【摘 要】
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中国西南高陡山区复杂的地质背景,使得该地区地质环境脆弱,大型古滑坡在大江大河两岸极为发育。近年来,受人类工程活动和极端天气的影响,大量古滑坡复活,并形成堰塞湖和洪水等连锁次生灾害,严重威胁重大工程、山区城镇以及公众的生命财产安全。因此,深入研究古滑坡的复活致灾机理、变形演化过程及其链式规律,对于促进高陡山区地质灾害防治水平发展具有重大的理论价值和工程参考意义。本文以丹巴县阿娘寨复活体为研究对象,遵
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中国西南高陡山区复杂的地质背景,使得该地区地质环境脆弱,大型古滑坡在大江大河两岸极为发育。近年来,受人类工程活动和极端天气的影响,大量古滑坡复活,并形成堰塞湖和洪水等连锁次生灾害,严重威胁重大工程、山区城镇以及公众的生命财产安全。因此,深入研究古滑坡的复活致灾机理、变形演化过程及其链式规律,对于促进高陡山区地质灾害防治水平发展具有重大的理论价值和工程参考意义。本文以丹巴县阿娘寨复活体为研究对象,遵循过程机制分析法的研究思路,利用多时相卫星光学遥感技术、时序In SAR技术、多时相无人机航拍、GNSS、雨量监测、高密度电法、工程地质测绘等技术手段对滑坡地表形变、坡体结构及影响因素进行中长期观测,构建阿娘寨复活体“天-空-地-内”多源立体观测网络体系。根据观测体系动态获取的观测数据融合复活体启动条件、室内试验、过程模拟、运动模拟,探索复活体的时空演化规律,分析建立滑坡灾变演化机理模型,通过机理模型及多源观测数据挖掘分析滑坡致灾控制条件,追溯滑坡演化过程,合理预测其堵江范围,以期待可为相关防治工作提供参考。取得成果如下:(1)查明阿娘寨复活体工程地质条件。复活体发育于古滑坡堆积体中前部,古滑坡历史上曾发生两次大规模滑动,此次复活发生于第二次滑移后的堆积区。复活体总体方量约3000万方,属于特大型滑坡,滑床岩性为千枚岩、石英岩,岩层产状为75°∠61°,反倾坡内。根据变形迹象发展规律,将复活体划分为四个区域,Ⅰ区(滑塌区)、Ⅱ区(鼓胀拉裂区)、Ⅲ区(上游侧拉裂区)、Ⅳ区(下游侧拉裂区)。(2)分析阿娘寨复活体成因机制。综合分析阿娘寨复活体“天-空-地-内”多源立体观测网络体系获取的数据和6.17梅龙沟泥石流灾害特征认为:阿娘寨复活体复活是泥石流堆积坝溃决后河流冲刷侵蚀的结果。复活体失稳启动呈现出多期次、多分区、多级破坏滑动的变形演化特点,前缘侵蚀对复活部分岩土体的变形速率具有重要影响。复活体变形强度主要由地形地貌、滑动面空间起伏形态、前缘侵蚀程度等多种因素共同控制,其变形特征具有明显的空间效应及前缘阻滑效应。(3)研究阿娘寨复活体变形演化过程。采用水动力学-土力学计算公式与岩土体流固耦合数值模拟相结合的方法,反演计算确认复活体前缘被冲刷侵蚀的范围及体积(137.21万m~3)。在此基础上,选用三维有限差分法对复活体演化过程进行模拟,其演化过程如下:(1)坡脚被河流侵蚀后,坡面地形变陡,前缘岩土体产生渐进后退式逐级滑动;(2)滑坡变形自坡脚向上逐渐扩展,随着坡脚变形量和范围不断增大,打破滑坡上部岩土体的力学平衡,滑坡中间区域自后缘陡缓交界处发生整体破坏,变形范围向左右两侧扩展;(3)由于滑坡平面形态呈“倒梯形”,两侧岩土体向中间挤压,滑坡变形的空间效应和前缘阻滑效应使得滑坡变形减缓趋于平衡。(4)分析阿娘寨复活体发展趋势。在复活体演化过程中,前缘岩土体的抗剪强度大于剪应力,复活体前缘为阻滑段。为探究复活体在空间效应和阻滑效应作用下的发展趋势,在上述复活体变形演化过程模拟结果的基础上,建立动态开挖过程模型,动态模拟滑坡抗滑段被持续侵蚀的过程,分析不同侵蚀范围下滑坡的变形特征及稳定性。随着侵蚀范围逐次增加,复活体稳定性逐渐降低,当前缘累计侵蚀范围达到30m时,复活体剪应变增量带完全贯通,稳定性系数大幅度下降,复活体将发生整体失稳。(5)预测阿娘寨复活体堵江范围。在复活体发展趋势分析结果的基础上,应用公式法和颗粒流数值分析法分别对滑坡失稳的运动堆积过程进行计算,结果表明:数值模拟结果比滑距推算法的计算结果更具有参考性,当仅考虑Ⅱ、Ⅳ区滑动时,堵江宽度为998.21m,堵江高度为79.11m;当考虑Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ区均滑动时,堵江宽度为1213.20m,堵江高度为82.20m。
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