四川九寨沟大寨子滑坡形成机理研究与稳定性评价

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滑坡是一种严重的岩土体失稳现象,通常伴随着地震、暴雨等诱发因素的发生。我国多山地、多地震环境不可避免地带来了大量和地震作用有关的斜坡不稳定问题。同时,近年来暴雨所诱发的滑坡也愈来愈多。因此,研究分析地震、暴雨等因素影响下滑坡的形成机理,并在此基础上对滑坡的稳定性做出科学的、合理的评价具有十分重要的意义。  依托四川省地震灾区第四批重大地质灾害应急勘查、设计项目,以四川九寨沟大寨子滑坡为研究对象,在广泛搜集、阅读国内外大量关于滑坡文献基础上,通过现场调查复核了大寨子滑坡的地质环境条件及其形态规律,对滑坡成因机制进行深入研究,利用极限平衡理论对滑坡稳定性做出详细的评价。最终采用Ansys强大建模技术和FLAC3D计算模拟技术对大寨子滑坡开展三维数值仿真模拟,充分验证滑坡体变形破坏迹象。  获得以下研究成果:  (1)根据大寨子滑坡地表变形破坏程度,将其分为强变形Ⅰ、Ⅱ区,弱变形Ⅰ、Ⅱ区四个不同变形区域。  (2)滑坡形成过程中存在着力学机制的转化,首先是强变形区前缘临空滑坡的“牵引”作用,后缘滑体受“牵引”沿斜坡向下形成表土蠕动,使其产生强烈下滑,反过来对前缘滑体造成瞬时加载,加剧其下滑趋势;强变形区强大的下滑力使临近弱变形区域不同程度受到“牵引”变形,进而导致强变形区上部和两侧弱变形区的形成。  (3)利用极限平衡方法,对大寨子滑坡进行了四种不同工况的稳定性计算,结果表明:弱变形区在各种工况下都处于基本稳定~稳定状态;强变形区在工况Ⅰ(8.0地震+自重)、工况Ⅱ(8.0地震+自重+强震)下处于基本稳定~稳定状态,工况Ⅲ(8.0地震+自重+暴雨)、工况Ⅳ(8.0地震+自重+强震+暴雨)下则处于欠稳定~不稳定状态。  (4)通过对影响滑坡稳定性敏感因素分析得出影响滑坡稳定性最大的因素是滑带土的力学性质,尤其滑带土内摩擦角对滑坡稳定系数的敏感性最为明显。为合理选取滑带土抗剪强度指标提供了科学依据。  (5)通过FLAC3D对滑坡在天然和暴雨两种工况下的应力场、应变场进行了模拟,模拟结果表明:在天然工况下,滑体有明显的水平、垂直位移变形,滑坡塑性区主要分布在强变形Ⅰ、Ⅱ区,坡体处于稳定状态;暴雨工况下,水平位移和垂直位移进一步增大,随着滑体饱和度的增加,坡体的稳定性系数减小,且滑坡塑性区有明显从强变形Ⅰ、Ⅱ区向两侧弱变形区扩大的趋势,塑性变形区则形成失稳破坏区,滑体整体失稳变形。  通过对大寨子滑坡形成机理和稳定性评价的深入研究,以及三维数值模拟再现滑坡区的局部变形破坏过程,验证所提出的大寨子滑坡的成因机理,同时,对地震、降雨引发非饱和土斜坡失稳的机理和规律有更深刻的认识,可为类似滑坡的形成机理研究、稳定性评价和工程防治提供有用的参考信息。  
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