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西南山区“关键块体”控制型滑坡的形成条件与失稳机理研究

彭国喜  
【摘要】:2009年6月5日下午3时许,我国重庆武隆铁矿乡鸡尾山发生了体积约500万m3的特大型滑坡,死亡74人,同时给当地带来了巨大经济损失。在我国的西南山区(如重庆、四川、贵州、广西等地),普遍存在与武隆鸡尾山滑坡、三峡链子崖危岩体类似地质条件和坡体结构的山体。就在武隆铁矿乡附近,都还存在多处与类似鸡尾山的地质、地形条件和采矿活动的山体。这类山体的成灾模式在“表面”上主要表现为“危岩体侧向陡崖方崩落”,但实际上却存在大型滑坡的潜在隐患。这类“关键块体”控制型滑坡具有:识别难度大、隐蔽性强;成因机理复杂、存在较大争议;成灾模式奇特、减灾防灾难度大、风险高等特点。 本文以重庆武隆鸡尾山滑坡为例,对“关键块体”控制型滑坡的形成条件与失稳机理进行了研究。为此,对滑源区进行了详细的工程地质调查,并从滑源区各个特征部位采集样品进行了多种岩土物理、力学及测龄试验;还针对滑坡堆积区布置了地球物理勘探工作,基本了解了堆积区的分布特征。另外,还进行了滑坡稳定性的三维物理模拟和三维极限平衡分析。其中物理模拟模型长约2.9m、宽约1.6m、高约1.9~3.5m,模型体积约12m~3,由约6500块模拟岩块组成,总重超过200吨。本文主要得到如下的研究成果: (1)鸡尾山滑坡是一个具有流变变形特征的滑坡。在破坏之前,其“分离界面”已经清晰:东侧为高度超过200m的陡崖临空面;南部发育着4.1~13.9万年前的T0裂缝;西侧发育着2.6~5.3万年前的T1裂缝;北侧为岩体十分破碎的岩溶发育带;陡崖中部有一相对平缓的、潜在滑面的斜坡地带。 (2)两组陡倾、正交节理将鸡尾山岩体切割成无数个六面体状的巨大块体,山体呈“架空结构”的积木块体状,离散性好,山体整体稳定性降低。 (3)岩溶在很大程度促成了滑坡的形成:①受岩溶的影响,带内的岩体十分破碎,为长期蠕滑变形提供了类似“临空面”的可挤压空间。②岩溶发育带内的岩体呈“条柱”状,整体抗剪能力低,北东侧的岩体尤其更低,为滑坡最后瞬间破坏提供了可剪出空间。 (4)关键块体由灰岩和砾状灰岩构成,主要起到阻滑作用的是砾状灰岩。关键块体区域在平面上呈三角形状,在滑体的蠕滑过程中,阻滑作用具体表现为北西侧的横向锁固作用和北东侧的阻止剪出作用。 (5)鸡尾山滑坡的滑面为一个接触面,接触面之上为岩质较硬的、透水的砾状灰岩,接触面之下为岩质较软的、隔水的炭质页岩。这两套地层岩性特点迥异,为滑面的形成提供了物质基础。 (6)滑床主要由炭质页岩构成,炭质页岩具明显的蠕变特点,随着山体后部的积木块体沿炭质页岩层的顶面长期蠕动,滑面的抗剪能力也逐渐趋于长期强度。 (7)通过物理模拟,结合鸡尾山东、西两侧正在采矿的类似山体的野外调查,发现:鸡尾山坡脚采铁矿形成的采空区,往往只产生的以“下沉”为主的变形,但对鸡尾山滑坡的形成起到了推动和加速作用。 (8)通过对滑坡进行了三维应力的极限平衡分析,发现只有采用滑面的长期强度参数时,滑体才会进入失稳状态。 (9)鸡尾山滑坡是一个典型的具时效变形特征的滑坡,变形破坏过程为:“沿层面真倾角方向上蠕滑”→“形成T0分离裂缝”→“挤压、剪切西侧山体”→“形成T1分离裂缝”→“剪断T1裂缝处的锁固段”→“改向进而挤压岩溶带”→“剪断东北角的关键块体”→“6.5鸡尾山滑坡地质灾害”。


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