巨型滑坡分级分块特征及离心模型试验

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本文结合典型实例,分析总结具有分级分块运动的巨型滑坡的特征和诱发滑坡运动的影响因素,采用先进物理模拟—土工离心模型试验为研究手段,岩土工程理论为指导,从坡体变形特征、P(IV)位移场以及坡体内部应力变化三个角度出发,分析了巨型滑坡的分级分块运动特征;文章以不同的工程实例为背景,分析和探讨了具有分级分块运动的巨型滑坡的防治原则和防治措施。
  (1)通过对多个巨型滑坡实例研究,分析了巨型滑坡发生分级分块运动的一般规律,总结了地形地貌、地质构造条件、滑坡土体组成、不同诱发因素对巨型滑坡分级分块运动的影响作用。
  (2)以人类工程开挖、降雨和江(河)水位升降为研究对象,分析了在不同影响因素作用下,巨型滑坡发生分级分块破坏的过程和破坏模式:降雨诱发滑坡分级分块破坏属于“蠕滑-拉裂-平推”模式;开挖条件下,边坡前、后缘因为受力方式的不同,将滑坡分为上部复活区和下部复活区,其破坏模式分别属于“蠕滑-拉裂-剪切”模式和“蠕滑-拉裂-平推-剪切”模式;河水位升降诱发滑坡分级分块运动的破坏属于“蠕滑-拉裂-牵引”模式。
  (3)以离心模型试验原型比尺关系为基准,量纲理论为指导,推导得出了小比尺离心模型试验(几何比尺×重力加速度<1)相似关系,通过八渡滑坡实体模型试验验证了该相似关系的可行性;结合大量相似材料研究资料,使用土工直剪试验确定了八渡滑坡离心模型试验的相似材料配比。
  (4)以八渡滑坡为研究背景,土工离心模型试验为研究手段,制作并完成了概化离心模型试验和八渡滑坡实体离心模型试验,模拟了坡体在开挖条件和降雨条件下坡体破坏特征,试验过程中使用了目前最为先进的“粒子成像测速(P(IV))系统”,从微观角度直接反映了开挖平台附近坡体变形全过程和运动特征:以开挖平台为界,路堑边坡以上坡体可称为上部复活区(或次级滑坡),路肩以下坡体成为下部复活区(主滑坡);上、下复活区坡体又被不同横向拉裂缝划分为不同滑坡块体。
  (5)概化离心模型试验结果显示,路堑边坡向临空方向运动牵引后缘土体运动,后缘土体在重力作用下不断挤压前部土体,加之雨水下渗,土体软化,引起路堑边坡失稳垮塌,形成次级滑坡;主滑坡形成的主要原因为滑坡前缘的“蠕滑-剪切”变形牵引后部坡体运动,在路肩处形成明显拉裂缝。
  (6)八渡滑坡离心模型试验结果在宏观上呈现出了明显的分区、分级、分块破坏特征,而且上、下部复活区的坡体内部应力变化也呈现出了不同变化趋势:路堑边坡顶部裂缝发育,土压力显示坡体内部破坏,但因为抗滑桩的存在并未发生失稳垮塌,上部复活区的后缘土体虽一直保持挤压状,但并未对路堑边坡形成明显影响,形成典型的横向分块破坏特征;下部复活区三个山头发生了不同程度的变形、破坏,土压力曲线显示后缘(路肩处)土体破坏,受到前缘土体的阻挡,土压力呈现上升趋势,形成典型的分区破坏(或纵向分块破坏特征)。
  (7)文章以不同支护措施作用机理和使用条件为线索,以离心模型试验结果为依据,结合工程实例分析,探讨了具有分级分块特征的巨型滑坡的防治措施原则:分区治理;分期治理+长期监测。
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