西南山区楔形结构岩坡失稳机理及运动过程研究——以贵州印红岩口滑坡为例

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我国西南地区因其特殊的地质环境条件,导致该地区崩塌、泥石流、滑坡等地质灾害事件频发。而大型滑坡具有规模庞大、机理复杂、危害严重、防治困难等特点,对人民的生命安全和国家的经济建设带来了严重威胁。本文以贵州省印江县岩口滑坡为例,对西南山区楔形结构岩坡的失稳及运动过程作了深入研究。
  岩口滑坡位于距贵州省印江县城4.1公里处的岩口河段印江河左岸,于1996年9月18日23时发生,滑体从标高为670m的印江河左岸的斜坡上快速冲入标高为474m的河谷中,方量约260×104m3,形成了51.4m高的天然堆石坝体和一个堰塞湖,阻断了印江河和印(江)~松(桃)公路,造成了难以估量的损失。本文首先对岩口滑坡进行了实例调查,对其岩体结构特征进行了详细的描述,然后分析了研究区的工程地质环境条件,通过钻探资料和无力力学实验得出岩土体物理力学参数,描述了研究区滑坡体的坡体几何结构特征和边界特征,提出了楔形体滑坡的几种滑动破坏模式,结合三位数值模拟对滑坡的成因机理、失稳破坏及运动过程进行了研究,用极限平衡法对坡体开挖前后进行了稳定性分析与评价,具体研究及成果如下:
  (1)岩口斜坡体为一套中等倾内的沉积岩层组成,产状为N20°E/SE/26-30,物质组成宏观上具有上硬下软的双层结构特征,上层为玉龙山段的中-厚层石灰岩组成的相对坚硬层;下层为沙堡湾段的粘土页岩、泥岩和泥灰岩组成的软弱基座。
  (2)通过岩石单轴压缩和三轴压缩试验得出T1y2石灰岩和T1y1粘土页岩、泥岩的物理力学参数。
  (3)提出楔形体两种滑动破坏模式:沿底滑面的单面滑动、沿底滑面和侧裂面的双面滑动。
  (4)采用三维有限差分法(FLAC3D)对岩口滑坡开挖前的天然工况、开挖后天然工况及开挖后暴雨工况进行了应力场和应变的对比分析,模拟结果表明①开挖前天然工况下斜坡变形量极小,斜坡处于稳定状态;开挖后坡脚产生应力集中,坡体位移增大,坡体应力场经过自我调整后,暂时处于稳定状态;在开挖暴雨工况下坡体应力集中更加明显,位移继续增大,最终导致滑坡产生。②坡体的剪应变增量带主要集中在T1y1段页岩、泥灰岩组成的软弱带上,在此软弱带上产生剪应力集中直至破坏,为坡体滑动提供了条件。
  (5)采用三维离散元数值分析法(3DEC)对岩口滑坡的运动过程进行了分析,模拟结果表明:岩口滑坡为一大型高速远程岩质滑坡,其具有滑动时启动快速、滑动过程中剧烈加速、高速滑动中强烈受阻后减速停止等特点。
  (6)利用定性(赤平投影)和定量(三维极限平衡分析法)对坡体在开挖后天然和暴雨工况下进行了稳定分析,得出前者稳定性系数为0.96,后者为0.83。
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