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柒树湾不稳定斜坡变形机制分析及稳定性评价

李沧海  
【摘要】: “5.12”汶川大地震发生后,在地震灾区发育了1700余处“裂”而未“滑”、“松”而未“动”的震裂山体,这对地震灾区人民生命财产安全造成巨大危害。其中,大部分震裂山体分布在极重灾区之一的青川县境内。 本文以四川省青川县柒树湾不稳定斜坡这一典型震裂山体为研究对象,遵循现场调研-概念模型的建立-变形破坏机制及模拟验证-稳定性评价-防治措施建议的基本技术路线,以不稳定斜坡大量野外现场地质调查为基础,较全面地研究了该边坡工程地质条件、坡体结构特征、岩土体结构特征以及边坡变形特征等,在此基础上,通过对该边坡地质过程发展演化特别是“5.12”汶川地震后斜坡体内出现的变形破坏迹象进行机制分析,建立了其变形破坏机制的概念模型。此后运用FLAC3D程序对提出的概念模型进行数值模拟分析,验证了概念模型的正确性以及参数取值的合理性。在深入研究其变形破坏机制的基础上,运用极限平衡方法对该斜坡各区变形体在不同工况下的稳定性进行了分析评价,并计算了各区变形体的下滑推力,依此为据对各区变形体提出了相应的防治措施。得出以下主要研究成果: (1)通过对地质勘探资料和现场勘察结果分析,柒树湾不稳定斜坡在“5.12”汶川大地震中变形迹象明显的主要有三个区,即Ⅰ区、Ⅱ区、Ⅲ区不稳定斜坡体。其中,Ⅰ区和Ⅲ区是以块碎石土为主的崩坡积体在强震作用下斜坡后缘出现变形拉裂而成,Ⅱ区是老滑坡体堆积物在强震作用下局部复活所致。 (2)根据震后斜坡体的变形特征以及变形的影响因素分析,采用地质成因机制的分析方法对边坡的变形破坏模式进行了分析,进而在此基础上采用具有拉和剪切破坏分析功能的FLAC3D软件对柒树湾不稳定斜坡在地震作用下的变形机制进行了数值分析。计算分析结果表明:①地震提供的超强水平惯性力是斜坡岩土体产生变形破坏的诱发因素;②斜坡在地震作用下变形机制表现为坡体后缘出现明显的拉张破坏,坡体前缘出现一定的剪切变形,但未形成贯通的剪切滑动面,其变形破坏模式可以归纳为“后缘震动拉裂-底部剪切变形”;③老滑坡堆积体在此次地震中整体未出现明显的变形破坏,只是局部坡度较陡地段出现了小规模的复活,这与老滑坡体早期高位势能得到充分耗散以及老滑坡堆积区地形坡度较缓有关。 (3)采用极限平衡法对斜坡在天然、天然+暴雨、天然+地震工况的稳定性进行了分析评价。计算结果表明:①Ⅰ区不稳定斜坡在天然、暴雨以及地震工况下沿潜在主滑动面发生变形失稳的可能性较小,但潜在次级滑动面以上的岩土体在暴雨或地震工况下处于基本稳定或欠稳定状态,其安全储备较低,在持续暴雨条件下很可能产生局部失稳。②Ⅱ区不稳定斜坡在天然工况下为基本稳定,但在暴雨和地震状态下则处于欠稳定状态。③Ⅲ区不稳定斜坡在天然状态下稳定性较好,在暴雨和地震工况下处于欠稳定-不稳定状态,而在持续暴雨作用下很可能发生变形失稳。


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