本文關(guān)鍵詞：緩傾外軟硬互層型滑坡基本特征及失穩(wěn)機(jī)理研究

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【摘要】：在我國(guó)西部地區(qū)廣泛分布著緩傾角的侏羅系,白堊系,三疊系等地層,在長(zhǎng)期內(nèi)外地質(zhì)營(yíng)力作用下發(fā)育成為緩傾角軟硬互層型滑坡。此類滑坡具有隱蔽性強(qiáng)、識(shí)別難度大、成機(jī)理復(fù)雜、預(yù)警預(yù)報(bào)難度大等特點(diǎn)。鑒于此,結(jié)合導(dǎo)師“973項(xiàng)目-西部山區(qū)大型滑坡地質(zhì)結(jié)構(gòu)特征及成災(zāi)模式研究”課題,以大量緩傾外軟硬互層型滑坡典型案例為基礎(chǔ),結(jié)合實(shí)地詳細(xì)調(diào)查,在深化認(rèn)識(shí)其工程地質(zhì)條件的基礎(chǔ)上,詳細(xì)歸納分析了緩傾外軟硬互層型滑坡的基本特征、形成條件和影響因素,以此建立該類滑坡形成機(jī)制概念模型,并以概念模型為基礎(chǔ)對(duì)緩傾外軟硬互層型滑坡地下水壓力分布規(guī)律和變形破壞模式進(jìn)行物理模擬試驗(yàn)研究,對(duì)影響因子敏感性進(jìn)行數(shù)值計(jì)算研究,最后提出該類滑坡的識(shí)別方法。本文研究成果將對(duì)此類滑坡的判斷識(shí)別、預(yù)警預(yù)報(bào)、防護(hù)治理提供一定的理論支撐。論文主要研究?jī)?nèi)容和研究成果如下:1、緩傾外軟硬互層型滑坡地質(zhì)原型主要特征:緩傾外軟硬互層型斜坡主要發(fā)育在低山-丘陵區(qū)緩傾角侏羅系、白堊系和三疊系的軟硬互層地層中;巖層傾角小于15°;平均縱長(zhǎng)660米,坡體主要呈寬/長(zhǎng)約1.4的長(zhǎng)條形;斜坡中部平緩約10°,坡腳和后緣坡度達(dá)30°~40°,平均厚度25米;坡體主要發(fā)育有兩組近正交直立節(jié)理面,一組近垂直滑坡方向,一組近平行于滑坡方向;斜坡地層以軟硬互層巖性組合為主,軟硬巖層巖性差異明顯,存在相對(duì)隔水-透水水文地質(zhì)結(jié)構(gòu)特征。2、基于現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查及資料分析,總結(jié)出緩傾外軟硬互層型滑坡主要變形破壞特征:后緣形成長(zhǎng)大深切拉張拉陷槽;滑坡以單級(jí)或多級(jí)滑動(dòng)為主,滑體完整性較好;坡體中前部擠壓形成隆起鼓丘;拉槽和坡體中前部邊界處形成小型崩滑帶。緩傾外軟硬互層的不利巖性組合是滑坡發(fā)育的地質(zhì)基礎(chǔ)。后緣深切裂隙,相對(duì)透水-隔水水文地質(zhì)結(jié)構(gòu)是滑坡發(fā)育的主要內(nèi)在因素。強(qiáng)降雨作用是滑坡形成的誘發(fā)因素,其中由強(qiáng)降雨作用引起的作用在滑體上的靜水壓力和揚(yáng)壓力是該類滑坡失穩(wěn)的重要機(jī)制。緩傾外軟硬互層型滑坡形成演化可分為:河谷下切表生改造階段,裂隙擴(kuò)展-時(shí)效變形階段,強(qiáng)降雨誘發(fā)斜坡整體失穩(wěn)破壞階段。建立以上述地質(zhì)原型特征,變形破壞特征,誘發(fā)因素,演化規(guī)律為基礎(chǔ)的緩傾外軟硬互層型滑坡概念模型。3、強(qiáng)降雨引起坡體內(nèi)水壓力分布特征的研究尚存在不同認(rèn)識(shí),由水壓力起主控作用的緩傾外軟硬互層型滑坡啟動(dòng)臨界判據(jù)公式還存在不完備之處。所以,以相似原理為基礎(chǔ),以垮梁子滑坡為地質(zhì)原型搭建1:200的試驗(yàn)?zāi)Ｐ�。通過(guò)篩分試驗(yàn)和滲透試驗(yàn)完成對(duì)透水層滲透材料的選取與設(shè)定。采用中等透水-強(qiáng)透水-極強(qiáng)透水三個(gè)滲透級(jí)別模擬緩傾外軟硬互層斜坡中透水層中普遍存在的砂巖體-砂泥巖體的滲透級(jí)數(shù)。以后緣注水方式模擬強(qiáng)降雨條件下坡腳堵水坡體內(nèi)地下水壓力分布規(guī)律,變形破壞規(guī)律及其失穩(wěn)機(jī)制。通過(guò)物理模擬試驗(yàn)得出以下主要結(jié)論:(1)透水層滲透速率與其滲透性呈線性正比關(guān)系,透水層在后緣高水頭壓力作用下滲透性從中等透水-強(qiáng)透水-極強(qiáng)透水增大,地下水滲透速率從1mm/s-5mm/s-39mm/s線性增加,在相同降雨條件下透水層滲透系數(shù)越大,地下水活動(dòng)越快;透水層滲透性的大小也影響坡體內(nèi)地下水分布曲線斜率:地下水分布曲線平均斜率與滲透性大小呈線性負(fù)相關(guān),隨著透水層滲透性從中等透水-極強(qiáng)透水增大,水壓力分布曲線平均斜率k值由0.4525、0.31、0.14276、0.073呈線性遞減規(guī)律變化,即滲透性越大地下水分布曲線平均斜率越小。(2)模擬強(qiáng)降雨條件下緩傾外軟硬互層型斜坡坡腳堵水后坡體地下水分布規(guī)律。得到透水層不同滲透性條件下作用在隔水頂面的承壓水分布規(guī)律:當(dāng)透水層滲透級(jí)別弱于中等透水,坡體內(nèi)承壓水的分布規(guī)律為三角形-梯形-矩形模式;當(dāng)透水層滲透級(jí)別介于中等透水-強(qiáng)透水間,坡體內(nèi)地下水分布規(guī)律是小三角形-大三角形-矩形模式;當(dāng)坡體透水層滲透級(jí)別強(qiáng)于強(qiáng)透水,坡體內(nèi)承壓水基本上以與后緣等高水頭的矩形分布。另外,斜坡體透水層滲透級(jí)別也決定了坡體內(nèi)承壓水作用部位先后順序:當(dāng)透水性能強(qiáng)于強(qiáng)透水時(shí),承壓水首先作用在坡腳,再隨坡體后緣裂隙水位上升而逐漸向坡體中后部發(fā)展;當(dāng)透水性能弱于強(qiáng)透水時(shí),承壓水首先作用在坡體后部,再隨后緣水位抬升而逐漸向前緣發(fā)展。(3)通過(guò)改變透水層滲透性的反復(fù)試驗(yàn)可知坡體的變形破壞方式與坡體透水層滲透性能關(guān)系不大,與坡體內(nèi)承壓水分布范圍與大小關(guān)系緊密。整體上都遵循坡體內(nèi)承壓水分布范圍越大,承壓水頭越高,坡體內(nèi)蓄能越大,坡體變形破壞越嚴(yán)重的變形破壞規(guī)律�；旧铣是熬壜∑痣A段-牽引后退式裂隙發(fā)育階段-滑移-拉裂趨勢(shì)形成階三個(gè)發(fā)育階段。(4)在概化分析坡體承壓水的分布方式的基礎(chǔ)上,對(duì)滑坡臨近滑動(dòng)狀態(tài)不同的承壓水作用大小和啟動(dòng)判據(jù)公式做了分類研究。相對(duì)于傳統(tǒng)公式及修正公式,本文引入了水力坡降參數(shù)i對(duì)公式進(jìn)行修正,該參數(shù)決定了坡體內(nèi)地下水分布曲線的斜率大小,從而可以準(zhǔn)確的表示揚(yáng)壓力大小。4、通過(guò)對(duì)緩傾外軟硬互層型滑坡單一因素敏感性數(shù)值計(jì)算研究得出:坡體巖土體物理因子對(duì)坡體穩(wěn)定性影響的主次關(guān)系依次為:軟弱夾層內(nèi)摩擦角、軟弱夾層粘聚力、滑體容重、滑體滲透性;坡體結(jié)構(gòu)條件對(duì)緩傾外軟硬互層型斜坡穩(wěn)定巖層傾角起主要作用,軟硬巖互層數(shù)對(duì)坡體穩(wěn)定性幾乎無(wú)影響;坡體穩(wěn)定性對(duì)由強(qiáng)降雨引起的后緣水頭高度響應(yīng)較大。單一因素影響下,只有軟弱夾層內(nèi)摩擦角極小,巖層傾角大于軟弱夾層內(nèi)摩擦角,后緣裂隙完全充水條件下坡體穩(wěn)定性可能降低到1.0以下。5、通過(guò)對(duì)影響緩傾外軟硬互層型滑坡穩(wěn)定性的巖土體物理因子,坡體結(jié)構(gòu)因素和外界條件三類影響因子的正交試驗(yàn)綜合分析,得出緩傾外軟硬互層型滑坡影響因子的敏感大小,總結(jié)出影響緩傾外軟硬互層型滑坡失穩(wěn)的主次因素。在巖層傾角小于軟弱夾層內(nèi)摩擦角情況下影響坡體穩(wěn)定性的主次關(guān)系依次為:軟弱夾層內(nèi)摩擦角、巖層傾角、降雨強(qiáng)度或后緣水頭高度、軟弱夾層粘聚力、滑體滲透系數(shù);巖層傾角大于軟弱夾層內(nèi)摩擦角情況下:巖層傾角、軟弱夾層內(nèi)摩擦角、強(qiáng)降雨或后緣水頭高度、軟弱夾層粘聚力、滑體滲透系數(shù)。6、緩傾外軟硬互層型滑坡從發(fā)育到失穩(wěn)是一個(gè)漫長(zhǎng)的復(fù)雜的過(guò)程,是在各種因素、各種條件共同作用下發(fā)生的。從正交結(jié)果來(lái)看,強(qiáng)降雨作用下后緣水頭升高,若不能使坡體物理性質(zhì)弱化是不可能使坡體失穩(wěn)的,即坡體巖土體性質(zhì)是緩傾外軟硬互層型斜坡失穩(wěn)的內(nèi)在因素;另外,經(jīng)長(zhǎng)時(shí)間作用,巖土體弱化后,若沒(méi)有外界降雨條件形成水壓力,改變滲流場(chǎng),坡體也不會(huì)失穩(wěn),即降雨條件是坡體失穩(wěn)的外在因素。緩傾外軟硬互層型滑坡是在內(nèi)外因素共同作用下變形失穩(wěn)的。7、在緩傾外軟硬互層型滑坡地質(zhì)原型,破壞特征,演化規(guī)律和形成機(jī)制的基礎(chǔ)上總結(jié)歸納出該類滑坡的識(shí)別標(biāo)志�？偨Y(jié)出以緩斜單面山地貌標(biāo)識(shí),坡體前緣河道變窄向外凸出,植被高低界限或疏密界限呈圈椅狀,斜坡后緣出現(xiàn)拉槽或長(zhǎng)條形匯水洼地等為主的遙感識(shí)別標(biāo)志;歸納出以侵蝕,剝蝕的低山和深丘地貌的緩斜凸型單面山地貌標(biāo)志,緩傾角白堊系、侏羅系、三疊系軟硬互層地層標(biāo)識(shí),典型深切裂隙、匯水洼地斜坡結(jié)構(gòu)等地面識(shí)別標(biāo)識(shí)。
【關(guān)鍵詞】：緩傾外軟硬互層型滑坡 物理模擬 地下水壓力分布 敏感性分析 識(shí)別標(biāo)識(shí)
【學(xué)位授予單位】：成都理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：P642.22
【目錄】：

• 摘要4-7
• ABSTRACT7-14
• 第1章 前言14-31
• 1.1 選題依據(jù)及研究意義14-18
• 1.2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀18-28
• 1.2.1 緩傾外軟硬互層型滑坡案例概述18-21
• 1.2.2 緩傾外軟硬互層型滑坡形成機(jī)理研究現(xiàn)狀21-26
• 1.2.3 緩傾外軟硬互層型邊坡失穩(wěn)機(jī)理研究方法26-28
• 1.3 主要研究?jī)?nèi)容及技術(shù)路線28-31
• 1.3.1 主要研究?jī)?nèi)容28-29
• 1.3.2 研究思路及技術(shù)路線29-31
• 第2章 典型緩傾外軟硬互層型滑坡基本特征及失穩(wěn)機(jī)制研究31-73
• 2.1 概述31-51
• 2.2 地質(zhì)原型特征分析51-68
• 2.2.1 形態(tài)及規(guī)模51-55
• 2.2.2 地層巖性及巖性組合55-59
• 2.2.3 構(gòu)造特征及巖體質(zhì)量59-61
• 2.2.4 水文地質(zhì)結(jié)構(gòu)特征61-64
• 2.2.5 斜坡結(jié)構(gòu)特征及類型64-68
• 2.3 典型變形破壞特征分析68-70
• 2.3.1 后緣長(zhǎng)大拉陷槽68
• 2.3.2 單級(jí)或多級(jí)滑動(dòng)68-69
• 2.3.3 前緣形成隆起鼓丘69
• 2.3.4 環(huán)邊界小型崩滑帶69-70
• 2.4 成因機(jī)制70-71
• 2.4.1 主要影響因素70
• 2.4.2 形成機(jī)制研究70-71
• 2.5 小結(jié)71-73
• 第3章 緩傾外軟硬互層型滑坡地下水壓力分布特征及形成機(jī)制物理模擬研究73-105
• 3.1 概述73-74
• 3.2 試驗(yàn)方案74-78
• 3.2.1 試驗(yàn)?zāi)康?/span>74
• 3.2.2 試驗(yàn)原理74-75
• 3.2.3 試驗(yàn)工況設(shè)計(jì)75
• 3.2.4 模型設(shè)計(jì)75-78
• 3.3 模型搭建78-84
• 3.3.1 材料制作78-82
• 3.3.2 模型搭建82-84
• 3.3.3 物理模擬試驗(yàn)84
• 3.4 試驗(yàn)結(jié)果分析84-103
• 3.4.1 地下水壓力分布特征分析84-96
• 3.4.2 試驗(yàn)?zāi)Ｐ妥冃纹茐奶卣鞣治?/span>96-98
• 3.4.3 緩傾外軟硬互層型滑坡啟動(dòng)判據(jù)再修正98-103
• 3.5 小結(jié)103-105
• 第4章 緩傾外軟硬互層型滑坡穩(wěn)定性影響因素敏感性數(shù)值計(jì)算分析105-134
• 4.1 概述105
• 4.2 計(jì)算方案105-108
• 4.2.1 正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)原理105-106
• 4.2.2 計(jì)算工況設(shè)計(jì)106-108
• 4.3 計(jì)算模型搭建108-109
• 4.4 緩傾外軟硬互層型滑坡穩(wěn)定性影響因素敏感性分析109-133
• 4.4.1 單因素敏感性分析109-117
• 4.4.2 多因素正交作用敏感性分析117-133
• 4.5 小結(jié)133-134
• 第5章 緩傾外軟硬互層型滑坡發(fā)育模式及識(shí)別研究134-138
• 5.1 概述134
• 5.2 緩傾外軟硬互層型斜坡發(fā)育條件134-136
• 5.2.1 形態(tài)特征條件134
• 5.2.2 巖性組合條件134-135
• 5.2.3 坡體結(jié)構(gòu)條件135
• 5.2.4 水文地質(zhì)條件135
• 5.2.5 降雨誘發(fā)條件135-136
• 5.3 緩傾外軟硬互層型滑坡識(shí)別研究136-138
• 5.3.1 遙感識(shí)別標(biāo)識(shí)136
• 5.3.2 地面識(shí)別標(biāo)識(shí)136-138
• 結(jié)論138-141
• 致謝141-142
• 參考文獻(xiàn)142-146
• 攻讀學(xué)位期間取得學(xué)術(shù)成果146

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本文編號(hào)：553998