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

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【摘要】：在我國西部地區(qū)廣泛分布著緩傾角的侏羅系,白堊系,三疊系等地層,在長期內(nèi)外地質(zhì)營力作用下發(fā)育成為緩傾角軟硬互層型滑坡。此類滑坡具有隱蔽性強、識別難度大、成機理復(fù)雜、預(yù)警預(yù)報難度大等特點。鑒于此,結(jié)合導(dǎo)師“973項目-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)合實地詳細(xì)調(diào)查,在深化認(rèn)識其工程地質(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制概念模型,并以概念模型為基礎(chǔ)對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行物理模擬試驗研究,對影響因子敏感性進行數(shù)值計算研究,最后提出該類滑坡的識別方法。本文研究成果將對此類滑坡的判斷識別、預(yù)警預(yù)報、防護治理提供一定的理論支撐。論文主要研究內(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660米,坡體主要呈寬/長約1.4的長條形;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,存在相對隔水-透水水文地質(zhì)結(jié)構(gòu)特征。2、基于現(xiàn)場調(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:后緣形成長大深切拉張拉陷槽;滑坡以單級或多級滑動為主,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。強降雨作用是滑坡形成的誘發(fā)因素,其中由強降雨作用引起的作用在滑體上的靜水壓力和揚壓力是該類滑坡失穩(wěn)的重要機制。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,裂隙擴展-時效變形階段,強降雨誘發(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,由水壓力起主控作用的緩傾外軟硬互層型滑坡啟動臨界判據(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?zāi)Ｐ�。通過篩分試驗和滲透試驗完成對透水層滲透材料的選取與設(shè)定。采用中等透水-強透水-極強透水三個滲透級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-砂泥巖體的滲透級數(shù)。以后緣注水方式模擬強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)機制。通過物理模擬試驗得出以下主要結(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-強透水-極強透水增大,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)透水層滲透級別介于中等透水-強透水間,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)坡體透水層滲透級別強于強透水,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)透水性能強于強透水時,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)透水性能弱于強透水時,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)通過改變透水層滲透性的反復(fù)試驗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。基本上呈前緣隆起階段-牽引后退式裂隙發(fā)育階段-滑移-拉裂趨勢形成階三個發(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,對滑坡臨近滑動狀態(tài)不同的承壓水作用大小和啟動判據(jù)公式做了分類研究。相對于傳統(tǒng)公式及修正公式,本文引入了水力坡降參數(shù)i對公式進行修正,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)確的表示揚壓力大小。4、通過對緩傾外軟硬互層型滑坡單一因素敏感性數(shù)值計算研究得出:坡體巖土體物理因子對坡體穩(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)對坡體穩(wěn)定性幾乎無影響;坡體穩(wěn)定性對由強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、通過對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)是一個漫長的復(fù)雜的過程,是在各種因素、各種條件共同作用下發(fā)生的。從正交結(jié)果來看,強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)長時間作用,巖土體弱化后,若沒有外界降雨條件形成水壓力,改變滲流場,坡體也不會失穩(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)律和形成機制的基礎(chǔ)上總結(jié)歸納出該類滑坡的識別標(biāo)志�？偨Y(jié)出以緩斜單面山地貌標(biāo)識,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)拉槽或長條形匯水洼地等為主的遙感識別標(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,典型深切裂隙、匯水洼地斜坡結(jié)構(gòu)等地面識別標(biāo)識。
【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 識別標(biāo)識
【學(xué)位授予單位】：成都理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：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)機理研究方法26-28
• 1.3 主要研究內(nèi)容及技術(shù)路線28-31
• 1.3.1 主要研究內(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 后緣長大拉陷槽68
• 2.3.2 單級或多級滑動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 成因機制70-71
• 2.4.1 主要影響因素70
• 2.4.2 形成機制研究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制物理模擬研究73-105
• 3.1 概述73-74
• 3.2 試驗方案74-78
• 3.2.1 試驗?zāi)康?/span>74
• 3.2.2 試驗原理74-75
• 3.2.3 試驗工況設(shè)計75
• 3.2.4 模型設(shè)計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84
• 3.4 試驗結(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?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)值計算分析105-134
• 4.1 概述105
• 4.2 計算方案105-108
• 4.2.1 正交試驗設(shè)計原理105-106
• 4.2.2 計算工況設(shè)計106-108
• 4.3 計算模型搭建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別研究136-138
• 5.3.1 遙感識別標(biāo)識136
• 5.3.2 地面識別標(biāo)識136-138
• 結(jié)論138-141
• 致謝141-142
• 參考文獻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：553998