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汶川特大地震造成了大量的松散堆积体,这些堆积体大多规模巨大,体积动辄数十万m3,甚至达数百万m3。在暴雨、地震、人类工程活动等因素的影响下,大型松散堆积体极易演化形成地质灾害,威胁人类生命财产的安全。由于汶川地震区大型堆积体分布广、数量多、形成机制复杂,成灾模式多样,发生地质灾害的识别难度大,隐蔽性强,防治极为困难,因此,开展汶川地震区大型堆积体的变形破坏模式及稳定性研究显得尤为迫切。本文结合震后地质灾害调排查情况,深入研究了汶川地震区大型堆积体地质环境条件,分析了大型堆积体的发育分布特征,总结其变形破坏模式及演化机制,并采用工程地质分析法、数值模拟方法、极限平衡法等方法对三种典型大型堆积体的变形破坏机制及稳定性进行分析研究,最后采用离心试验法研究了不同工况下堆积体的受力和变形发展规律,得出以下主要成果:(1)揭示了地震区大型堆积体发育分布受地质环境条件的影响,具有独特的特征,具体表现是:堆积体沿龙门山地震断裂带、河道水系呈带状、线状、集群式分布;滑坡型堆积体主要发育于海拨1000m以下的丘陵低山区,泥石流型堆积体主要发育于高山峡谷区,崩塌型堆积体主要发育于海拔1500m以下小切割山地区;滑坡型堆积体主要形成于土质边坡中,崩塌型堆积体主要形成于岩质边坡中,而泥石流型堆积体主要形成于岩土质边坡中。(2)提出震后堆积体与一般堆积体最大的区别在于地质结构复杂性和颗粒结构的多元性。构成震后堆积体的物质不仅有松散的第四系覆盖层,还有年代较远的基岩层;震后大型堆积体中既有滑坡型堆积体、也有崩塌型和泥石流型堆积体。堆积体颗粒粒度分布具有明显分层、分形特征;颗粒粒度从巨颗粒、粗颗粒至细颗粒一应俱全,工程特性表现不一,呈多级分布特征;相同(相近)粒径的颗粒集中度较高;巨颗粒与粗颗粒之间具有咬合不紧、压实不密、遇水即散的特征。(3)总结归纳了震后堆积体的三种类型。根据形成原因将堆积体分为滑移型、崩塌型、冲刷型三大类。根据其结构特征及破坏方式将滑移型划分为古滑坡复活型、软弱基底滑移型、深厚堆积体浅层滑移型和浅表层剥皮型。根据崩塌位置和移动形式将崩塌型分为碎裂岩块(石)塌落型、错断式崩塌型、浅层崩滑型。根据其变形破坏模式将冲刷型分为拉槽冲刷型、淘蚀塌脚型、堵溃切割型。分别对3大类10小类堆积体的变形破坏特征及演化机制进行了归纳总结。(4)使用FLAC3D数值分析法和极限平衡法对整体滑移型堆积体进行稳定性评价分析,揭示了该类型堆积体中上部沉降变形较大、前缘剪切变形最大,并且变形具有分层分级现象。提出堆积体基覆面存在软弱层或破碎带滑动面是该类型堆积体变形破坏的重要因素之一。整体滑移型堆积体变形破坏是以“压-剪”的后推式滑移为主,其变形破坏模式属于“后缘堆积加载、中部沉降挤压、前缘剪出拉动,堆积体整体沿着基底破碎带滑动面下滑”的失稳模式。(5)采用工程地质比拟法和Mohr-Coulomb模型的弹塑性数值模拟方法,对崩塌型堆积体变形破坏的力学过程和变形破坏机理进行分析研究,结果表明:堆积体变形以后缘崩塌、滚石堆积加载,中下浅表层崩滑或冲沟变形为主;中下部变形较大,凸出部位变形最大,堆积体后缘滑动带剪切应变量较大,堆积体变形破坏面并不是发生在基覆面上,而是主要分布于前缘隆起堆积体中、中部“凸点”部位或后缘堆积体内。(6)揭示了沟道冲刷型堆积体的变形破坏主要表现为淘底、拉槽、堵溃、切割、冲刷、淤积等特点。通过对自重条件和降雨条件下堆积体的稳定性数值分析,提出该类型堆积体在天然状态下稳定性安全系数均在2.5左右。堆积体受到暴雨或连续性降雨的影响下,剪切应变增量会明显升高,计算的安全性系数会明显降低,堆积体容易失稳,需要采取必要的治理措施。提出堆积体最大变形出现在“拐点”和坡度较陡的区域。针对以上特点,提出治理沟道冲刷型堆积体应采取“水石分治、固底护坡、拦挡停淤、监测维护”的综合治理措施。(7)针对含水量变化对堆积体稳定性的影响和抗滑桩治理堆积体的加固作用开展了离心试验研究,认为含水量的增大会加速松散堆积体的变形破坏,其破坏形式以浅表层牵引式破坏为主;钢筋混凝土桩对堆积体的加固效应明显,桩侧土压力沿深度是非线性发展,前排桩与后排桩的受力特点有所不同。离心试验的结果对固底护坡和桩基加固措施具有一定的验证作用。