基于不同演化模式的滑坡—抗滑桩体系动态稳定性评价方法研究

发布时间：2020-06-16 10:25

【摘要】：滑坡在内外动力因素作用下呈现出不同变形演化模式,每一种模式都具有其对应的工程地质条件和特定的变形破坏演变过程。滑坡变形破坏的地质力学模式是滑坡地质灾害稳定性评价及防治的重要基础,直接关系抗滑工程的安全性和治理效果。因此,开展不同演化模式的滑坡-抗滑桩体系动态稳定性评价方法及抗滑桩设计推力计算方法研究,对滑坡稳定性控制和抗滑桩结构的防治效果评价具有重要的现实意义。考虑基于不同演化模式的滑坡-抗滑桩体系动态稳定性评价方法是滑坡灾害防治研究的拓展性课题,研究的课题涉及滑坡演化过程内在规律和宏观特征、滑坡变形行为和力学特征、滑坡稳定性主控因素、滑坡动态稳定性评价方法、滑坡-抗滑桩体系动态稳定性评价方法、滑坡推力计算方法和滑坡控制方法等诸多内容。本文结合工程地质调查、现场监测、理论研究等方法,对该课题开展了系统的研究,主要研究成果如下:(1)在滑坡系统研究的基础上,构建与演化过程相对应的不同类型滑坡演化过程内在规律和宏观变形特征,揭示了不同类型滑坡演化规律。通过进行水库滑坡分类,分析了不同类型滑坡形成条件、受力状态和变形破坏模式,建立了不同类型滑坡地质力学模型,提出了一种滑坡稳定性系数-变形速率-滑面裂纹扩展-时间模型来描述不同类型滑坡的渐进演化过程内在规律,并进一步完善和建立不同类型滑坡不同演化阶段的裂缝配套体系。(2)选取三峡库区典型水库滑坡为研究对象,结合工程地质调查和现场监测数据,分析了滑坡变形演化过程稳定性主控因素。研究表明:滑坡变形具有明显的分期变形特征,为典型的牵引式滑坡;采用灰色关联模型定量评价滑坡变形对库水位波动和降雨强度响应程度,滑坡不同阶段变形与该阶段变形控制因素具有较强的相关关系,随着滑坡的变形演化,影响滑坡稳定性主控因素不是一成不变的,将随着变形演化而发生改变,滑坡前部主控因素由库水位下降作用转化为由库水位下降和降雨联合作用,滑坡中后部主控因素由降雨逐步转化为由降雨和库水位下降联合作用;最后,滑坡整体变形主控因素为降雨和库水位下降联合作用。(3)基于岩土体应变软化特性和渐进破坏理论,研究了不同类型滑坡渐进演化过程中稳定性变化规律。不同类型滑坡在渐进演化过程中表现出不同的变形特征与力学行为,以不平衡推力法和不同类型滑坡渐进演化特征为基础,提出了不同类型滑坡临界状态条块的确定方法,并建立不同类型滑坡渐进破坏过程稳定性计算模型,提出了滑坡随着渐进演化过程的滑带参数取值方法,并阐明了动态稳定性评价实现过程。以三个典型工程实例分析表明:牵引式滑坡和复合式滑坡稳定性降低速率由大到小再到大、推移式滑坡稳定性降低速率由小到大的过程,说明不同类型滑坡在渐进演化过程中不同部位对稳定性的贡献不同,同时验证了不同类型滑坡的变形规律。(4)在不同类型滑坡演化规律研究基础上,探讨了不同类型滑坡-抗滑桩体系演化过程宏观变形特征,引入等效原理,提出了决定复合块体各参数的表达式,建立了滑坡-抗滑桩体系稳定性评价模型,开展了不同桩位、不同桩宽和桩间距比与滑坡-抗滑桩体系稳定性之间定量关系研究。研究表明:设桩后,滑坡的整体稳定性得到相应提高,滑坡-抗滑桩体系在渐进演化过程中稳定性呈现一个逐渐降低趋势,而不同桩位对不同类型滑坡-抗滑桩体系稳定性起的作用不同,反应了牵引式滑坡最优加固位置在滑坡前部,推移式滑坡最优加固位置在滑坡后部,复合式滑坡综合最优加固位置在滑坡前部。随着a逐渐减小,滑坡-抗滑桩体系稳定性逐渐降低且最后趋于滑坡稳定性变化规律;滑坡-抗滑桩体系稳定性系数下降的百分比随着a值减小呈现从慢到快、再到慢的过程,最后趋于平稳的变化规律。(5)基于时间序列分析原理和损伤力学原理,建立了滑坡位移分解数学模型、滑坡变形和稳定性系数定量关系式,提出了基于位移-时间曲线的滑坡-抗滑桩体系动态稳定性评价方法。以马家沟滑坡-抗滑桩体系为例,从定量的角度评价了滑坡-抗滑桩体系稳定性与降雨和库水位波动的响应特征:在滑坡-抗滑桩体系变形演化过程中,不同部位稳定性随着时间逐渐降低,现阶段处于蠕滑变形状态的滑坡稳定性系数基本趋于1.0,并且稳定性系数在外界影响因素(降雨和库水位)出现波动,降雨和库水位下降加快了滑坡-抗滑桩体系变形并且降低了其稳定性,库水位上升可以适当抑制滑坡-抗滑桩体系变形并且增加了其稳定性。(6)考虑滑坡渐进破坏过程和滑坡变形演化模式,提出了不同类型滑坡推力计算方法。研究表明:同一滑坡以牵引式、推移式和复合式渐进破坏到第5状态时的推力大小分别为4100,4980和3150 kN/m,推移式渐进破坏时推力最大,说明滑坡以不同演化模式破坏时推力存在明显差异;针对不同类型滑坡,不同区段采用不同的安全系数进行控制,即控制主动变形区、确保被动变形区稳定,并通过三个典型的滑坡工程实例进行计算分析,为不同类型滑坡设计推力计算提供一种科学的定量确定方法。同时,基于不同类型滑坡渐进演化过程中滑坡稳定性和推力的变化一般性规律,探讨了不同类型滑坡的识别、各个变形阶段信息监测、反馈及动态评价,并提出了不同类型滑坡早期实行主动变形体控制及结合变形演化特征实行过程控制的方法,对滑坡的稳定性评价和防治具有重要指导意义。本文主要创新点归纳如下:(1)提出了不同类型滑坡动态稳定性评价方法以不平衡推力法和不同类型滑坡的演化特征为基础,提出了不同类型滑坡渐进破坏过程中临界状态条块确定方法,通过建立不同类型滑坡的动态稳定性评价模型及确定滑坡岩土体参数时空分布规律,提出了不同类型滑坡动态稳定性评价方法,为滑坡-抗滑桩结构体系稳定性评价奠定基础。(2)提出了不同类型滑坡-抗滑桩体系动态稳定性评价方法研究了不同类型滑坡-抗滑桩体系演化过程宏观特征,通过引入等效原理,提出了决定复合块体各参数的表达式,并建立了滑坡-抗滑桩体系动态稳定性计算公式及稳定性评价实现方法;开展了不同桩位与滑坡-抗滑桩体系稳定性之间的定量关系、不同桩宽和桩间距比与滑坡-抗滑桩体系稳定性定量关系研究,结合局部和整体协调变形对不同演化模式下的抗滑桩布设方式进行定量评估。基于位移-时间曲线的动态稳定性评价方法从定量的角度评价了滑坡-抗滑桩体系稳定性随降雨和库水位波动的演化规律,为提出滑坡结构设计方法提供依据。(3)提出了基于不同演化模式的滑坡推力计算方法考虑滑坡的渐进破坏过程,提出了不同类型滑坡的渐进破坏过程推力计算方法。提出了不同类型滑坡不同区段采用不同的安全系数进行控制,即控制主动变形区的稳定,被动变形区亦可保持稳定,提出了不同类型滑坡推力计算方法,从而为不同演化模式滑坡设计推力提供一种科学的定量确定方法,对实现滑坡有效防治具有重要指导意义。
【学位授予单位】：中国地质大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：P642.22
【图文】：

（2）滑坡外动力激励系统分类：对于水库滑坡而言，降雨和库水位变动是滑坡变形演化的主要诱发因素。大量的调查结果和监测资料分析显示，不同类型的滑坡在库水位下降时期、强降雨时期和库水位上升时期，各自都产生不同变形特征，基于此，可以将滑坡分为降雨入渗型滑坡、水库蓄水型滑坡和水库泄水型滑坡。另外，基于滑坡的动力效应（即水动力学效应和材料力学效应），可将水库滑划分为库水浮力型滑坡、动水压力型滑坡和库水侵泡软化型滑坡。（3）滑坡变形状态演化系统分类：根据滑坡变形演化过程表现特征的不同，滑坡可分为突然失稳型滑坡和渐进破坏型滑坡。另外，根据不同类型滑坡变形力学机制以及初始变形部位的不同，可将滑坡划分为牵引式滑坡、推移式滑坡和复合式滑坡。在科学研究和工程实践中，按滑坡变形力学模式分类对滑坡稳定性评价和防治具有重大的意义而被广泛应用。

出渐进演化特征。当前对于滑坡变形过程稳定性主变形而非渐进演化过程的主控因素研究。而且，现和降雨对滑坡整体稳定性的影响，但随着不断深入都是一个渐进演化的过程，而在这个过程中影响因的。因此，依据水库滑坡地质结构特征及变形特征，从定量和定性相结合的角度确定滑坡的变形过程位于长江与其支流东p<河交汇地带，该滑坡南临长）。东p<河源于溪丘湾乡甘坪东北部罐子口，汇 6 条称板桥河。向南延伸至柚子树大桥长约 7km，称店江，称东p<溪。东p<河全长 17km，河床均宽 20m，1.18 亿 m3，流域面积 65km2。滑坡区及其周边地表为冲沟），为本区主要排水通道，雨季短期洪水汇聚

本文编号：2715925