汶川县砂槽头老滑坡复活机理及稳定性研究

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砂槽头老滑坡位于四川省汶川县威州镇南沟左岸,为一处发育于中陡倾千枚岩横向斜坡中的切层岩质老滑坡,滑坡体总量约55万m~3。2017年雨季,老滑坡堆积体中下部开始出现变形复活迹象,坡表土体、房屋形成大量裂隙,道路破裂下沉,直接威胁滑坡区域内居民的生命财产安全以及通村公路的正常通行。本文通过现场调查、勘查,查明了砂槽头老滑坡与复活体的分布范围、变形特征、坡体结构等特征,并对复活体进行了分区;在此基础上,通过地质分析与数值模拟,研究了砂槽头老滑坡复活机理,并对复活体稳定性及其发展趋势进行了计算分析。得出了如下主要成果:(1)复活体位于老滑坡堆积体中下部,整体平面形态呈倒舌状,前缘宽约150m、后缘宽约75m,长约300m,滑体厚7.0m~18.0m不等,复活滑体总方量约35×10~4m~3,整体主滑方向约55°。根据坡体变形强烈程度与变形模式可将复活体分为三个变形区,分别为复活体上部的强变形Ⅰ区、弱变形Ⅰ区与复活体下部的强变形Ⅱ区。(2)砂槽头老滑坡的复活主要受到地形地貌、滑坡体性质、地下水、滑坡前缘南沟冲刷和雨季降雨入渗几方面因素的影响,其中2020年雨季的持续降雨是复活体变形加剧的直接原因。结合复活体变形特征与有限差分三维数值模拟结果,认为复活体变形模式为:强变形Ⅰ区与弱变形Ⅰ区上部土体首先发生剪切破坏后向下滑动,推动下方土体变形,沿基覆界面发生推移式破坏。强变形Ⅱ区整体上呈现出以推移式为主的复合变形破坏特征,中部陡坡部位土体向下蠕滑后带动变形区后缘平台部位土体拉裂变形,同时受南沟下切影响,前缘发生局部滑塌,牵引后方浅层堆积体变形。(3)运用SEEP/W程序,对50年一遇5天连续降雨条件下,降雨过程中以及降雨结束后10天中坡体内渗流场变化情况进行了数值模拟。模拟结果显示,降雨过程中,尤其是降雨初期,来不及下渗的雨水富集于表层土体中,使坡表土体抗剪强度被削弱,同时土体自重增大,易于发生浅表层土体的溜滑。降雨后期至降雨结束后一段时期内,坡表土体中的孔隙水向下迁移,堆积层底部饱和带内孔隙水压升高,对上部土体产生浮托力,导致堆积体深部潜在滑面稳定性降低。(4)使用Morgenstern-Price法计算了砂槽头滑坡复活体各变形区的稳定性。结果表明在天然工况下,强变形Ⅰ区与强变形Ⅱ区处于欠稳定状态,弱变形Ⅰ区与处于基本稳定状态;在暴雨工况下,强变形Ⅰ区处于不稳定状态,弱变形Ⅰ区与强变形Ⅱ区处于欠稳定状态;各变形区在地震工况下均处于不稳定状态。(5)降雨对复活体稳定性的削弱作用受到地形与地下水埋深的影响,降雨对强变形Ⅰ区、弱变形Ⅰ区稳定性的削弱存在明显的滞后性,降雨初期复活体稳定性的削弱主要是由于雨水入渗后滑体自重的增加,稳定性系数下降较为缓慢。降雨后期以及降雨停止后的一段时间内,随着雨水向堆积层深处入渗,稳定性系数快速降低,在降雨停止10天后稳定性系数达到最小值。强变形Ⅱ区稳定性主要在降雨期内线性降低,未出现明显的滞后现象。
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