内外动力作用对四川盆地红层近水平岩层滑坡形成与演化的影响研究

来源 :成都理工大学 | 被引量 : 4次 | 上传用户:scutzq
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在四川盆地广泛分布由侏罗系和白垩系砂、泥岩互层组成的红层,其岩层产状和斜坡坡面近水平(一般0o-20o),从力学上讲稳定性应该很好,但却在强降雨条件下很容易发生群发性滑坡,甚至产生大规模岩质滑坡,此类滑坡具有隐蔽性和突发性,防范难度较大,值得深入研究。本文以四川盆地内外动力作用为主要切入点,首先通过对大量资料的分析研究得出四川盆地各构造区的主要构造形迹和构造应力演化史以及四川盆地外动力作用类型与特征,将四川盆地划定为6个不同构造区域,系统地研究了各区域内、外动力对近水平岩层滑坡形成与发展演化的影响。通过本文研究主要取得以下成果:(1)根据四川盆地构造特征将四川盆地划分为6构造区,研究归纳出每个构造区构造特征及构造应力场演化过程。利用改进的A.E Scheidegger法反演得到四川盆地不同区域新构造主应力方向。通过分析整理大量的震源机制解、断层滑动、钻孔崩落、水压致裂、应力解除等数据,查明了现今四川盆地构造应力场特征。(2)分析研究了四川盆地不同地区外动力作用类型及特征,主要包括剥蚀作用、地表流水侵蚀切割作用、雨水-地下水的动力作用以及表生改造与时效变形。(3)分析研究了内外动力联合作用对近水平岩层滑坡形成与演化的影响:包括:(1)四川盆地不同地层及不同区域沉积建造与岩性组合特征及其对地形地貌的影响。(2)地质构造及不同类型的卸荷作用对斜坡岩体结构的改变。(3)四川盆地不同区域节理展布特征及在现今构造应力场作用下不同方位节理的力学性质和导水性。(4)通过分析岩性组合、岩层厚度和各类结构面组合关系得到8种近水平岩层斜坡结构类型,构建了近水平岩层斜坡地下水渗流的概念模型。(5)基于地下水泥化和软化效应研究,和基于内外动力联合作用机制的不同,提出3类滑带演化模式。(4)将四川盆地红层地区进行综合分区,研究了每个区的内、外动力特征及其对近水平岩层滑坡形成演化的影响,并对各不同区域内近水平岩层滑坡的形成条件与演化过程进行了归纳总结,得到不同分区的内、外动力联合作用的影响规律:(1)―先剪后张‖节理有利于近水平岩层滑坡的发育,这类节理最易发育在喜山期以来构造主应力方向发生明显偏转以及不同方向强烈构造挤压作用叠合或不同方向构造系交界和过渡的地区,其走向与现今构造主应力方向大致平行。(2)岩相交替部位、地层岩组的分界面附近是力学强度的薄弱部位,规模较大的近水平岩层滑坡的滑动面易在这些部位发育。(3)台状深丘及桌状中低山边缘斜坡卸荷裂隙发育,在具备坡体结构条件和空间条件的基础上易发育近水平岩层滑坡。相对而言,窄谷地貌比宽谷地貌出现概率更高。(4)川东地区大量近水平岩层滑坡主要发育在宽谷河谷区,其形成演化与历史强烈的构造挤压作用、间歇性地壳隆升和高幅剥蚀作用引起的垂向卸荷以及河谷下切释放残余应变能相关。在走向与构造挤压方向近于正交的河谷最易发育。(5)基于能量守恒原理推导出近水平岩层滑坡运动距离计算模型。研究表明,储水裂缝水头高度是近水平岩层滑坡能否启动的关键因素,滑坡启动后初始裂缝宽度b0和水头高度h0,也即储水量,是影响滑坡运动距离大小的主要因素。将理论计算公式应用于实际滑运动距离坡分析,其理论计算结果与实际运动距离误差较小,表明计算公式的具有良好的科学性和适用性。
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