理与险情分析

喻家滑坡发现于去年5月,体积近17×104m3,呈长条纺棰状,分成上.下滑块,本文从斜坡的变形历史、特征调查入手,较深入地研究了该滑坡滑移-拉裂-推动-牵引的耦合力学机理,该滑坡正处在蠕滑阶段,近期存在整体滑移和出现较大危害的险情,已引起有关部门的重视,并采取了有力的减灾防灾措施.     

模拟降雨作用桩锚-加筋土组合结构加固边坡研究

桩锚—加筋土组合支挡结构在治理大型复杂滑坡中发挥越来越重要的角色。以某高填方山区机场滑坡为原型,进行降雨作用对桩锚—加筋土组合支挡结构加固边坡稳定性的模型试验研究。结果表明:①桩顶位移随注水时间产生三个阶段的变化:初期平缓发展阶段、突变增加阶段、再次平缓发展阶段。后排悬臂式桩桩顶位移变化量明显大于前排埋入式桩,因此,多排锚索抗滑桩加固边坡设计时,在后排桩悬臂情况下,宜考虑后排桩比前排桩截面尺寸大、锚索间距小来减小其桩顶位移,增强坡体稳定性;②填方边坡位移随注水时间变化,坡顶一级边坡位移量最大,随边坡级数增加,位移量减小,因此多级边坡加固可适当增加边坡锚索框架;③填方坡体沉降量随注水时间表现出后缘大、前缘小的趋势;④加筋土的变形与边坡坡体的变形一致,表明加筋土能够增强填方边坡的整体性;⑤各监测曲线最终均趋于平缓,表明桩、锚和加筋土组合支挡结构体系性能发挥良好。     

断裂构造对斜坡应力场影响的数值模拟及成灾机理研究

断裂构造及活动强度对斜坡体的应力场分布具有重要的影响。采用基于强度折减法的有限元法,分别以正断层和逆断层与斜坡体的组合关系为例,剖析了断裂构造对斜坡体应力场的影响及成灾机理,揭示了含有断层的斜坡体塑性区的贯通过程。研究表明,包含断层的斜坡体在应力分布特征及斜坡变形破坏机理方面与无断层的斜坡体有较大差别:含断层的斜坡体在坡面和断层面附近的最大主应力迹线与坡面或断层面相平行,在天然状态下,塑性区同时出现在坡脚和断层面后方,随着折减系数的增大,塑性区分别从坡脚和断层面后方向坡体深部和上部发展,直至断层面前后两个塑性区相贯通,坡体发生破坏,并且对坡体变形破坏的影响程度以逆断层最强,其次为正断层,断层不活动时较弱。     

基于应力分析的黄土层内滑坡地震失稳机制

针对黄土高原地区黄土层内地震滑坡灾害易发多发和破坏性强的特点,选取三处典型滑坡进行考察,得出了此类滑坡的失稳破坏特征。进一步结合斜坡不同部位土体的受力特点和剪切破坏形式,将地震作用以应力形式引入,分析得到了该类滑坡发生时不同部位土体的剪切破坏形式及应力状态变化下剪应力的变化规律。从而基于应力分析给出了具有坡顶土体首先发生小主应力减小主导的拉张型剪切破坏,坡面土体随后发生大主应力增加主导的压剪型剪切破坏,黄土震陷降低滑面摩擦阻力加速滑体滑移特点的黄土层内滑坡地震失稳机制,进而针对此类滑坡地震失稳机制提出了相应的加固及防护措施。