降雨誘發(fā)震裂山體滑坡變形失穩(wěn)機(jī)理研究——以安縣大樹(shù)灣滑坡為例.pdf_第1頁(yè)
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文檔簡(jiǎn)介

1、本文以大樹(shù)灣震裂山體滑坡為出發(fā)點(diǎn),在對(duì)震裂山體結(jié)構(gòu)特征、震裂縫發(fā)育特征分析的基礎(chǔ)上,對(duì)該滑坡基本特征進(jìn)行分析,包括滑坡邊界特征、滑坡物質(zhì)組成以及滑坡堆積特征;然后分析大樹(shù)灣山體的震裂損傷特征,包括巖體結(jié)構(gòu)的損傷特征和巖石強(qiáng)度的衰減特征。同時(shí)分析降雨對(duì)震裂巖體的作用,包括軟化等物理作用以及水的力學(xué)作用。在此基礎(chǔ)上,分析降雨條件下震裂巖體裂縫的變形擴(kuò)展類型,擴(kuò)展判據(jù),以及震裂巖體斷裂韌度和均質(zhì)度的求解,從而通過(guò)斷裂力學(xué)計(jì)算裂縫起裂的臨界水頭

2、,運(yùn)用基于損傷力學(xué)的RFPA軟件對(duì)其進(jìn)行模擬驗(yàn)證分析。通過(guò)震裂縫的邊界效應(yīng)分析及以上分析,進(jìn)行滑坡成因機(jī)制分析,得出滑坡失穩(wěn)時(shí)的臨界水頭高度,利用RFPA軟件模擬驗(yàn)證滑坡的變形過(guò)程和失穩(wěn)過(guò)程,從而明確滑坡的失穩(wěn)機(jī)制。最后分析滑坡-碎屑流災(zāi)害鏈效應(yīng)特征。綜合論文研究工作,得到以下幾點(diǎn)結(jié)論:
  (1)大樹(shù)灣滑坡是沿巖層傾向偏走向方向滑動(dòng)的巖質(zhì)滑坡,主滑方向約109°?;磪^(qū)平面上呈“圈椅狀”,滑源區(qū)平均坡度約36°?;麦w縱向長(zhǎng)45

3、0m,橫向平均寬150m,左側(cè)滑體厚20~80m,右側(cè)滑體厚10~20m,平均厚度30m,約為202.5×104m3。滑坡造成10人死亡及8戶房屋損毀,堵塞河流,造成了巨大的經(jīng)濟(jì)損失。
  (2)滑坡堆積區(qū)域分成六部分,分別為滑源區(qū)、翻越鏟刮區(qū)、碰撞解體區(qū)、流通鏟刮區(qū)、超高拋灑區(qū)、堆積致災(zāi)區(qū)。堆積區(qū)地形起伏較大,其中溝口區(qū)域?yàn)橹鞫逊e區(qū),最大堆積厚度約50m,平均厚度約32m。通過(guò)粒徑統(tǒng)計(jì)分析,說(shuō)明了滑體在運(yùn)動(dòng)中不斷碰撞解體,物質(zhì)碎

4、屑化程度不斷增加,大塊體逐步解體成小塊體,最終在溝口主要以0.1~0.2m粒徑的塊體堆積。
  (3)根據(jù)調(diào)查看出,土體震裂縫和巖體震裂縫的產(chǎn)生是山體被震裂的宏觀特征。該斜坡頂部共發(fā)育13條較大土體裂縫,沿山脊發(fā)育,且越靠近山脊規(guī)模越大,其分布與滑坡邊界有較高一致性,可見(jiàn)其對(duì)震裂山體滑坡邊界形成及規(guī)模的控制起決定性作用,表現(xiàn)出了震裂縫的邊界效應(yīng);巖體震裂縫分為兩類,在地震力作用下,一類是原有巖體結(jié)構(gòu)面的錯(cuò)動(dòng)、張開(kāi)等,面壁一般有銹染

5、或泥膜附著,另一類是巖體裂縫擴(kuò)展,結(jié)構(gòu)面連通以及新結(jié)構(gòu)面產(chǎn)生等,此面壁較為新鮮,無(wú)銹染,斷口為鋸齒狀,呈拉張力學(xué)性質(zhì)。
  (4)將坡體按震裂較強(qiáng)區(qū)和震裂較弱區(qū)兩區(qū)域進(jìn)行巖體結(jié)構(gòu)的對(duì)比,分別選取滑帶及后壁巖體進(jìn)行精細(xì)側(cè)網(wǎng)統(tǒng)計(jì)。可以看出,震裂較強(qiáng)區(qū)相對(duì)震裂較弱區(qū),巖體各結(jié)構(gòu)面張開(kāi)度、連通率、裂隙度均增大,其中陡傾結(jié)構(gòu)面增大明顯,損傷程度較大。同時(shí)通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)回彈試驗(yàn)看出,震裂較強(qiáng)區(qū)和震裂較弱區(qū)巖石強(qiáng)度基本一致。說(shuō)明地震對(duì)巖體作用主要是對(duì)

6、巖體結(jié)構(gòu)的損傷,而巖石強(qiáng)度強(qiáng)度衰減并不明顯。
  (5)用無(wú)量綱裂縫長(zhǎng)度α等價(jià)于陡傾結(jié)構(gòu)面的平均連通率,取α=0.35試件代表后壁底部震裂損傷較輕巖體,α=0.54試件代表后壁頂部震裂損傷較重巖體,損傷較重巖體斷裂韌度值最小,為0.6487 Mpa*m1/2,作為巖體擴(kuò)展計(jì)算的斷裂韌度。巖體震裂程度越大,斷裂韌度越小,對(duì)應(yīng)均質(zhì)度m值越小,其中均質(zhì)度m=2.5符合大樹(shù)灣滑坡后壁頂部陡傾結(jié)構(gòu)巖體的震裂程度。
  (6)地震作用和

7、震后降雨是誘發(fā)大樹(shù)灣滑坡的主要原因,地震是基礎(chǔ),降雨是誘發(fā)因素。同時(shí),斜坡內(nèi)在成因也是滑坡形成的必要條件?;滦纬蛇^(guò)程是:由于受地震力的影響,巖體結(jié)構(gòu)受到損傷,后緣產(chǎn)生張拉裂縫,大量雨水沿裂縫進(jìn)入坡體,裂縫中形成一定高度的水柱,當(dāng)水柱高度大于13.5m時(shí)(4.4.3節(jié)),水柱將會(huì)對(duì)巖體產(chǎn)生劈裂作用,導(dǎo)致震裂巖體裂縫變形擴(kuò)展。裂縫沿裂縫尖端發(fā)生擴(kuò)展,直至到潛在軟弱滑帶,水體沿滑帶向下流動(dòng),裂縫停止向下擴(kuò)展,雨水的滲入使本已受地震損失的滑帶

8、巖體抗剪能力再次減弱。隨著降雨繼續(xù)入滲,抗滑力不斷降低,坡體下滑力不斷增加,最終當(dāng)后緣裂縫中水頭高度達(dá)到52.0m~65.5m時(shí)(5.2.3節(jié)),坡體受后緣水柱推力和底部浮托力的雙重水壓力作用下,底部剪切面貫通,滑帶巖體被剪斷,從而形成滑坡。
  (7)從汶川地震發(fā)生至今,研究區(qū)形成了一條完整的“山體震裂→大樹(shù)灣滑坡→碎屑流→堰塞湖”地震次生災(zāi)害鏈。山體震裂是形成災(zāi)害鏈的演化之源,降雨誘發(fā)大樹(shù)灣滑坡是災(zāi)害鏈的關(guān)鍵環(huán)節(jié),碎屑流是災(zāi)害

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