金沙江白格滑坡形成机理及残余体变形趋势研究

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2018年10月和11月,昌都市江达县波罗乡白格村先后发生了两次大规模滑坡,堵塞金沙江河道,造成下游多处村庄淹没、道路设施被毁。滑坡还造成斜坡顶部岩体松动,存在再次失稳的风险。因此,本文以白格滑坡为研究对象,揭示滑坡的形成机理,为该区的滑坡治理提供理论依据,对保障人民生命财产安全、维护社会治安具有重大实际意义。通过文献查阅和分析,阐明滑坡所在河谷的地质演化过程。采用现场地质调查、钻探、遥感影像解译、数值模拟和变形监测等方法,查明白格滑坡的工程地质条件,阐明白格滑坡的变形发展历程,分析白格滑坡的形成机理,并对白格滑坡后缘残余体的变形发展趋势和可能的破坏方式进行初步研究。所得认识主要如下:(1)白格滑坡所在河段属于金沙江深切峡谷段,河谷多为“V”型谷,斜坡形态呈“陡-缓-陡-缓-陡”状,除顶部平台外,滑坡上还发育有2级平台。第1级平台高程约在2940~2960m,范围较小,地形较缓;第2级平台发育相对较小,高程约在3550~3450m,无农户居住,第2级平台前缘地形较陡,历史时期多发生滑塌变形。(2)根据对滑后现场变形破坏的调查,将坡体自上而下分为主滑区、阻滑区和影响区。主滑区主要位于第2级平台前缘陡坡段及以上斜坡范围,约在高程3250m以上,坡体主要由碎裂状蛇纹岩和片麻岩组成;阻滑区则主要位于第2级前缘陡坡段之下的局部片麻岩区,高程范围约3100~3250m,片麻岩体内结构面发育较差;影响区为阻滑区下部斜坡范围,斜坡部分岩土体受铲刮作用被带走。(3)白格滑坡最早在1966年便出现小规模滑塌变形,变形发展历经近52年。初始以滑坡后缘左侧及斜坡中部右侧发生小规模滑塌变形;2010年以后,主滑区后缘右侧片麻岩区发生局部蠕滑下错,后部形成拉裂缝,并逐渐扩展、贯通,构成滑坡后缘边界;2015年以后,滑坡变形加剧,主滑区岩土体发生蠕滑变形并挤压下部坡体;2017年至2018年,滑坡变形趋于一个整体,滑坡进入临滑阶段。(4)白格滑坡的形成演化主要分为四个阶段:(1)主滑区斜坡岩体蠕变变形阶段:该阶段变形主要以主滑区斜坡岩体蠕滑变形为主,后部形成不连续拉裂缝;(2)后缘裂缝贯通、剪切变形阶段:主滑区岩土体蠕变变形加剧,后部拉裂缝扩展、贯通,并不断加深、加宽,坡体内潜在剪切面上剪应力集中,发生剪切变形。主滑区前部发生鼓胀、隆起;(3)阻滑区“锁固段”形成阶段:主滑区变形加剧并挤压下部,下部片麻岩体内应力进一步集中,应力应变进一步增大,具有较高应力能与较大应变能,最终演变成锁固段;(4)“锁固段”剪断阶段:主滑区岩土体继续挤压斜坡下部,剪应变进一步发展,应力不断向前集中,伴随着降雨作用,锁固段最终被剪断,滑坡发生。其变形破坏模式可归结为“蠕变—拉裂—剪切—剪断式”。(5)选取白格滑坡1-1’工程地质剖面,通过FLAC-3D对滑坡进行建模计算,分别取5000时步、50000时步、60000时步和100000时步时滑坡模型的位移变形、应力状态及剪应变增量分布,结果表明:白格滑坡在初始状态下存在小范围位移变形,且变形量较小;坡体内存在剪切变形区,但变形较小,主要集中在主滑区内。当计算到50000时步,坡表拉应力范围增大,滑坡变形向深部发展,剪应力向下集中,中下部片麻岩锁固段出现剪应变。当计算到60000时步,坡体内剪切变形加剧,坡体前部逐渐隆起。当计算到100000时步,滑坡变形加剧,潜在剪切面逐渐贯通。(6)后缘残余体共分为3个强变形区,K3区整体稳定性相对K2区较好,但相对K1区较差。K1变形区在经过治理后,总体变形趋于收敛,稳定性相对较好,推测区内存在3个潜在滑动面。K2区内变形较为强烈,小规模滑塌不断,已进入加速变形阶段,稳定性差,前部地形陡变处在降雨等诱发因素下有很大可能性发生失稳,推测区内存在2个潜在滑动面。K3区总体上处于匀速变形阶段,块体前部有变形加速的趋势,推测区内存在2个潜在滑动面。
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