本文關鍵詞：多年凍土退化區(qū)山體滑坡形成規(guī)律及對路基穩(wěn)定性影響，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：公路往往需要跨越眾多的地形、構(gòu)造、地質(zhì)單元,經(jīng)常受各類地質(zhì)災害的影響。北安至黑河高速公路在孫吳縣境內(nèi)與小興安嶺相交,該區(qū)域處于我國高緯度多年凍土區(qū)南緣,具有典型冰緣地貌特征。近年來,這一路段路域山體滑坡現(xiàn)象不斷增多,威脅路基穩(wěn)定與運營安全；并且滑坡的分布與形態(tài)特征以及運動規(guī)律與其它地區(qū)滑坡具有顯著差異。為探索多年凍土退化區(qū)滑坡的分布特征、發(fā)育規(guī)律、觸發(fā)因素、破壞方式、運動特征與影響因素,研究有效的滑坡勘探技術、巖土測試以及邊坡穩(wěn)定性分析方法,保證公路工程質(zhì)量與運營安全,豐富和完善寒冷地區(qū)地質(zhì)不良路段高等級公路修筑技術成果,保護寒冷地區(qū)地質(zhì)環(huán)境和人類生命財產(chǎn)安全。以北黑河高速公路擴建工程穿越小興安嶺的K177+300～K179+200段路域為研究區(qū),對路域內(nèi)的山體滑坡進行了系統(tǒng)的研究。從研究區(qū)環(huán)境地質(zhì)條件分析入手,結(jié)合區(qū)域多年凍土分布特征與長序列氣溫變化數(shù)據(jù),對區(qū)域氣候變化與凍土退化以及淺層滑坡成因的關系進行了研究。結(jié)果表明：氣候變化引起研究區(qū)內(nèi)氣溫逐年升高、多年凍土逐年退化。分布于溝谷上游山坡地帶且其下發(fā)育有銜接多年凍土層的淺層低角度滑坡,其形成與發(fā)展受凍融循環(huán)作用與多年凍土退化的影響；隨著區(qū)內(nèi)氣候變化進程的演化,多年凍土上限不斷下降,滑坡滑動深度不斷加深,風險逐漸增大。通過多次對滑坡區(qū)域進行高密度電阻率法勘探,得到不同時期地下空間電阻率的分布,結(jié)合地質(zhì)勘察結(jié)果、場地條件與監(jiān)測數(shù)據(jù),對巖土體電阻率的分布規(guī)律及影響因素進行了研究。結(jié)果表明：第三系孫吳組礫砂巖呈高阻分布；白堊系嫩江組泥巖呈低、中、高阻分布,隨其風化程度的提高而增大；白堊系嫩江組粉砂巖呈低、中阻分布,隨其風化程度的提高而減小。巖土體電阻率隨其含水率的升高而減小、隨其內(nèi)部水分的凍結(jié)而增大、隨其結(jié)構(gòu)出現(xiàn)損傷而增大、隨其密實度的增大而減小。巖質(zhì)滑坡錯動過程中滑帶巖體受剪切破壞,結(jié)構(gòu)出現(xiàn)損傷,電阻率顯著增大；土質(zhì)滑坡形成時滑帶土體含水率升高,達到飽和狀態(tài),電阻率顯著減小。結(jié)合氣象站氣象數(shù)據(jù)、實際工況以及地溫、地表位移、巖土體水平位移、含水率與孔隙水壓力監(jiān)測數(shù)據(jù),對滑坡體的變形特征及其失穩(wěn)的觸發(fā)與影響因素進行了研究。結(jié)果表明：K177+550段滑坡為間歇式滑動的旋轉(zhuǎn)型滑坡；連續(xù)且強度較低降水的持續(xù)入滲和凍土融化水滲流是導致坡體失穩(wěn)的主要原因。K178+530段滑坡為間歇式滑動的平移型滑坡；集中強降水的快速入滲和凍土融化水滲流是導致坡體失穩(wěn)的主要原因。區(qū)域氣溫和大氣降水的變化與地溫、巖土體含水率、地下水位、滑坡運動具有密切相關性。隨著滑坡運動勢能的降低以及區(qū)域多年凍土逐年退化、補充巖土體水分的能力下降,滑坡的運動速率逐年降低。采用有限元法,依據(jù)滑坡地層分布和試驗得到的巖土物理力學指標建立數(shù)值分析模型,計算不同時期巖土體飽和度與變形的分布狀況以及坡體的安全系數(shù),進而對滑坡的形成與失穩(wěn)原因進行了研究。結(jié)果表明：K177+550段滑坡水分由地表透水能力強的礫砂巖與殘積土入滲,淺層非飽和孔隙水下滲受泥巖層阻隔在礫砂巖層底形成第三系孔隙潛水、在古滑坡后緣坡積填土層形成第四系孔隙潛水,透水能力較強的淺層和滑帶泥巖受潛水浸潤達到飽和狀態(tài)形成白堊系孔隙潛水。隨著外部水源的補給、淺層非飽和孔隙水的下滲以及深層飽和孔隙水的下滲與側(cè)滲,潛水位上升,深層巖土體飽和度增大�；瑤鄮r飽和度增大,強度與抵抗變形能力逐漸下降,導致坡體水平位移與塑性應變逐漸增大；直至滑帶泥巖后部已基本達到飽和狀態(tài),塑性區(qū)貫通至地表,滑坡體后部殘積土失穩(wěn)并擠壓前部巖土體變形。K178+530段滑坡水分通過地表透水性好的含礫砂巖與殘積土入滲,礫砂巖以下為透水能力較強的泥巖,淺層非飽和孔隙水下滲受透水能力較差的粉砂巖、粉質(zhì)粘土阻隔在泥巖層形成白堊系孔隙潛水、在殘積土層底形成第四系孔隙潛水。隨著外部水源的補給、淺層非飽和孔隙水的下滲以及深層飽和孔隙水的下滲與側(cè)滲,潛水位上升,深層巖土體飽和度增大。層底殘積土飽和度增大,強度與抵抗變形能力急劇下降,導致坡體水平位移與塑性應變急劇增大；直至滑坡體后部的殘積土半數(shù)達到飽和狀態(tài),塑性區(qū)貫通至地表,滑坡體中后部殘積土失穩(wěn)并推擠前部土體變形。
【關鍵詞】：多年凍土退化區(qū) 山體滑坡 形成規(guī)律 高速公路擴建 穩(wěn)定性
【學位授予單位】：東北林業(yè)大學
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：U416.1;P642.22
【目錄】：

• 摘要4-6
• Abstract6-15
• 1 緒論15-28
• 1.1 項目背景及研究意義15-19
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀19-26
• 1.2.1 冰川退化導致山體滑坡研究現(xiàn)狀19-21
• 1.2.2 多年凍土退化導致山體滑坡研究現(xiàn)狀21-23
• 1.2.3 融雪導致山體滑坡研究現(xiàn)狀23-24
• 1.2.4 季節(jié)性凍融導致山體滑坡研究現(xiàn)狀24-26
• 1.3 研究的主要內(nèi)容與技術路線26-28
• 2 研究區(qū)自然地理環(huán)境與工程地質(zhì)條件28-47
• 2.1 研究區(qū)自然地理環(huán)境28-33
• 2.1.1 地形與地貌28
• 2.1.2 氣候與氣象28-29
• 2.1.3 地質(zhì)構(gòu)造與地殼穩(wěn)定性29-31
• 2.1.4 地層與巖性31-32
• 2.1.5 水文地質(zhì)32-33
• 2.2 研究區(qū)氣候變化與多年凍土退化33-37
• 2.2.1 東北高緯度多年凍土南界與演變33-34
• 2.2.2 氣候變化與多年凍土退化34-36
• 2.2.3 多年凍土退化與淺層滑坡成因關系36-37
• 2.3 山體滑坡研究路段工程地質(zhì)條件與地基穩(wěn)定性37-45
• 2.3.1 K177+480～K177+580山體滑坡路段38-41
• 2.3.2 K178+510～K178+550山體滑坡路段41-45
• 2.4 本章小結(jié)45-47
• 3 山體滑坡區(qū)域巖土體電阻率分布與變化47-69
• 3.1 高密度電阻率法的理論與方法47-55
• 3.1.1 巖土體電阻率與各種因素的關系47-49
• 3.1.2 電阻率法的基本原理49-50
• 3.1.3 巖土體視電阻率50-51
• 3.1.4 高密度電阻率法測量方法51-53
• 3.1.5 高密度電阻率法數(shù)據(jù)處理方法53-55
• 3.2 K177+480～K177+580山體滑坡路段高密度電法勘探55-61
• 3.2.1 滑坡區(qū)域電阻率分布55-57
• 3.2.2 滑坡區(qū)域電阻率變化57-61
• 3.3 K178+510～K178+550山體滑坡路段高密度電法勘探61-68
• 3.3.1 滑坡區(qū)域電阻率分布61-64
• 3.3.2 滑坡區(qū)域電阻率變化64-68
• 3.4 本章小結(jié)68-69
• 4 山體滑坡路段巖土物理力學性能試驗69-91
• 4.1 K177+550山體滑坡路段巖土物理力學性能試驗69-80
• 4.1.1 巖土基本物理指標測試69-70
• 4.1.2 巖土顆粒組成測試70-71
• 4.1.3 巖土滲透系數(shù)試驗71-76
• 4.1.4 巖土抗剪強度試驗76-79
• 4.1.5 巖土彈性模量試驗79-80
• 4.2 K178+530山體滑坡路段巖土物理力學性能試驗80-89
• 4.2.1 巖土基本物理指標測試81
• 4.2.2 巖土顆粒組成測試81-82
• 4.2.3 巖土滲透系數(shù)試驗82-85
• 4.2.4 巖土抗剪強度試驗85-88
• 4.2.5 巖土彈性模量試驗88-89
• 4.3 本章小結(jié)89-91
• 5 山體滑坡路段地基變形特征與影響因素監(jiān)測91-109
• 5.1 現(xiàn)場監(jiān)測項目、設備91-94
• 5.2 監(jiān)測期內(nèi)區(qū)域氣溫、地溫、降水與多年凍土地溫94-97
• 5.2.1 監(jiān)測期內(nèi)區(qū)域氣溫、淺層地溫與降水94-95
• 5.2.2 多年凍土地溫監(jiān)測95-97
• 5.3 K177+550山體滑坡路段地基變形特征與影響因素監(jiān)測97-102
• 5.3.1 監(jiān)測設備布設97
• 5.3.2 地表位移、巖土體水平位移監(jiān)測結(jié)果與分析97-100
• 5.3.3 巖土體含水率、孔隙水壓力監(jiān)測結(jié)果與分析100-102
• 5.4 K178+530山體滑坡路段地基變形特征與影響因素監(jiān)測102-107
• 5.4.1 監(jiān)測設備布設102-103
• 5.4.2 地表位移、巖土體水平位移監(jiān)測結(jié)果與分析103-105
• 5.4.3 巖土體含水率、孔隙水壓力監(jiān)測結(jié)果與分析105-107
• 5.5 本章小結(jié)107-109
• 6 基于含水條件變化的山體滑坡路段地基穩(wěn)定性數(shù)值模擬109-135
• 6.1 地下水滲流模型109-114
• 6.1.1 孔隙水的壓強和水頭109-110
• 6.1.2 飽和與非飽和孔隙水流動達西定律110-113
• 6.1.3 非飽和孔隙水流動水力特征函數(shù)與相對滲透率函數(shù)113-114
• 6.2 巖土體彈塑性本構(gòu)模型114-122
• 6.2.1 巖土的應力應變特征114-117
• 6.2.2 屈服條件與流動法則117-120
• 6.2.3 巖土體彈塑性本構(gòu)關系120-122
• 6.3 K177+550山體滑坡路段地基穩(wěn)定性數(shù)值模擬122-129
• 6.3.1 數(shù)值分析模型的建立122-123
• 6.3.2 數(shù)值模擬結(jié)果分析123-129
• 6.4 K178+530山體滑坡路段地基穩(wěn)定性數(shù)值模擬129-133
• 6.4.1 數(shù)值分析模型的建立129-130
• 6.4.2 數(shù)值模擬結(jié)果分析130-133
• 6.5 本章小結(jié)133-135
• 結(jié)論135-137
• 參考文獻137-147
• 攻讀學位期間發(fā)表的學術論文147-148
• 致謝148-149

【參考文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 林戰(zhàn)舉;牛富俊;許健;徐志英;王平;;路基施工對青藏高原多年凍土的影響[J];冰川凍土;2009年06期

2 林學椿，，于淑秋，唐國利;中國近百年溫度序列[J];大氣科學;1995年05期

3 于琳琳;徐學燕;;季節(jié)凍土區(qū)鐵路邊坡凍融破壞分析[J];低溫建筑技術;2009年04期

4 安海堂;劉平;;新疆伊犁地區(qū)黃土滑坡成因及影響因素分析[J];地質(zhì)災害與環(huán)境保護;2010年03期

5 劉春玲;祁生文;童立強;安國英;李小慧;;喜馬拉雅山地區(qū)重大滑坡災害及其與地層巖性的關系研究[J];工程地質(zhì)學報;2010年05期

6 靳德武;牛富俊;李寧;劉再斌;;青藏高原多年凍土區(qū)熱融滑塌模型試驗研究[J];工程勘察;2006年09期

7 陳顯春;董正威;盛國俊;;山區(qū)公路巖質(zhì)邊坡凍融破壞機理及處置對策[J];公路;2011年03期

8 王加龍;;凍融作用對邊坡穩(wěn)定性的影響淺析[J];北方交通;2011年03期

9 李遠耀;柴波;繆海波;;南方極端冰雪氣候與地質(zhì)災害的關系分析[J];安全與環(huán)境工程;2012年06期

10 喬望;;《國家公路網(wǎng)規(guī)劃(2013年-2030年)》發(fā)布[J];交通世界(建養(yǎng).機械);2013年07期

中國博士學位論文全文數(shù)據(jù)庫 前1條

1 楊林;高等級公路加寬路堤變形性狀及穩(wěn)定性技術研究[D];吉林大學;2007年

  本文關鍵詞：多年凍土退化區(qū)山體滑坡形成規(guī)律及對路基穩(wěn)定性影響，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號：322908