高川陳家坡滑坡的形成機(jī)制及穩(wěn)定性評(píng)價(jià)

1、高川陳家坡滑坡的形成機(jī)制及穩(wěn)定性評(píng)價(jià)摘要：在對(duì)陳家坡滑坡進(jìn)展現(xiàn)場(chǎng)地質(zhì)勘查、現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)及室內(nèi)試驗(yàn)的根底上，詳細(xì)闡述了滑坡根本特征、分析了其形成機(jī)制與演化過程。并用極限平衡法和數(shù)值模擬法對(duì)該滑坡在不同工況下的穩(wěn)定性進(jìn)展計(jì)算和評(píng)價(jià)。研究結(jié)果說明：天然狀態(tài)下處于穩(wěn)定狀態(tài)，穩(wěn)定性系數(shù)為1.168；暴雨?duì)顟B(tài)下處于欠穩(wěn)定狀態(tài)，穩(wěn)定性系數(shù)為1.05；地震狀態(tài)下(級(jí))處于根本穩(wěn)定狀態(tài)，穩(wěn)定性系數(shù)為1.065。兩種方法計(jì)算滑坡穩(wěn)定系數(shù)結(jié)果是根本一致的。關(guān)鍵詞：陳家坡滑坡；高川鄉(xiāng)；滑坡特征；形成機(jī)制；穩(wěn)定性評(píng)價(jià)FratinehanisandStabilityEvaluatinfhenjiapLandslideinGa

2、huanunty1.ivilandHydrlgyEngineeringllege,HefEiUniversityfTehnlgy,HefEI230009,hina;2.ZhejiangVatinalShlfaterResuresandHydrper,Hangzhu310018,hinaAbstrat:Basedngelgialinvestigatin,fieldtestsandlabratrytestsfrhenjiapLandslide,thepaperelabratedthebasiharateristisflandslide,itsfratinehanisandevlutin.rever

3、,theslidestabilityunderdifferentrkingnditinsasalulatedandevaluatedbyliitequilibriuethdandnuerialsiulatin.Theresultsshthatthelandslideisinthesteadystateunderthenaturalstate,anditsstabilityeffiientis1.168;thelandslideisinthelessstablestateunderrainstrstate,anditsstabilityeffiientis1.05;thelandslideisi

4、nthebasiallystablestateunderseisiladingithagnitudeVIII,anditsstabilityeffiientsis1.065.Theresultfstabilityeffiientsbtainedbyliitequilibriuethdandnuerialsiulatinarestlynsistent.Keyrds:henjiapLandslide;Gahuanunty;landslideharateristis;fratinehanis;stabilityevaluatin512汶川大地震在四川全省誘發(fā)了大量的滑坡、崩塌、地面塌陷等次生地質(zhì)災(zāi)害

5、或產(chǎn)生新的地質(zhì)災(zāi)害隱患點(diǎn)，經(jīng)初步排查，共誘發(fā)山體滑坡9326處，造成了巨額損失。是我國(guó)建國(guó)以來破壞性最強(qiáng)、涉及范圍最廣的一次地震1。陳家坡滑坡位于安縣高川鄉(xiāng)二郎村5組見圖1，間隔 安縣50k。512地震當(dāng)時(shí)，坡體發(fā)生滑動(dòng)，造成前緣房屋倒塌破壞，嚴(yán)重威脅坡腳處居民生命及財(cái)產(chǎn)平安。調(diào)查資料顯示，陳家坡滑坡周界呈圈椅狀見圖2，后緣至坡頂分水嶺，高程1155，前緣潛在剪出口位于居民房后滑坡區(qū)內(nèi)水文地質(zhì)條件較為復(fù)雜，區(qū)內(nèi)地下水主要類型有松散堆積層孔隙水和碳酸鹽巖裂隙巖溶水。前者主要分布在唐王溝兩側(cè)的階地及斜坡地帶，含水層為第四系沖洪積成因的砂礫卵石層，靠大氣降水補(bǔ)給。后者地下水賦存在裂隙和溶洞之中，一般

6、向當(dāng)?shù)氐那治g基準(zhǔn)面排泄河流。中國(guó)論文聯(lián)盟轉(zhuǎn)貼于論文聯(lián)盟.ll.后期變形跡象說明，目前該滑坡體處于蠕滑變形階段。在持續(xù)暴雨時(shí)，雨水下滲至坡體土巖結(jié)合面，在短時(shí)間內(nèi)雨水不能及時(shí)排出，使得結(jié)合面處土體處于飽和狀態(tài)，進(jìn)而形成一軟弱構(gòu)造面，該帶狀態(tài)的變化導(dǎo)致其，值和抗剪強(qiáng)度值的降低，從而使高陡滑坡體在重力作用下產(chǎn)生蠕動(dòng)變形3。通過地質(zhì)調(diào)查和滑坡成因機(jī)制分析，建立了地質(zhì)力學(xué)模型。采用基于極限平衡理論的剛體極限平衡法和數(shù)值模擬法對(duì)滑坡進(jìn)展穩(wěn)定性分析評(píng)價(jià)及可能開展變化趨勢(shì)。極限平衡法是建立在hr-ulb準(zhǔn)那么根底上的，是工程理論中最廣泛、最成熟的方法4。該法考慮了影響滑坡穩(wěn)定性的巖土體抗剪強(qiáng)度作為計(jì)算因子，不

7、涉及坡體內(nèi)應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系，同時(shí)，引入了平安系數(shù)來判斷其穩(wěn)定性。本節(jié)采用極限平衡法中的一種方法即折線形傳遞系數(shù)法。根據(jù)滑坡形態(tài)特征，選取滑坡1-1主軸剖面作為穩(wěn)定性計(jì)算剖面。滑坡滑動(dòng)面為折線形，取滑坡單位寬度為1，簡(jiǎn)化成二維進(jìn)展穩(wěn)定性計(jì)算。計(jì)算模型見圖4。工況組合本質(zhì)上就是荷載組合，影響滑坡的主要因素是降雨和地震，應(yīng)選取以下3種工況進(jìn)展極限平衡計(jì)算：自重天然狀態(tài)；自重+暴雨；自重+地震級(jí)。從前述分析可知，滑帶土主要為碎石土，取原狀土樣困難，只能取擾動(dòng)樣作重塑土剪切試驗(yàn)，試驗(yàn)過程中剔除了試樣中含量占60%以上的碎石，使得滑帶土室內(nèi)殘剪強(qiáng)度偏低5。由于碎石土黏聚力值較小，抗滑作用也較小，重塑樣值與原狀

8、土樣根本接近，因此在反演分析過程中，先按室內(nèi)土工試驗(yàn)確定值，然后反算值，反演條件取暴雨工況下平安系數(shù)Ks=1.05，根據(jù)室內(nèi)試驗(yàn)及現(xiàn)場(chǎng)大重度試驗(yàn)，并結(jié)合滑坡穩(wěn)定性現(xiàn)狀，通過反算分析等對(duì)巖土體計(jì)算參數(shù)綜合取值見表1。采用理正巖土軟件6，對(duì)陳家坡滑坡進(jìn)展穩(wěn)定性計(jì)算。該滑坡防治工程等級(jí)劃分為級(jí)，參照相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，計(jì)算結(jié)果說明：天然狀態(tài)下穩(wěn)定性系數(shù)為1.168，處于穩(wěn)定狀態(tài)；暴雨?duì)顟B(tài)下穩(wěn)定性系數(shù)為1.05，處于欠穩(wěn)定狀態(tài)；地震狀態(tài)下穩(wěn)定性系數(shù)為1.065，處于根本穩(wěn)定狀態(tài)。選取各種工況下設(shè)計(jì)平安系數(shù)，天然工況下Ks=1.2，平安儲(chǔ)藏不夠，剩余下滑力F=392.4kN/；暴雨工況下Ks=1.1，平安儲(chǔ)藏

9、不夠，剩余下滑力F=472.9kN/；地震工況下，Ks=1.05，平安儲(chǔ)藏足夠。應(yīng)選取最不利荷載工況暴雨?duì)顟B(tài)作為設(shè)計(jì)工況。在研究巖體工程地質(zhì)模型及力學(xué)本構(gòu)模型根底上，采用數(shù)值計(jì)算方法，模擬斜坡巖土體變形至破壞演化過程中應(yīng)力及位移的變化特征，可以再現(xiàn)滑坡變形破裂的整個(gè)歷史過程，可以更全面、準(zhǔn)確地理解其幾何學(xué)、運(yùn)動(dòng)學(xué)及動(dòng)力學(xué)過程7。與傳統(tǒng)的極限平衡法和極限分析法相比，數(shù)值模擬法將巖土體看成變形體、可以有效的模擬材料應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系，并處理復(fù)雜的邊界條件及材料的非均勻性和各向異性，能對(duì)坡體內(nèi)的應(yīng)力分布塑性區(qū)范圍和位移等進(jìn)展有效的模擬，彌補(bǔ)了巖土體變形破壞對(duì)坡體穩(wěn)定性的影響，使得滑坡穩(wěn)定性計(jì)算更為可靠。

10、=K=artantanK1HJ1式中：、土體所可以提供的黏聚力和摩擦角；、維持平衡所需要的或土體實(shí)際發(fā)揮的黏聚力和摩擦角；K抗剪強(qiáng)度折減系數(shù)。由于滑坡變形和破壞發(fā)生在坡體淺部，構(gòu)造應(yīng)力早已松弛殆盡，故不考慮程度構(gòu)造應(yīng)力作用。模型X=0和X=300處施加程度方向位移約束，底部Y=910處施加垂直方向位移約束，構(gòu)成位移邊界條件。模型所涉及巖土體計(jì)算參數(shù)包括密度、內(nèi)摩擦角、黏聚力、泊松比、彈性模量等，詳細(xì)取值詳見表1。數(shù)值模擬法模擬方案分兩種情況，第一種滑坡體在天然自重工況下，模型材料為彈性材料，觀察分析坡體內(nèi)應(yīng)力、變形及塑性區(qū)分布情況；第二種在暴雨工況下，將滑帶視為彈塑性材料，滑體和滑床仍為線彈性

11、材料，模擬變形開展破壞過程。采用hr-ulb屈從破壞準(zhǔn)那么進(jìn)展彈塑性分析，收斂準(zhǔn)那么為塑性區(qū)完全貫穿11。從各種工況塑性區(qū)分布圖來看，在天然工況自重作用下，由于滑面較陡，應(yīng)力集中，滑坡中部部分出現(xiàn)了塑性剪切破壞，但滑坡體前緣處抗滑作用明顯，滑坡體未發(fā)生貫穿剪切破壞。處于穩(wěn)定狀態(tài)見圖6a。在暴雨工況下，受地表水和滑坡體內(nèi)空隙水壓上升的作用，出現(xiàn)剪切破壞帶，塑性區(qū)并向坡體后緣延伸至部分貫穿破壞，坡體前緣阻滑嵌固段仍然明顯，滑坡體處于欠穩(wěn)定狀態(tài)見圖6。從強(qiáng)度折減過程分析可以看到，在天然狀態(tài)下，K=1.17時(shí)，塑性區(qū)根本貫穿見圖6b。需要指出，在有限元計(jì)算中假設(shè)折減系數(shù)的變化增幅較大，有可能跳過邊坡失

12、穩(wěn)的臨界點(diǎn)。通過比照不同折減系數(shù)下塑性區(qū)開展情況，確定平安系數(shù)K在1.151.18之間。暴雨?duì)顟B(tài)下，K=1.08時(shí)，塑性區(qū)根本貫穿并且后緣塑性區(qū)域沿基覆界向兩側(cè)拓展見圖6d。強(qiáng)度折減系數(shù)分析說明，強(qiáng)度折減所得滑坡平安系數(shù)和極限平衡法所計(jì)算平安系數(shù)相對(duì)誤差小于5%，滿足工程設(shè)計(jì)根本要求。二者評(píng)價(jià)滑坡穩(wěn)定性的結(jié)果是根本一致的。參考文獻(xiàn):1王秀英，聶高眾，王登偉汶川地震誘發(fā)滑坡與地震動(dòng)峰值加速度對(duì)應(yīng)關(guān)系研究J巖石力學(xué)與工程學(xué)報(bào)，2022，29(1)：82-89.(ANGXiu-ying，NIEGa-zhng,ANGDeng-Ei.ResearhnRelatinshipBeteenLandslides

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