三峡库区重庆市万州区近水平地层滑坡成因机理研究

【摘要】：三峡库区二期重大地质灾害防治工程已完成，三期地质灾害防治工程正在进行之中。万州位于长江三峡水库中段，随着万州城市建设规模的扩大和人类工程活动的增多，崩塌、滑坡等地质灾害频频发生，给万州人民的生命财产造成了巨大损失，其关塘口滑坡和和平广场滑坡已被列为库区四大滑坡之中。 在万州发育的众多滑坡中，有许多是水平地层滑坡，倾角约3~0～5~0，近乎水平。从力学平衡观点出发，水平地层滑坡启动的难度往往较大，因为重力沿滑动面倾向方向的分力很小而不会导致滑坡滑动。因此，水平地层滑坡一般发生在特定的地质环境中，以万州为代表的四川盆地水平地层滑坡发生在完全固结成岩的中生代砂岩、泥岩地层中，这是一种比较特别的水平地层滑坡地质环境，地层成岩作用程度高，有的滑动面甚至出现反倾现象，如果仅从暴雨这种外部因素解释其成因机理显然不能代表其成因的全部，特殊软弱夹层对万州水平地层滑坡作用的意义初步得到发现与关注。这种表面上地质环境十分简单的滑坡群所蕴涵的地质成因解释却并不简单，需要深入开展其成因环境、发展演化过程和破坏模式的科学研究。根据所研究成果开展有针对性的预防与治理工作将具有十分重要的现实意义。 本文主要从以下两方面入手研究： 第一：本文利用弹性力学的有关理论和Mohr-Coulomb破坏准则对三峡库区缓倾角滑面滑坡裂隙水压力致滑问题进行了定量化研究。探讨了裂隙水压力致滑的判据和缓倾角滑面滑坡滑动时临界水深的计算方法，并描述了裂隙水压力致滑的机理和过程。 第二：建立了反映膨胀土软弱夹层所处地质环境中在人类工程活动改造作用下物理力学性质变化的实验模型。用环刀取样在不同约束压力下做膨胀力和膨胀率试验，发现约束压力对膨胀土膨胀性有很大的影响，且压力越大，膨胀性越小。在此基础上，还设计了膨胀土的3种不同约束状态下的实验：(1)土样周围与上下端都有约束；(2)土样周围与下端约束而上端自由；(3)土样周围约束而两端自由；试验结果表明：不同的约束状态对膨胀土的含水率、密度、孔隙比和抗剪强度等物理力学性质指标有显著影响，且两端无约束的膨胀土吸水膨胀后，含水率接近其液限，膨胀土最容易沿无约束面发生膨胀变形。 通过对膨胀土不同约束状态的试验研究，合理地解释了三峡库区重庆市万州区水平地层滑坡牵引式分级滑动和浅层滑动的成因机理，并针对性的提出了万州近水平地层滑坡的防治措施：(1)不让其含水量发生改变。采取的方法主要为截排水和土体饱湿。(2)外力约束。在膨胀土的边坡开挖过程中，要及时反压和支挡，约束力大于其膨胀力即可。(3)改变其化学成分。膨胀土的膨胀与蒙脱石、伊利石和高岭石等亲水性矿物有很大关系，可采取化学加固如添加水泥、石灰、粉煤灰以及土工合成材料等方法。 通过对膨胀土不同约束状态的试验研究，发现了膨胀土的膨胀性受外力约束的影响规