本文關(guān)鍵詞： 浙江東部 臺風(fēng)暴雨 緩動型滑坡 地下徑流 含水量　出處：《中國地質(zhì)大學(xué)》2016年博士論文　論文類型：學(xué)位論文

【摘要】：我國海域廣闊,是世界上臺風(fēng)登陸最頻繁和臺風(fēng)破壞最嚴重的國家之一。浙江省東部火山巖發(fā)育,在丘陵山區(qū)廣泛分布著厚達十幾米的風(fēng)化殼,在高頻高危的臺風(fēng)暴雨襲擊作用下,常引發(fā)大量的滑坡災(zāi)害,其具有“分布廣、規(guī)模小、頻率高、群發(fā)性、危害大”等特點,嚴重威脅人類生命及社會經(jīng)濟安全,已列為地方政府防災(zāi)減災(zāi)的重點。由于降雨強度及時效的差異,臺風(fēng)暴雨誘發(fā)滑坡的變形特征及成因機制不同于一般降雨誘發(fā)的滑坡。通過數(shù)值及物理模型試驗?zāi)M,確定臺風(fēng)降雨期不同時段邊坡水文響應(yīng)及變形破壞特征、臨界高降雨量閾值等,對臺風(fēng)期誘發(fā)滑坡的早期識別及預(yù)警預(yù)報有重要的指導(dǎo)意義。本文基于多次臺風(fēng)期誘發(fā)滑坡的調(diào)查資料,選擇典型滑坡,采用數(shù)理統(tǒng)計、典型滑坡勘查監(jiān)測、數(shù)值模擬和物理模型實驗?zāi)M等方法,分析了臺風(fēng)暴雨誘發(fā)滑坡的特征及影響因素,初步構(gòu)建了臺風(fēng)暴雨誘發(fā)滑坡的成因機理概念模型,從內(nèi)外動力機制的角度,基于降雨量—含水量—地下水水位—位移—應(yīng)變等主要參數(shù)的變化規(guī)律,提出了臺風(fēng)暴雨條件下滑坡的成因機制及預(yù)警預(yù)報臨界降雨量閾值。最終本文形成的主要認識和成果如下:(1)通過對影響及登陸浙江臺風(fēng)期降雨資料統(tǒng)計,分析了臺風(fēng)降雨的強度及降雨周期,重點從過程降雨量、降雨強度及降水歷時三方面闡述了臺風(fēng)期誘發(fā)滑坡的降雨效應(yīng)。臺風(fēng)常造成大—特大暴雨,影響浙江沿海地區(qū)的臺風(fēng)最大日降水量一般都高于200 mm/d,其誘發(fā)的滑坡多集中于暴雨期,并無明顯滯后性,臨界降雨量在180~200 mm/d之間。(2)基于1999~2009年間影響浙江省的7次臺風(fēng)暴雨引發(fā)的滑坡數(shù)據(jù),闡述了臺風(fēng)暴雨誘發(fā)滑坡的發(fā)育特征及影響因素,并選擇典型滑坡建立了工程地質(zhì)模型,提出了臺風(fēng)暴雨誘發(fā)滑坡成因機理的兩種概念模型。研究發(fā)現(xiàn)臺風(fēng)暴雨誘發(fā)的滑坡主要以淺層土質(zhì)小型滑坡為主,根據(jù)變形特征主要可分為破壞型滑坡和緩動型滑坡兩種類型。破壞型滑坡規(guī)模及厚度較小,突發(fā)性強,物質(zhì)來源主要為松散殘坡積層,成因機理模型以淺表順層滑動為主;緩動型滑坡規(guī)模及厚度較大,以蠕滑為主,危害性大,物質(zhì)來源為不同巖體風(fēng)化層,成因機理模型以緩動型滑坡滑動為主,此類滑坡為本文研究的重點。(3)為刻畫臺風(fēng)暴雨在斜坡內(nèi)部的滲流特征,本文從兩方面描述水文響應(yīng)及變形特征:一方面采用物理模擬真實再現(xiàn)臺風(fēng)暴雨周期內(nèi)斜坡含水率變化引起滑坡的變形規(guī)律;另一方面采用數(shù)值模擬分析臺風(fēng)暴雨條件下斜坡內(nèi)地下水水位變化引起滑坡變形的成因機制。本文數(shù)值及物理試驗?zāi)Ｐ椭饕谕ㄟ^勘查及監(jiān)測建立的中林村滑坡工程地質(zhì)概念模型。(4)本文基于文成縣中林村滑坡,運用BOTDA光纖感測技術(shù),開展了臺風(fēng)暴雨條件下的室內(nèi)物理模型試驗,從巖土體含水率的變化及斜坡應(yīng)變分布方面,揭示了臺風(fēng)暴雨條件下滑坡啟動及變形破壞機制。臺風(fēng)期降雨強度與斜坡含水率、應(yīng)變等密切相關(guān),降雨量50~200 mm/d為斜坡含水量與應(yīng)變快速上升期,即孕災(zāi)期,200 mm/d對斜坡出現(xiàn)較大變形,形成滑坡的臨界降雨量閾值,滑裂面的位置與含水量突變位置相一致。(5)應(yīng)用Geostudio軟件對中林村滑坡進行了數(shù)值模擬,模擬了臺風(fēng)暴雨兩種工況條件下地下水水位及斜坡位移變化規(guī)律。在瞬時高強度降雨(臺風(fēng)期極端降雨)和臺風(fēng)暴雨漸變降雨(臺風(fēng)期極端降雨前期降雨量)兩種工況條件下,坡體內(nèi)地下水滲流特征基本相同,地下水水位響應(yīng)迅速,在24小時降雨后,斜坡體內(nèi)中前部地下水位位于強風(fēng)化和中風(fēng)化接觸面附近,而在坡腳位置形成坡面溢流。在臺風(fēng)暴雨前期漸變降雨階段(工況二),穩(wěn)定系數(shù)與地下水水位呈弱相關(guān),斜坡變形位移量較小呈蠕滑狀態(tài),僅表部可見細微裂隙。在臺風(fēng)極端暴雨階段(工況一),地下水水位上升至強風(fēng)化帶內(nèi)以后,穩(wěn)定系數(shù)快速下降,水位穩(wěn)定以后,穩(wěn)定系數(shù)下降速度減緩,斜坡位移量增加,斜坡處于變形破壞階段。工況一較工況二位移量大、滑面埋深大。(6)通過數(shù)值及物理試驗?zāi)M,建立了臺風(fēng)暴雨引起斜坡變形破壞的兩種地質(zhì)力學(xué)模式:蠕滑—拉裂和塌滑—拉裂—蠕滑,其中瞬時高強度降雨條件下滑坡的失穩(wěn)模式以塌滑—拉裂—蠕滑為主,而漸變式降雨條件下滑坡的失穩(wěn)模式在蠕滑—拉裂和塌滑—拉裂—蠕滑兩者之間轉(zhuǎn)換。(7)通過臺風(fēng)期誘發(fā)滑坡的特征分析,基于中林村滑坡的物理模型試驗及數(shù)值模擬,研究發(fā)現(xiàn)臺風(fēng)暴雨誘發(fā)滑坡的成因機制主要分為兩個階段:孕災(zāi)階段和破壞階段,臺風(fēng)期前期降雨量是滑坡的孕災(zāi)階段,降雨引起斜坡巖土體含水量變化,從而重度增加,導(dǎo)致巖體發(fā)生變形破壞。該階段滑坡位移量較小,處于蠕滑狀態(tài),表部可見拉張和剪切裂隙,滑面埋深較淺;臺風(fēng)期形成極端暴雨時激發(fā)滑坡加劇,為變形破壞階段,降雨引起地下水徑流強度及速度增加,攜帶大量的土石顆粒流失,形成空洞,導(dǎo)致斜坡上部巖土體發(fā)生滑塌,發(fā)生大位移量滑移,并形成圓弧形的二級滑動面,滑面埋深較大。(8)在臺風(fēng)暴雨前期的漸變降雨階段觸發(fā)滑坡蠕動變形的臨界降雨量為100mm/d,在該階段應(yīng)對裂隙進行填埋,并建立排水溝,加強斜坡監(jiān)測;當降雨量超過200 mm/d,滑坡發(fā)生劇烈變形破壞,在該階段應(yīng)以避讓為主。
[Abstract]:......
【學(xué)位授予單位】：中國地質(zhì)大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：P642.22

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本文編號：1511894