降雨誘發(fā)震裂山體滑坡變形失穩(wěn)機(jī)理研究——以安縣大樹灣滑坡為例.pdf

1、本文以大樹灣震裂山體滑坡為出發(fā)點，在對震裂山體結(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。同時分析降雨對震裂巖體的作用，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，從而通過斷裂力學(xué)計算裂縫起裂的臨界水頭

2、，運(yùn)用基于損傷力學(xué)的RFPA軟件對其進(jìn)行模擬驗證分析。通過震裂縫的邊界效應(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)時的臨界水頭高度，利用RFPA軟件模擬驗證滑坡的變形過程和失穩(wěn)過程，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，得到以下幾點結(jié)論:
　　(1)大樹灣滑坡是沿巖層傾向偏走向方向滑動的巖質(zhì)滑坡，主滑方向約109°。滑源區(qū)平面上呈“圈椅狀”，滑源區(qū)平均坡度約36°?；麦w縱向長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)域為主堆積區(qū)，最大堆積厚度約50m，平均厚度約32m。通過粒徑統(tǒng)計分析，說明了滑體在運(yùn)動中不斷碰撞解體，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，可見其對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)面的錯動、張開等，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?？梢钥闯?，震裂較強(qiáng)區(qū)相對震裂較弱區(qū)，巖體各結(jié)構(gòu)面張開度、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。同時通過現(xiàn)場回彈試驗看出，震裂較強(qiáng)區(qū)和震裂較弱區(qū)巖石強(qiáng)度基本一致。說明地震對巖體作用主要是對

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)用無量綱裂縫長度α等價于陡傾結(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)展計算的斷裂韌度。巖體震裂程度越大，斷裂韌度越小，對應(yīng)均質(zhì)度m值越小，其中均質(zhì)度m=2.5符合大樹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)大樹灣滑坡的主要原因，地震是基礎(chǔ)，降雨是誘發(fā)因素。同時，斜坡內(nèi)在成因也是滑坡形成的必要條件。滑坡形成過程是: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(4.4.3節(jié))，水柱將會對巖體產(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，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（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)大樹灣滑坡是災(zāi)害鏈的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，碎屑流是災(zāi)害