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贵州省习水县程寨滑坡形成机制及稳定性研究

作　者: 杜潇翔
导　师: 黄润秋
学　校: 成都理工大学
专　业: 地质工程
关键词: 滑坡成因机制数值模拟稳定性评价
分类号: P642.22
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
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内容摘要

2012年6月4日18点，贵州省遵义市习水县程寨乡突发滑坡地质灾害，造成10余幢房屋垮塌，变形破坏近30幢，危及136余户近520人的生命财产安全，并造成习水到程寨的重要交通通道中断，造成直接经济损失约3000万元。依托科研项目“贵州省地质灾害监测预警与决策支持平台研究”，本人参加了对该滑坡的现场调查工作，并收集了相关资料，对该滑坡的特征及形成机制及滑坡堆积体的稳定性开展了系统的研究。主要获得以下认识及成果：（1）基于对滑坡地貌特征、滑体结构特征的分析，和对滑体及滑带物质的测试分析，认为程寨滑坡为古滑坡堆积体复活。古滑坡为中缓倾外软硬互层型红层边坡，以滑移-弯曲模式失稳。中下部滑体具有双层结构，其中浅表层为粉质粘土夹碎块石，而深层为碎块土。（2）对滑坡区变形破坏现象进行了详细调查分析，据此将滑坡分为中部的整体滑移区（A1）、前部的阻滑区（A2）和后部的牵引破坏区（A3）三个区。根据变形破坏特征差异，将阻滑区划分主方向阻滑鼓胀区（A2-1）、右侧推挤滑移区（A2-2）和推挤鼓胀区（A2-3）、左侧挤压滑动区（A2-4）四个亚区；将牵引区分为强牵引破坏区（A3-1）和弱牵引破坏区（A3-2）。（3）根据现场变形破坏现象调查和钻孔揭露，滑面形态在滑坡前部左中侧形成深槽，右侧抬升变浅。滑带物质为粉质粘土，具有遇水膨胀和软化效应。（4）基于现场调查，认为滑坡左前缘的开挖和持续降雨为滑坡形成的主要诱发因素。结合对滑坡变形破坏现象的细致分析，建立了滑坡形成的概念模型，前缘开挖降低了古滑坡堆积体的稳定性，持续降雨导致滑坡中部启动滑移，推挤下部滑体滑动，和导致上部滑体发生牵引式滑移。（5）试验确定滑带土粘土矿物含量高，使滑带土不仅具有亲水性强、遇水膨胀的物理特性；而且使滑带土遇水软化效应明显，主要体现引起土体粘聚力和内摩擦角的降低，特别是粘聚力值下降80%，这是滑坡发生在持续降雨后的重要原因之一。（6）三维数值分析结果显示：开挖作用改变了斜坡应力状态，阻滑段的开挖使堆积体前部隆起变形20.5mm，促进了斜坡整体的蠕变，并提供了下滑临空面；降雨作用诱发堆积体失稳，使堆积体中部首先整体启动，并沿开挖临空面转向滑出，中部最大位移为35cm。数值模拟结果显示堆积体复活机制为：“中部启动推挤-下部阻滑隆起-上部逐级牵引”，与现场调查结果基本相符。（7）二维渗流数值模拟分析了5天降雨条件下坡体渗流情况，结果显示降雨前1天雨水作用方式为垂直入渗引起滑体加载，后4天为渗透作用和浮托力作用。通过渗流应力耦合计算，显示降雨引起坡体整体应力和中部位移增加，滑带处最大剪应力增大，最大剪应变带贯通。（8）现场监测成果及稳定性计算结果表明程寨滑坡堆积体复活后在天然状态下处于基本稳定状态，但在暴雨坡体饱水条件下处于欠稳定至不稳定状态，局部处于不稳定状态，会再次下滑。在此基础上提出了“中部削坡、反压坡脚、加强排水”的防治建议。

全文目录

摘要  4-6
Abstract  6-11
第1章前言  11-22
  1.1 选题依据及研究意义  11-12
  1.2 国内外研究现状  12-18
    1.2.1 红层顺层边坡变形破坏机制研究现状  12-15
    1.2.2 古滑坡复活机制研究现状  15-16
    1.2.3 降雨诱发滑坡机理研究现状  16-18
  1.3 研究内容思路及研究路线  18-22
    1.3.1 主要研究内容  18-20
    1.3.2 技术路线  20-22
第2章研究区工程地质环境条件  22-34
  2.1 自然地理  22-24
    2.1.1 地理位置  22
    2.1.2 气象水文  22-23
    2.1.3 人类工程活动概况  23-24
  2.2 区域地质特征  24-26
    2.2.1 区域地貌  24-25
    2.2.2 区域构造  25-26
    2.2.3 新构造运动及地震  26
  2.3 滑坡区工程地质条件  26-34
    2.3.1 地形地貌  26-28
    2.3.2 地层岩性  28-30
    2.3.3 地质构造  30-32
    2.3.4 水文地质条件  32-33
    2.3.5 人类工程活动  33-34
第3章滑坡基本特征及形成机制定性分析  34-65
  3.1 滑坡的形态与规模  34
  3.2 滑坡结构特征  34-46
    3.2.1 滑体特征  34-38
    3.2.2 滑带特征  38-43
    3.2.3 滑床特征  43
    3.2.4 程寨滑坡堆积体成因分析  43-46
  3.3 程寨滑坡变形破坏特征  46-59
    3.3.1 中部整体滑移区变形破坏特征  47-50
    3.3.2 前部阻滑区变形破坏特征  50-57
    3.3.3 后部牵引区变形破坏特征  57-59
  3.4 程寨滑坡形成机制分析  59-65
    3.4.1 滑坡影响因素分析  59-61
    3.4.2 滑坡形成机制定性分析  61-65
第4章滑坡区岩土物理力学试验研究  65-79
  4.1 滑体、滑带土物理性质试验研究  65-69
    4.1.1 密度、相对密度、含水率试验  65-66
    4.1.2 颗粒分析试验  66-67
    4.1.3 渗透性试验  67-68
    4.1.4 膨胀率、收缩试验  68-69
  4.2 滑体、滑带土力学参数试验研究  69-76
    4.2.1 直剪强度试验  69-75
    4.2.2 三轴压缩试验  75-76
  4.3 岩土物理力学参数综合分析  76-79
    4.3.1 试验成果综合分析  76-77
    4.3.2 物理力学参数综合取值  77-79
第5章程寨滑坡形成机制数值模拟研究  79-104
  5.1 程寨滑坡形成机制三维有限元数值分析  79-91
    5.1.1 基本原理及计算软件  79-80
    5.1.2 计算模型建立  80-83
    5.1.3 初始应力场模拟  83-85
    5.1.4 开挖条件下斜坡应力及变形分析  85-89
    5.1.5 开挖后降雨条件下斜坡应力及变形分析  89-91
  5.2 滑坡渗流场-应力场耦合二维有限元数值模拟  91-102
    5.2.1 基本原理及计算软件  91-92
    5.2.2 计算模型建立  92-95
    5.2.3 降雨入渗过程分析  95-99
    5.2.4 渗流场-应力场耦合分析  99-102
  5.3 程寨滑坡形成机理综合分析  102-104
第6章滑坡堆积体稳定性评价与预测  104-115
  6.1 滑坡变形监测成果分析  104-106
  6.2 滑坡稳定性有限元强度折减分析  106-110
    6.2.1 基本原理  106-107
    6.2.2 模型建立  107-108
    6.2.3 强度折减法计算分析  108-110
  6.3 滑坡稳定性极限平衡分析  110-113
    6.3.1 基本原理  110
    6.3.2 稳定性评价标准  110
    6.3.3 模型建立  110-111
    6.3.4 极限平衡计算结果分析  111-112
    6.3.5 敏感性分析  112-113
  6.4 稳定性综合评价预测  113
  6.5 防治措施建议  113-115
结论  115-117
致谢  117-118
参考文献  118-122
攻读学位期间取得学术成果  122

贵州省习水县程寨滑坡形成机制及稳定性研究

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