西部山区大型中倾内软弱基座型滑坡形成机制及识别研究

发布时间：2018-11-29 11:48

【摘要】：我国是世界上滑坡地质灾害最严重,受威胁人口最多的国家之一,尤其是在西部山区,滑坡地质灾害几乎成了人类生存及重大工程项目建设的首要威胁。而中倾内软弱基座型滑坡由于其隐蔽性、突发性及规模大等特点,其所产生的危害极大。1989年7月10日,四川省华蓥山市溪口镇因特大暴雨触发山体滑坡,致使221人伤亡,直接经济损失达600多万元。2010年6月28日,贵州省关岭县大寨村因持续强降雨而突发山体滑坡,造成42人遇难,57人失踪,村庄被埋,道路阻塞。本论文依托导师的“贵州省地质灾害监测预警与决策支持平台研究”科研项目及“973科研项目:西部山区大型滑坡致灾因子识别、前兆信息获取与预警方法研究”的“西部山区大型滑坡地质结构特征及成灾模式研究”的子课题科研项目,在中倾内软弱基座型斜坡的坡体结构特征研究基础上,通过对典型中倾内软弱基座型滑坡(大寨滑坡、溪口滑坡等)的实例研究,结合底摩擦试验及二维数值分析计算,总结出该类滑坡的变形破坏特征及成因机制,并对该类型滑坡的识别做了初步的分析与研究。研究成果对中倾内软弱基座型滑坡灾害防控具有一定的理论意义和应用价值。本文主要成果如下:1、中倾内软弱基座型滑坡所在斜坡结构特征:斜坡为上陡下缓型高边坡,陡坡段由硬岩组构成,高度一般在300m以上,坡度在35~70°,缓坡段由软岩组构成,具有一定的侧向临空高度,坡度15~35°,一般具有鼻梁‖状微地貌特征。边坡结构类型为中倾内上硬下软型,层面为主控结构面,软硬岩界面倾向坡内,倾角28~48°。2、中倾内软弱基座型滑坡变形破坏特征:(1)斜坡失稳具有高速远程滑动的特征,大寨滑坡及溪口滑坡水平滑动距离均超过1.5公里;(2)滑坡堆积体具有明显的空间分带特征,主要分为滑源区和高速碎屑流区(块石流区)两大亚区,后者可细分为推挤区、洒落区及堆积区等(部分滑坡如大寨、溪口滑坡有撞击区)。3、建立中倾内软弱基座型滑坡形成机制“概念模型”,该类滑坡是在特殊的坡体结构下,由强降雨诱发形成的。滑前斜坡为中倾内上硬下软型斜坡,斜坡在压缩倾倒过程中,坡体中存在局部完整性以及强度均很高的“刚性”地质体(如溪口滑坡)或完整岩体(如大寨滑坡),其构成坡体变形的“锁固段”,“锁固段”岩体在下部软岩向临空侧蠕滑移动及上部硬岩荷重作用下,积蓄很高的应力,当其应力达到其所承受的临界应力时,在连续的强降雨作用下,斜坡发生高速远程滑动。其形成过程大致划分为四个阶段:压缩-倾倒变形阶段、“锁固段”形成阶段、强降雨诱发阶段、高速远程滑动阶段。4、基于相似理论,在大量试验基础上建立该类滑坡底摩擦相似模型。通过改变不同坡体结构(坡度、软硬岩界面倾角、岩层厚度等),研究其对中倾内软弱基座型斜坡稳定性的影响。主要研究成果:(1)试验结果表明,特殊的坡体结构对坡体稳定性起到关键作用,当坡体软硬岩界面倾角在30~50°之间时,随着倾角减小,模型变形速率降低,变形范围也随之较小;(2)根据模型变化破坏特征将其变形破坏分为软、硬岩压密变形阶段、前缘软岩蠕滑-后缘硬岩拉裂阶段、后缘硬岩倾倒弯曲阶段、“锁固段”形成阶段等四个阶段。5、基于地质原型和形成机制概念模型,建立该类滑坡强降雨条件下形成机制计算模型。计算结果表明,由于坡体中存在强度高的弱透水层,强降雨条件下,雨水大量富集于坡体上部强风化带中;塑形区高度发育在卸荷岩体或风化层中,塑性区与雨水径流区分布范围高度一致,呈现出与雨水入渗径流区同步变化现象。降雨后期阶段,坡体下部软岩向临空侧有明显位移,其对上部坡体支撑作用减弱;上部风化岩体在自身重力及雨水浸泡作用下,出现倾倒弯曲现象,其岩体荷重进一步向下传递;坡体中富集的地下水产生向下的高水压推力;在以上三种因素作用下,导致坡体中部“锁固段”岩体出现高应力集中区,当“锁固段”内应力超过其能承受的极限时,“锁固段”失稳形成滑坡。6、在分析研究多个典型滑坡实例变形破坏过程及形成机制基础下,总结归纳该类滑坡的识别因子及识别标志。识别因子:地形地貌、岩性组合、岩体结构、水的作用及外界影响因素等。识别标志:(1)一般具有鼻梁‖状微地貌特征,为上陡下缓高边坡,陡坡段坡度40~55°,下部缓坡段具有一定的侧向临空高度,约15~50m,坡度一般为15~35°;(2)具有上硬下软的坡体结构特征,岩体为层状结构,岩层倾角在20~60°之间,软硬岩界面倾角在30~50°之间;(3)除层面外主要发育两组优势结构面:一组近平行于坡面,另一组近垂直于坡面;(4)斜坡失稳前一般经历长时间的强、暴雨。
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【学位授予单位】：成都理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：P642.22

【参考文献】