四川宣汉桐子园滑坡变形破坏机制及稳定性研究

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桐子园滑坡形成于缓倾角(10°-20°)的砂泥岩互层的红层地层。通常认为缓倾角红层滑坡由重力提供的下滑力很小,仅靠重力作用很难形成滑坡,其形成原因与红层的特殊性质和强降雨是密不可分的。红层滑坡广泛的分布在四川盆地,对人民生命财产安全构成极大威胁。因此,对桐子园滑坡的研究进一步揭示了红层滑坡的成因机制,对防灾减灾具有重要意义。本文以四川宣汉桐子园滑坡为研究对象,根据实地调查、现场试验、室内试验,通过地质理论分析、数值模拟计算对桐子园滑坡进行了全方位的研究。本文主要研究成果如下:(1)详尽描述了滑坡的规模、边界、滑坡物质组成、变形破坏特征。根据滑坡的边界、变形破坏特征、破坏程度、裂缝分布特点,将滑坡划分为四个区域:拉陷变形区、强变形区、弱变形区、超覆区。(2)从地质条件影响因素和降雨影响因素分析了桐子园滑坡的成因机制,认为降雨是诱发桐子园滑坡的最主要因素,滑坡形成过程可分为四个阶段:降雨入渗裂隙发展软弱带抗剪强度降低,扬压力产生孔隙水压力、扬压力上升失稳滑动。通过恢复桐子园滑坡的原地貌,用离散元软件UDEC模拟了桐子园滑坡在不同工况下的变形特征。结果表明,桐子园滑坡只有在后缘高孔隙水压力、沿软弱带扬压力、软弱带抗剪强度降低的共同作用下才会发生滑动。(3)用极限平衡法计算了桐子园滑坡在天然、暴雨、地震、暴雨+地震工况下的稳定性。结果表明:天然工况下滑坡是稳定的;地震工况下滑坡稳定性有所降低,滑坡处于基本稳定~稳定状态;暴雨对滑坡稳定性影响较大,滑坡处于基本稳定状态;地震+暴雨的极限工况下滑坡失稳。(4)用单因素分析法分析了粘聚力c、内摩擦角?、地震加速度a对桐子园滑坡稳定性的影响,分析结果表明内摩擦角?对桐子园滑坡稳定性影响最大。(5)运用有限差分法数值模拟软件FLAC3D对桐子园滑坡在天然、暴雨、地震、暴雨+地震四种工况下的稳定性进行了分析。分析结果表明:天然工况下的各项特征均表明滑坡没有变形破坏迹象,滑坡处于稳定状态;滑坡在暴雨工况下的最大位移为5.2cm,局部形成了贯通的塑性变形区,未形成剪应变增量贯通带,说明滑坡整体是稳定的,局部可能发生变形破坏。滑坡在地震工况下,最大位移为3.6cm,未形成贯通的塑性变形区,未形成剪应变增量贯通带,说明滑坡是稳定的。地震+暴雨工况下滑坡出现明显变形破坏特征,最大位移量为59cm,坡体发生大规模塑性变形破坏,形成了贯通的塑性变形区,中前部形成了剪应变增量贯通带。(6)根据桐子园滑坡的变形特征、影响因素、成因机制、稳定性状况提出了“削方减载+拉陷槽回填+裂缝封闭+地表排水工程”的治理措施。
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