中国西部地区典型岩质滑坡机理研究
岩质顺向坡滑坡分析及除治
岩质顺向坡滑坡分析及除治岩质的研究结果得出，顺向坡属于岩质斜坡中最容易变形、稳定性最差的类型，不同的岩质对滑坡稳定性的影响也不尽相同，根据以往我国的学者对区域滑坡的研究得出，不同岩质坡向夹角的大小会影响滑坡的稳定性和敏感度。
基于此，本文主要对不同岩质顺向坡滑坡进行了分析，找出影响顺向坡滑坡的因素，并通过分析得出解决顺向坡滑坡的办法，研究得出区域滑坡危险性系数的评定依据，为今学者今后的研究奠定理论基础。
标签：岩质顺向坡滑坡坡向夹角滑坡稳定性0前言随着我国经济的不断发展，西部大开发战略所涉及的山岭丘地、地质条件差等开发问题日益严重，尤其是大量的边坡滑坡问题更加凸显。
顺向坡属于岩质斜坡中最容易变形、稳定性最差的类型，不同的岩质、顺向坡结构、顺向坡的坡型都会影响坡的稳定性，为了减少重要地段的滑坡危险，防治因滑坡因素而给人们带来的经济损失和生命财产安全，需要对岩质坡向滑坡进行研究，尤其是需要对稳定性最差的顺向坡的岩质进行研究，寻求解决方法将隐患根除。
1岩质顺向坡滑坡分析1.1顺向坡的特点顺向坡也被称为顺层岩质滑坡，之所以被称为顺层岩质滑坡是因为其坡面走向和岩层走向保持一致或者接近一致方向，顺层岩质的结构面主要分为三种，第一种是层面；第二种是层间错动面；第三种是软弱夹层。
由于这种结构面特征，其主要处于滑面带，这类的滑坡稳定性较差，其稳定性主要取决于第三种结构面。
相对来讲其组成成分多为泥岩或者砂岩的接触面，此处是最容易发生滑动的结构面，顺层滑坡在外力的作用下非常容易发生突发的、高速的滑坡情况。
1.2顺向坡物质组成大多数的顺向坡是由基岩相对松散的堆积岩组成，整个滑体结构相对松散、空隙大、透气透水性强。
当有外力作用在滑体上，坡体会发生较大的滑动，一旦坡体发生滑动，规模较大，且前缘和后缘的滑体量不同，由于顺向坡的物质组成结构，其大量的滑体主要由层状的盐酸盐和大量的层状碎岩构成，处于层间错动带的物质遇到水很容易软化，而碎岩层的物质风化较为严重。
崩塌滚石灾害的力学机理与防治技术
崩塌滚石灾害的力学机理与防治技术何思明;王东坡;吴永;欧阳朝军【摘要】崩塌滚石灾害是中国西部山区一种常见的地质灾害类型,具有突发性和随机性的特点,是山区地质灾害防治的难点和薄弱环节.针对中国崩塌滚石灾害基础研究薄弱,减灾关键技术研发能力不足的问题,开展了崩塌滚石灾害形成条件与形成力学机理的研究,研发了系列耗能减震崩塌滚石灾害防治的新技术.结合汶川地震、芦山地震崩塌滚石灾害防治难题,建设了崩塌滚石灾害防治新技术的试验示范区,并取得了良好的防护效果,为地震灾后重建和崩塌滚石灾害防治新技术的推广应用发挥了重要的示范作用.【期刊名称】《自然杂志》【年(卷),期】2014(036)005【总页数】10页(P336-345)【关键词】崩塌滚石;灾害;形成;防护技术;试验示范【作者】何思明;王东坡;吴永;欧阳朝军【作者单位】中国科学院山地灾害与地表过程重点实验室,中国科学院水利部成都山地灾害与环境研究所,成都610041;中国科学院青藏高原地球科学卓越创新中心,北京100101;成都理工大学地质灾害防治与地质环境保护国家重点实验室,成都610059;中国科学院山地灾害与地表过程重点实验室,中国科学院水利部成都山地灾害与环境研究所,成都610041;中国科学院山地灾害与地表过程重点实验室,中国科学院水利部成都山地灾害与环境研究所,成都610041【正文语种】中文崩塌滚石灾害是世界范围内高山峡谷地区一种常见的地质灾害，它是在陡峻斜坡上发生的一种突然而又剧烈的动力地质现象。
斜坡上的不稳定岩土体在重力、地震、降雨或其他外力作用下，突然向下崩落，在运动过程中翻滚、跳跃、相互撞击、崩解，最后堆积于斜坡坡脚，并通过冲击、掩埋等方式对斜坡下方的公路、铁路、防护建筑等构造物构成严重威胁。
崩塌形成的滚石粒径大小从几厘米到几米，甚至十几米，有的滚石质量高达几百吨，冲击速度高达几十米每秒，具有非常强大的冲击破坏能力。
崩塌滚石灾害在我国还具有分布范围极广，发生突然、频率高，防不胜防的特点，已成为继滑坡、泥石流灾害之后的又一重大山地地质灾害[1-5]。
哈尔素乌露天煤矿西排土场西部变形区滑坡研究
阶高度 １ ｍ， ５ 松散系数 １ ５ 边坡角 ２ 。排土容量 ． ， １ １， ２３０Ｍｍ 。变形 区位 于 排土场 西部 ， 区 自哈尔 乌 ８． ３ 该
素露 天煤 矿一期 工程 开始 就进行 了排弃 ，目前 排 弃 标 高 为 １２５Ｉ。２０ １ Ｉ ０９年 １ ， Ｔ ２月 发现 １０ｋ １ Ｖ线路 电 杆 出现侧 倾 （ ３号监 测点 位 置 ） 。为 了解 电杆 侧 倾 原
１ 变 形 区概述
文献标 识码 ： Ｂ
文 章编号 ：６ １— ９ １ ２ １ ）Ｓ １７ ８ ６（ ０ ２ ２— ０ ０ ０ ３— ０ ４
黑 岱 沟排 土 场 为哈 尔 乌素 露 天煤 矿外 排 土 场 ， 位 于首采 区拉 沟 位置 的西北侧 ， 岱沟 的中上 游 ， 黑 将 来 与 内排土场 的西端 连接在一起 ， 形成 统一 的排 土空 间 。哈尔乌 素排土场主要参 数为 ： 占地面 积 ５０ ｍ ， ． ｋ ６
表 １监测 点 数据对 照 图见 图 ２ 自 ２０ ， 。 ｏ９年 １ 月 ２ ２ Ｏ
：２４ ０ １８ ． ： ０ ４５０ ２ ７２ ０ ０４ ｏ删６ ０ ． ０ ： ０ ． ４２ ５ ３ ０ ５
４ ４ ２５ ２ １ ８ ０ ７ ４
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００ ９ １ １ ５ ３ ００ ３ ．２ ７ ５ ６ ７ ０
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４ ・
露天采矿技术 ２１年增刊 ０２
土场的大面积、 高强度排弃 ， 基底黄土内易形成演化 弱层 ， 这将是控制排土场边坡稳定的关键因素。
３ 滑 坡 区稳 定性 计算
２ 滑 坡控 制 因素分析 通过现 场考察和监测数 据分析 ， 为黑岱沟排 土 认
滑坡研究
滑坡灾害的深入探究—以中国为例摘要：中国是一个滑坡灾害极为频繁的国家，其中大型和巨型滑坡占有突出重要的地位，尤其是在中国的西部地区，大型滑坡更是以其规模大、机制复杂、危害大等特点著称于世，在全世界范围内具有典型性和代表性。
滑坡常常给工农业生产以及人民生命财产造成巨大损失、有的甚至是毁灭性的灾难。
本文将揭示滑坡是形成的条件，机制和过程；滑坡的中国国情；滑坡的监测预范与面对措施。
一、滑坡的形成条件滑坡是指斜坡上的土体或者岩体，受河流冲刷、地下水活动、雨水浸泡、地震及人工切坡等因素影响，在重力作用下，沿着一定的软弱面或者软弱带，整体地或者分散地顺坡向下滑动的自然现象。
滑坡形成的条件一是地质条件与地貌条件，二是内外营力(动力)和人为作用的影响。
第一个条件与以下几个方面有关：(1)岩土类型：岩土体是产生滑坡的物质基础。
一般说，各类岩、土都有可能构成滑坡体，其中结构松散，抗剪强度和抗风化能力较低，在水的作用下其性质能发生变化的岩、土，如松散覆盖层、黄土、红粘土、页岩、泥岩、煤系地层、凝灰岩、片岩、板岩、千枚岩等及软硬相间的岩层所构成的斜坡易发生滑坡。
(2)地质构造条件：组成斜坡的岩、土体只有被各种构造面切割分离成不连续状态时，才有可能向下滑动的条件。
同时、构造面又为降雨等水流进入斜坡提供了通道。
故各种节理、裂隙、层面、断层发育的斜坡、特别是当平行和垂直斜坡的陡倾角构造面及顺坡缓倾的构造面发育时，最易发生滑坡。
(3)地形地貌条件：只有处于一定的地貌部位，具备一定坡度的斜坡，才可能发生滑坡。
一般江、河、湖(水库)、海、沟的斜坡，前缘开阔的山坡、铁路、公路和工程建筑物的边坡等都是易发生滑坡的地貌部位。
坡度大于10度，小于45度，下陡中缓上陡、上部成环状的坡形是产生滑坡的有利地形。
(4)水文地质条件：地下水活动，在滑坡形成中起着主要作用。
它的作用主要表现在：软化岩、土，降低岩、土体的强度，产生动水压力和孔隙水压力，潜蚀岩、土，增大岩、土容重，对透水岩层产生浮托力等。
中国典型滑坡大观(三)
立志当早，存高远
中国典型滑坡大观（三）
一.第三系泥岩滑坡与崩塌
1.青海尖扎康阳-夏藏滩滑坡
位于黄河公伯峡库尾，尖扎县西10km 黄河右岸。
其中，康阳滑坡长
3100m，宽3300m，厚100m，体积约10.23 亿m3。
由第三系紫红色泥岩构成，滑坡高差约500m，可划分为9 级平台。
滑坡超覆于黄河Ⅲ级阶地卵砾石
层上。
由于滑坡前缘切脚修路，2005 年滑坡体局部复活滑动，体积约数千万立方米。
青海尖扎康阳-夏藏滩滑坡群全貌
青海尖扎康阳-夏藏滩滑坡灾区各地景色概貌及灾难成因分析
第三系泥岩(N) 超覆于第四纪阶地(Q) 之上, 滑带明显
康阳滑坡滑带结构及产状明显
康阳滑坡西部因前缘开挖失稳滑动, 公路形成大量纵张裂缝
新滑坡体上形成大量土林，因前缘开挖失稳滑动, 公路毁坏
新滑坡前缘堆积体纵张裂缝发育, 形如脚趾
2.青海西宁北山林家崖滑坡区
青海西宁市北山林家崖滑坡区远眺
青海西宁北山林家崖滑坡区各地景色概貌及灾难成因分析
第三系泥岩中膏盐溶蚀后, 形成错落型滑坡
第三系泥岩中膏盐厚达数米, 构成滑坡或崩塌的底面
第三系泥岩中富含膏盐。
溶蚀后, 形成大量空洞
第三系泥岩被数组节理切割, 卸荷裂隙发育
第三系泥岩被数组节理切割风化卸荷形成危岩体。
典型滑坡案例
典型滑坡案例滑坡原因：降雨密集，地质构造，人工开挖等1.新滩滑坡新滩地区，位于长江上游72公里处西陵峡西段兵书宝剑峡口处的湖北宜昌市秭归县龙口区，自古以来就是一个滑坡地带。
根据国务院指示，西陵峡岩崩调查处的测绘工作者从20世纪70年代初就开始对新滩岩崩、滑坡进行监测预报工作，利用大地形变测量手段，监测掌握滑坡形变发展规律。
测绘工作者踏遍新滩地区的崇山峻岭，行程约８万公里，布设了72个仪器测站和９个观测点，测量了15个交会点、５条水准路线和由６个点组成的三角网，对整个滑坡地段形成了严密的科学监视网络，易滑动坡体的任何轻微滑动，都被准确地记录下来，可以预先掌握滑坡的动态。
利用持续不断的观测结果分析，终于成功地预报了发生在1985年６月12日凌晨３点45分至４点20分的新滩滑坡。
“新滩滑坡”是一起震惊全国的大滑坡，3000余万方土石自100米高处的广家岩坡脚，以排山倒海之势，高速下滑，将古镇新滩全部摧毁，江中激起巨浪高达54米，涌浪波及上下游江段42公里。
这次滑坡的预报成功，是工程测量应用于地壳形变监测的成功范例，是测绘史上光辉的一页，为国家避免了重大损失，保护了千百人的生命财产，是测绘工作为国计民生服务的直接体现。
新滩滑坡2.巴东滑坡发源于武陵山脉的清江是长江三峡出口后第一条较大支流。
发生滑坡的湖北省巴东县清太坪镇在清江水布垭大坝上游约３０公里。
2007年６月１５日下午５时许，位于清太坪镇大堰塘村三组的５００万立方米滑坡体坠入３００米以下的清江，卷起１５至３０米高的涌浪。
险区１０００米以外邻近乡镇正在劳作的１８人受滑坡体冲击，其中１０人当场获救，８人失踪，另有１５栋房屋滑入清江。
险情同时危及巴东县清太坪、水布垭、金果坪三个乡镇的部分区域。
当地政府随即组织险区附近受灾群众７２户２８７人紧急避险。
截至17日凌晨，滑坡体总方量已超过500万立方米，8人失踪，15栋房屋滑入清江。
三峡巴东滑坡3.漫湾滑坡漫湾水电站位于中国云南省西部云县和景东县交界处的漫湾河口下游1km 的澜沧江中游河段上，距临沧140km，至大理市200km，该水电站以发电为单一开发目标。
软硬互层顺层岩质边坡稳定性影响因素及失稳机理分析
软硬互层顺层岩质边坡稳定性影响因素及失稳机理分析摘要：在自然界中，岩石在形成过程中因沉积物源性质差异形成软硬分层结构，因构造活动，导致岩层呈现不同成度的岩层结构斜率,这种倾斜岩层结构在工程实践中影响较大，笔者对中国西部地区工程实践中的岩石结构展开研究分析,发现软硬叠加的岩质边坡，在自身重力、自然条件、人类活动等因素下可能诱发失稳。
关键词：软硬互层；顺层岩质；边坡稳定性；影响因素；失稳机理引言随着我国西部大开发战略的逐渐实施,诸多基建工程不断加快落实,且在西南地区工程建设过程中需进行大量工程开挖，形成有大量软硬互层顺层岩质边坡,特别在重庆、云南、贵州等地大量分布层状碳酸盐岩，且碳酸盐岩层间发育富含红泥岩层、泥质砂岩层，形成软硬互层的岩质边坡。
在高速公路、铁路等建设过程中开挖形成的软硬互层顺层岩质边坡也十分常见,该类型的边坡常易失稳产生滑塌、崩落等灾害，对工程施工的正常进行及人员生命财产安全造成了极大威胁。
然而，软硬互层顺层岩质边坡的变形破坏受到诸多因素影响,尤其是边坡坡体结构和岩体结构的特殊组合,导致软硬互层顺层岩质边坡的失稳机理和变形破坏特征变的十分复杂。
本文通过边坡失稳因素及数值模拟方式，分析不同岩层岩层厚度比和软硬互层顺层岩质边坡的位移变化规律,揭示软硬互层顺层岩质边坡的失稳机理,为该类型边坡事故的防治提供了理论依据。
1软硬互层顺层岩质边坡稳定性影响因素分析1.1地下水对软硬互层顺层岩质边坡的影响软硬互层顺层岩质边坡由于岩层性质存在差异性，软质岩层常富含年粘土矿物(如蒙脱石、高岭石、伊利石、绿泥石等)，粘土矿物因其特殊的遇水膨胀性在地下水的作用下，软质岩层部分力学性质极易发生变化，导致岩层软化、崩解，岩层间的凝聚力降低，在上层岩层重力作用下，下层软质岩层抗滑力低于上层岩层岩层面的下滑力，岩层将发生失稳滑动。
在地下水的参与下，软岩中的粘土矿物（如蒙脱石、高岭石、伊利石、绿泥石等）发生化学反应，产生物质交换，从岩石中交换的物质被水流代谢或者地下水作用力对岩石软弱部分机械冲击，导致岩石形成孔洞或空洞,从而加速地下水在岩石中的运动速率，提高岩石的渗透率和孔隙率滤，降低岩石中矿物间的凝聚力。
黄土滑坡的诱发因素及形成机理
地下结构灾害与防护学年论文题目黄土滑坡的诱发因素及形成机理姓名所在学院专业班级学号日期黄土滑坡的诱发因素及形成机理摘要：近几年来，西北地区黄土滑坡灾害频频发生而且其频率呈现增加的趋势，黄土滑坡灾害且因其危害大、分布广成为近年工程地质研究热点问题。
为有效减缓黄土滑坡灾害的风险，必须对黄土滑坡诱发因素及其形成机理进行相关的研究。
黄土滑坡的诱发因素分为自然因素和人为因素两种。
自然因素包括河流及沟谷侵蚀、地震、降雨及冻融、地下水活动及新构造活动等；人为因素则包括农业灌溉、地下开采、开挖与堆载、修建水库等。
研究表明，降水和人类工程活动是最主要的诱发因素。
本文对黄土滑坡灾害的诱发因素及形成机理进行了深入浅出的研究与阐述，并提出了具有一定可操作性的防治对策,对黄土滑坡的预报治理工作具有积极的理论和现实意义。
关键词：黄土、滑坡、因素、机理、防治措施正文：黄土滑坡是指在厚层黄土高边坡地段土体在重力作用下沿软弱面整体下滑的现象。
滑坡边界多呈半圆形或弧形，破裂壁呈陡坎，有较陡的滑动面，常发生于40°～60°的黄土谷坡上部或谷坡最下部。
滑坡发生后，稳定坡面为35°左右，多发生于地下水溢出处。
黄土滑坡是特定地质地理环境下的一种自然人为灾害，以其对人类的危害性、灾害过程的复杂性和对其研究的迫切性,严重制约着区域经济的发展,成为当今世界性的研究难题和关注的热点。
地质构造、地层岩性、地形地貌、岩土体结构特性、地下水及新构造活动等条件，是影响其发生、发展的主要地质因素，而大气降水及爆破、人工开挖和地下开采的人类工程活动等非地质因素，对斜坡的变形破坏也起着重要的诱发作用[2]。
（一）黄土滑坡的诱发因素（1）地形地貌及地层岩性铜川地区分布有大量的黄土陡崖、陡坡，其高度、坡度以及临空面，为滑坡的形成提供了最基本的客观地形条件。
调查发现，铜川地区黄土滑坡多发育于遭受侧向侵蚀和冲沟深切的黄土斜坡带、黄土梁间凹地及黄土塬边等；同时，黄土中的古土壤以粘粒成分为主，并与黄土成层分布，产状倾斜，易顺层产生滑动；黄土层的下伏基岩，主要为石灰岩、砂岩、泥岩以及三趾马红土，石灰岩和砂岩透水性较差，起着相对隔水的作用，形成区内大量黄土滑坡的滑床；泥岩遇水呈泥状，顺层流动，形成良好的滑动界面；黄土与红土间往往具有顺坡向分布的泥质软弱带或岩土界面。
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第19卷第3期2004年6月地球科学进展ADVANCE I N E ARTH SCIE NCESV ol.19 N o.3Jun.,2004文章编号:100128166(2004)0320443208中国西部地区典型岩质滑坡机理研究黄润秋(成都理工大学地质灾害防治与地质环境保护国家专业实验室,四川 成都 610059)摘 要:中国西部具有独特的地域地质环境和活跃的内外动力地质条件。
在这样的背景下,崩滑地质灾害十分发育,给人类居住环境及重大工程建设带来极大威胁和重大的损失。
阐明这些灾害的形成机理,尤其是大型滑坡的发生机理,对灾害的防治具有重要的理论及现实意义。
根据作者在中国西部地区多年的研究工作实践,对几类典型的大型岩质斜坡变形及失稳机理进行了较为深入的分析,重点阐述了这些大型滑坡形成的地质条件、斜坡变形过程及发生机理的“概念模型”,其中包括滑移—拉裂—剪断的三段式模式、挡墙溃决模式、“超级强夯”模式等。
这些机理及模式的提出,对这一地区的防灾减灾实践具有一定的指导意义。
关 键 词:中国西部;岩石滑坡;机理;地质灾害中图分类号:P642122 文献标识码:A1 概 述中国西南部地区地处青藏高原的东侧,受青藏高原近百万年来持续隆升的影响,在青藏高原与云贵高原和四川盆地之间形成了总体呈南北走向的巨大的大陆地形坡降带,构成我国大陆地形从西向东急剧骤降的特点;在此过程中,发育于青藏高原的长江(金沙江)及其主要支流(雅聋江、大渡河、岷江)以及雅鲁藏布江、澜沧江、怒江等深切成谷,从而在这个巨大的大陆地形坡降带上形成高山峡谷的地貌特征。
也正是由于受到青藏高原持续隆升的影响,高原物质向东部及东南部的挤出,从而在高原周边,扬子地台西缘形成和发育了大量挽近期以来有强烈走滑和逆冲活动的活动性断裂,导致在这个带上形成了以“高地壳应力”和“强地震活动”的区域内动力条件。
内、外动力条件在该地区的强烈交织与转化,从而导致这一地区特殊和复杂的地质环境条件和强烈的河谷动力学过程,主要表现为:高地应力环境、断裂强活动性及强震的特殊动力环境、深切峡谷的强卸荷改造环境、复杂岩(土)体结构环境、复杂水文地质环境和特殊的河床深厚覆盖层环境等。
这些复杂和特殊的地质环境条件在全世界范围内也是罕见的,某些条件甚至是独特的。
正是由于这样特殊的地质环境条件,导致西南地区以崩塌、滑坡、泥石流为典型的地质灾害事件特别的发育(表1),并且具有规模大、机理复杂、危害大、防治难度高等特点,构成影响和制约这一地区重大工程建设和威胁人民生命财产安全的一个重要环境地学问题。
综上情况,本文结合我国西部地区独特的地域地质环境,讨论了这一地区几类具有典型意义的大型岩质滑坡发生机理,以期对这类灾害性地质过程的识别、评价与预测提供有益的经验和方法。
2 滑移—拉裂—剪断三段式滑坡分析所谓边坡变形—破坏的滑移—拉裂—剪断三段式模式是指边坡的变形破坏具有分三段发育的特征, 收稿日期:2004204209;修回日期:200420422013基金项目:国家自然科学基金“西部生态与环境”重大研究计划项目“中国西部特殊地质环境条件形成机理与工程适宜性研究”(编号: 90102002)资助1 作者简介:黄润秋(19632),男,湖南长沙人,教授,主要从事地质灾害的评价预测与岩石高边坡稳定性研究1E2m ail:hrq@表180年代以来我国发生的典型崩滑地质灾害事件[1]T able1 Typical h azardous landslides cases since1980s in China滑坡名称位 置发生日期体积(104m3)斜坡类型诱发(触发)因素人员死亡盐池河岩崩湖北宜昌1980206203150.0近水平层状边坡地下采矿284鸡扒子滑坡重庆云阳19822072171500 古滑坡(层状碎裂)暴雨即时搬迁洒勒山滑坡甘肃东乡19832032073100 黄土斜坡灌溉、冻融230新滩滑坡重庆姊归19852062123000 古滑坡(散体)降雨即时搬迁中阳村滑坡重庆巫溪1988201210765.0层状石灰岩暴雨33铁西滑坡四川喜德1988209202 4.0堆积层散体暴雨颠覆列车溪口滑坡重庆华蓥1989207210100.0反倾层状岩体边坡暴雨221昭通滑坡云南昭通1990206>1000 堆积体暴雨>100鸡冠岭岩崩重庆武隆1994204230424.0中—陡反倾边坡地下采矿16黄茨滑坡甘肃兰州1995203200.0黄土斜坡即时搬迁二道沟滑坡重庆巴东199520621060.0强风化斜坡洪水位5陨阳滑坡云南1996206201500.0散体斜坡采矿200岩口滑坡贵州印江19962072181500.0斜顺倾边坡坡脚采石3沙冲路滑坡贵州贵阳1996212204 2.0顺倾边坡坡脚切坡35易贡滑坡西藏波密200020420928000 基岩、散体溶雪淹没茶厂双牛滑坡古蔺石宝镇2000206206 2.0松散体暴雨10盈江滑坡云南盈江20002082140.2混合花岗岩坡残积土暴雨13兰坪滑坡云南兰坪20002092032000 顺倾边坡暴雨搬5000人即下部沿近水平或缓倾坡外(内)结构面蠕滑、后缘拉裂、中部锁固段剪断。
这种模式最早揭露于黄河龙峡水电站近坝库岸河段,以其中的查纳、龙西等大型滑坡为代表(张倬元,刘汉超,1982),后来,在黄河拉西瓦水电站、湖北盐池河磷矿等地又有发现(黄润秋,1988;李强,1993),是一种受坡脚近水平结构面控制边坡的经典变形—破坏模式,也是我国大型高速滑坡发生的一类主要机理模式[2]。
可能产生这类变形破坏模式的边坡往往具有以下的地质结构:(1)坡体主体由相对均质的脆性岩体或半成岩体构成,但坡脚发育近水平或缓倾坡外的结构面。
(2)以坚硬岩体为主体,但夹有相对较薄的软弱夹层构成的互层状边坡。
这类边坡的变形破坏机制主要表现在以下的阶段性过程:(1)边坡形成过程中,由于坡体整体的卸荷回弹变形,从而驱动边坡沿坡脚的缓倾结构面发生回弹错动性质的表生改造,并在坡顶形成拉张应力区,出现后缘拉裂(图1,处于高地应力区的这类边坡更具发生此种变形的条件)。
(2)表生改造完成后,坡体在自重应力的长期持续作用和驱动下,沿缓倾角结构面发生持续的蠕滑变形,并导致坡体后缘拉裂的向下扩展,从而形成前缘的蠕滑段和后缘的拉裂段。
显然,随着蠕滑段和拉裂段的发展,它们之间的完整岩体就构成了边坡变形的“锁固段”,坡体的稳定性将主要由锁固段来维系,锁固段的应力也将随着蠕滑段和拉裂段的发展而逐渐的积累。
(3)当后缘拉裂加深到某一深度时,“锁固段”的应力积累将使这部分岩体进入累进性破坏阶段,并最终剪断锁固段岩体,发生突发的脆性破坏。
由于这种突发的脆性破坏伴有很大的峰、残强度差,因此,边坡岩体的位能将得以突发的释放,从而形成高速滑坡[3,4]。
图1 滑移—拉裂—剪断三段式模式Fig.1 Sliding2tension2shearing failture model由这种变形破坏机制导致的滑坡其滑面形态大多呈“匙形”或铲形,可明显分为3段:前部的平缓444 地球科学进展 第19卷段基本顺层或顺结构面发育,后部为陡倾切层段,倾角大于60°,两者之间则为近弧形的切层段。
黄润秋等(1983)以黄河拉西瓦水电站II 号变形体为例,采用粘—弹—塑性有限单元法研究论证了上述时效变形机制的发生过程,并提出了边坡沿坡脚软弱结构面发生重力剪切蠕滑的条件,可表示为[2]: K ≥K c =(1+C -tg φl ctg2α)/(1-C -tg φl ctg2α)其中,K =σ1/σ3,α为结构面法线与σ1之夹角,φl为长期强度指标,C =tg φl /sin2α。
张倬元、刘汉超等(1983)[8]提出根据后缘拉裂的发育深度对该类边坡的失稳破坏进行预报,并提出了边坡失稳的临界拉裂深度[5]:Hcr =0.5763H -27.0992黄润秋等[2]提出考虑锁固段效应的边坡稳定性可采用下式来评价:K =βK m 其中K 为考虑锁固段效应后的边坡稳定性系数,K m 为假定滑面贯通情形的边坡稳定性系数,β为锁固段破坏的超载系数,由物理模拟试验或数值模拟得出。
3 挡墙溃决型滑坡分析3.1 实例概况1989年7月10日由特大暴雨触发的四川溪口滑坡是20世纪80年代末期我国最大的崩滑地质灾害事件,该滑坡致使200余人死亡,直接经济损失达500多万元。
滑坡区地层岩性结构如图2所示,滑源区主要涉及的岩层为寒武系中、上统白云岩及灰质白云岩。
纵剖面上,可将滑源区岩体结构分为6个区,至上而下依次为:层状块裂结构→厚层状结构→层状结构→层状碎裂结构→碎裂结构→角砾状结构。
总体上,愈靠近F7断层,岩体破碎程度越高,其中角砾状结构属断层破碎带物质,碎裂结构及层状碎裂结构亦在断层强影响范围带以内(图4)。
值得指出的是:下部的角砾状结构岩体,实际为断层破碎带经重新胶结后形成的角砾岩,其胶结物成份以钙质为主,胶结致密坚硬、完整程度高。
图2 滑源区斜坡地质结构示意图Fig.2 G eological structure profile of the slope3.2 失稳机理的概念模型斜坡的变形破坏机制及滑坡的形成过程可以抽象出以下概念模型[6]:(1)斜坡物质组成宏观上具有上硬、下软的双层结构特征,上层为由白云岩及断层砾岩组成的相对硬层;下层为由页岩、粉砂质泥岩及崩坡积层等组成的软弱基座。
上层坡体中,钙质胶结的断层破碎带角砾岩具有较高的强度,可视为整体连续介质;其余滑坡所涉及的坡体部分虽以层状岩体为主,但均处于坡体的强风化带范围之内。
(2)斜坡失稳具有突发的快速启动特征,这种特征总是与滑动面上的脆性破坏联系在一起的,也就是说,滑动面上应该存在具备产生突发脆性破坏的岩性段或“锁固段”。
从上述滑坡的地质结构分析,这一段只能是坡体中下部断层破碎带的角砾岩段。
(3)由于“锁固段”的刚度远远高于下部软弱基544第3期 黄润秋:中国西部地区典型岩质滑坡机理研究 座的刚度,因此,它能向基座传递的上部坡体的荷载是极为有限的,也就是说,“锁固段”尤如一座挡土墙,它承担了上部坡体沿潜在滑动面传递下来的大部分推力荷载,因此,锁固段是坡体的应力集中部位。
随着坡体形成后经历时间的延长,软弱基座在上部坡体的压缩作用下,将发生向临空方向挤出的缓慢蠕变,致使应力向“锁固段”进一步转移,从而加剧其应力集中;当集中的应力超过“锁固段”岩体的长期强度时,“锁固段”发生突发的脆性破坏,导致滑坡的发生。
高强度暴雨及其所导致的动水压力对“锁固段”突然加载是锁固段破坏、滑坡发生的直接触发因素。
采用粘弹塑性非线性有限单元法分析,对上述机理模型进行了数值模拟验证。