（地质工程专业论文）云南新平咪白代滑坡工程地质特征及成因机理研究.pdf

西南交通大学硕士研究生学位论文第1 页 摘要 咪白代滑坡为云南省新平县境内一巨型古滑坡，距离老厂乡约6 k m ，老 厂乡竹园村咪白代、散红代和哥补村坐落其上。 本文以咪白代滑坡为研究对象，在野外地质调查、收集及分析地质资料 的基础上，详细阐述了咪白代滑坡的工程地质特征，一并由此概化出滑坡形成 的地质力学模型。经过岩样采集，借助室内试验和工程地质类比方法，获得 了本滑坡体岩体的主要物理力学参数。通过对滑坡坡体原型得逆演分析，应 用极限平衡理论分析了自然状态下斜坡的稳定性，并应用拟静力法以惯性力 系简化地震作用计算分析了斜坡在地震作用下的稳定性。最后，论文借助 f l a c 2 d 数值分析软件对斜坡的变形演化进行了模拟分析。 研究认为，咪白代滑坡源区坡体岩体为白云石英变粒岩，含薄片状云母 片岩软弱夹层。滑体物质组成在宏观上具有上硬中软下硬的三层式结构特征， 上覆和下伏相对硬层为白云石英变粒岩，中间软弱夹层为白云片岩。岩层产 状近水平，发育有一组与片理面正交的节理。在构造运动或卸荷作用下，沿 该组陡倾节理极易发育成滑坡后缘拉裂缝，这种特殊的物质组成和结构面组 合形式导致坡体上部沿该类结构面追踪形成贯通面，使坡体极易沿着拉裂缝 和软弱夹层向下蠕滑。咪白代滑坡滑源区坡体属于软弱基座斜坡，在上述特 殊的物质组成、岩体物理力学性质与结构面控制下，呈深部塑流。拉裂的地质 力学模型特征渐进性交形。最后，在地震的作用下，坡体失稳，产生滑坡。 论文在稳定性计算方面，首先采用极限平衡理论及拟静力法对斜坡的稳 定性进行了计算分析，分析结果表明，在不考虑地震作用的自然状态下，斜 坡稳定；当考虑地震作用时，斜坡失稳。 数值分析结果表明，斜坡在天然状态下坡脚和软弱层上覆岩体中下部出 现剪应力集中现象，沿软弱层形成剪切屈服区，位移量较小，斜坡稳定；而 在地震触发作用下，坡体剪应力和位移剧增，斜坡后缘节理张开度逐渐增加， 屈服区逐渐扩展贯通，斜坡失稳。 关键词咪自代滑坡，工程地质特征，机理，地震，数值分析 西南交通大学硕士研究生学位论文第1 i 页 a b s t r a c t m i b a i d a il a n d s l i d ei sa h u g ea n c i e n tl a n d s l i d ei nx i n p i n gc o u n t yo fy u n n a n p r o v i n c e ，a b o u t6 k ma w a yf r o ml a o c h a n gt o w n l a o c h a n gt o w n sb a m b o og a r d e n v i l l a g e sm i b a i d a i ，s a n h o n g d a ia n dg e b uv i l l a g ea r el o c a t e di ni t t h i st h e s i s ，t a k i n gm i b a i d a il a n d s l i d ea st h er e s e a r c ho b j e c t ，b a s e do nt h es i t e g e o l o g i c a ls u r v e y ，g e o l o g i c a lm a t e r i a l sc o l l e c t i o n ，a n da n a l y s i s ，i l l u s t r a t e di nd e t a i l t h ee n g i n e e r i n gg e o l o g i c a lc h a r a c t e r i s t i c so fm i b a i d a il a n d s l i d e ，a n dg e n e r a l i z e d g e o m e c h a n i c sm o d e lo ft h el a n d s l i d e sf o r m a t i o na c c o r d i n gt oi t ；t h r o u g hr o c k s a m p l i n g ，l a bt e s t sa n de n g i n e e r i n gg e o l o g i c a la n a l o g ym e t h o d ，i tg a i n e dt h em a i n p h y s i c a la n dm e c h a n i c a lp a r a m e t e r so ft h i sl a n d s l i d e sr o c kb o d y ；t h r o u g ht h e c o u n t e r - s u c c e s s i o na n a l y s i so ft h el a n d s l i d eb o d y , i ta n a l y z e ds l o p e s s t a b i l i t y u n d e rn a t u r a lc o n d i t i o nb yl i m i te q u i l i b r i u mt h e o r y ；a n di tc o m p u t e da n da n a l y z e d t h es l o p e ss t a b i l i t yu n d e re a r t h q u a k ea c t i o nb yp s e u d o - s t a t i cm e t h o dw h e nu s i n g t h ei n e r t i a lf o r c es y s t e mt os i m p l i f ye a r t h q u a k ea c t i o n f i n a l l yt h et h e s i sm a d e s i m u l a t i o na n a l y s i sf o rt h es l o p e sd e f o r r 击t i o ne v o l u t i o nb yf l a c 2 dn u m e r i c a l a n a l y s i ss o f t w a r e a c c o r d i n gt ot h er e s e a r c h ，i ti st h o u g h tt h a tt h er o c kb o d yo f m i b a i d a is l o p e s o r i g i nz o n ei sd o l o m i t eq u a r t zl e p t y n i t e ，w h i c hh a sm i c as c h i s tw e a ki n t e r c a l a t i o n i nt h es h a p eo ft h i nf l a k e si ni t t h es l i d i n gb o d y sm a t e r i a lc o m p o s i t i o nh a st h e t h r e e l a y e rs t r u c t u r a lc h a r a c t e r i s t i c so fh a r du p p e rl a y e r ，s o f tm i d d l el a y e ra n dh a r d l o w e rl a y e ri nm a c r o s c o p i cv i e wt h eo v e r l y i n ga n du n d e r l y i n gr e l a t i v e l yh a r d l a y e ri sd o l o m i t eq u a r t zl e p t y n i t e ，a n dt h em i d d l ew e a ki n t e r c a l a t i o ni sd o l o m i t e s c h i s t t h er o c kb o d ys c h i s t o s i t yp l a n ei sn e a r l yh o r i z o n t a la n dh a sd e v e l o p e das e t o fj o i n t so u t w a r dt ot h es l o p e ，o r t h o g o n a lw i t ht h e s c h i s t o s i t yp l a n e u n d e r t e c t o n i cm o v e m e n ta n du n l o a d i n ge f f e c t ，i t sv e r y e a s yt od e v e l o pt e n s i o nc r a c k i n g o nt h et o po ft h es l o p ea l o n gt h es t e e pj o i n t sd e v e l o p e di nr o c kb o d y ，t h i ss p e c i a l m a t e r i a lc o m p o s i t i o na n ds t r u c t u r a l p l a n e c o m b i n a t i o nf o r mr e s u l t e di nt h e t h r o u g hp l a n eo nt h et o po ft h es l o p ea l o n gt h i ss t r u c t u r a lp l a n e ，w h i c hm a d et h e s l o p ee a s yt oc r e e pd o w n w a r da l o n gt h et e n s i o nc r a c ka n dd o l o m i t es c h i s tw e a k i n t e r c a l a t i o n m i b a i d a il a n d s l i d es l i d i n go r i g i nz o n ei sw e a kb a s es l o p e ，i t ss i d e s l o p ew i t ht h eg e o m e c h a n i c sm o d e lc h a r a c t e r i s t i c so fd e e pp l a s t i cf l o w t e n s i o n c r a c k t h es l o p eb o d yd e v e l o p e db yl a n d s l i d et o o kp l a c ep r o g r e s s i v ef a i l u r e c a u s e db yt h ea b o v es p e c i a lm a t e r i a lc o m p o s i t i o n ，r o c km a s sp h y s i c a lm e c h a n i c a l 西南交通大学硕士研究生学位论文第1 i i 页 p r o p e r t y 弱w e l la st h ec o n t r o lo fs t r u c t u r a lp l a n eu n d e rg r a v i t y ，f i n a l l yt h es l o p e l o s ts t a b i l i t ya n dl a n d s l i d eh a p p e n e du n d e rt h ee a r t h q u a k ea c t i o n i nt h ea s p e c t so fs t a b i l i t yc o m p u t a t i o n ，t h i st h e s i sf i r s t a d o p t e dt h el i m i t e q u i l i b r i u mt h e o r ya n a l y s i sa n dp s e u d o - s t a t i cm e t h o dt om a k ec o m p u t a t i o na n d a n a l y s i s f o rt h es l o p e s s t a b i l i t y t h ec o m p u t a t i o nr e s u l ts h o w st h a tw h e nn o t c o n s i d e r i n gt h ee a r t h q u a k ea c t i o n ，t h es l o p ei ss t a b l e ，w h i l ew h e nc o n s i d e r i n gt h e e a r t h q u a k ea c t i o n ，t h es l o p el o s e ss t a b i l i t y t h er e s u l to fn u m e r i c a la n a l y s i ss h o w st h a tw h e nt h es l o p ei su n d e rn a t u r a l c o n d i t i o n ，t h el o w e rb a s eo fs l o p ea n dt h em i d d l ea n dl o w e rp l a c eo ft h eo v e r l y i n g r o c k so fw e a kf o r m a t i o na p p e a r ss h e a rs t r e s sc o n c e n t r a t i o n ，f o r m a t i o no fs h e a r y i e l d e g j o na l o n gt h ew e a ki n t e r c a l a t i o n 嬲w e l la sr e l a t i v e l ys m a l ld i s p l a c e m e n t a n dt h es l o p ei ss t a b l e ；w h i l eu n d e rt h et r i g g e r i n ga c t i o no fe a r t h q u a k e ，t h es l o p e b o d y ss h e a rs t r e s sa n dd i s p l a c e m e n tl e a p s ，t h es l o p e st r a i l i n ge d g ej o i n t so p e n i n g i n c r e a s e sg r a d u a l l y ，t h ey i e l dr e g i o ng r a d u a l l ye x p a n d st h r o u g ha n dt h es l o p el o s t s t a b i l i t y k e yw o r d s ：m i b a i d a il a n d s l i d e ，e n g i n e e r n gg e o l o g yc h a r a c t e r i s t i c s ， m e c h a n i s m e a r t h q u a k e 。n u m e r i c 也a n 龇s i s 西南交通大学 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学 校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查 阅和借阅。本人授权西南交通大学可以将本论文的全部或部分内容编入有关 数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复印手段保存和汇编本学位 论文。 本学位论文属于 1 保密口，在年解密后适用本授权书； 2 不保密d ，使用本授权书 ( 请在以上方框内打“”) 学位论文作者签名：f 吝 日期：玳仵易月f i 日 牢平 指剥撇：归象衣 日期：，3 年b 月，彩日 西南交通大学学位论文创新性声明 本人郑重声明：所呈交的学位论文，是在导师指导下独立进行研究工作 所得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或 集体已经发表或撰写过的研究成果。对本文的研究做出贡献的个人和集体， 均已在文中作了明确的说明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。 本学位论文的主要创新点如下： l 、通过现场实测及计算分析，详细研究了咪白代滑坡的工程地质特征， 并由此概化出滑坡形成的地质力学模型。 2 、应用拟静力法计算分析了把地震作用简化为一个惯性力系附加在研究 对象上时斜坡的稳定性 3 、用f l a c 2 d 数值分析软件对斜坡变形演化及地震触发破坏阶段的应力、 位移、塑性区发展特征进行了分析。 獬辱晕手醐：碲譬日 西南交通大学硕士研究生学位论文第1 页 第1 章绪论 1 1 选题依据及研究意义 滑坡是一种常见的地质灾害，也是一种十分严重的全球性自然灾害，其 危害性仅次于地震和洪水，但因其出现的频度和广度远远大于地震，故成为 人类社会及生活环境中广泛遭遇、受害最重的自然灾害之一。 滑坡可由多重原因引起，就滑坡的各种诱发因素所起的作用而言，构造 运动引起的地震最重要，地震引起的滑坡占有相当的比重，导致的直接损失 最大。历史上最著名的1 9 6 3 年秘鲁h u a s a c a m 山区7 7 级地震触发山体滑坡，形 成泥石流，流速每秒8 0 9 0 米，使1 8 0 0 0 人丧生，成为南美洲地震滑坡史上最 为悲惨的灾害。1 9 6 4 年美国阿拉斯加地震造成经济损失十二亿美元，其中6 1 7 亿( 占5 6 ) 来自滑坡；1 3 0 人死亡，其中4 8 人死于滑坡。国内最著名的地震 滑坡是1 7 1 8 年6 月1 9 日甘肃省通渭南7 5 级地震引发的山体滑坡，该地震使通谓 城北笔架山一座山峰发生滑坡，压死四千余人，甘谷北山南移( 滑坡) 掩埋 永宁全镇及礼辛留村的一部分，死伤约三百余人；1 9 3 3 年8 月2 5 日四川叠溪发 生7 4 级地震，千年古城叠溪被地震引发的山体滑坡所压覆，五百余人葬生， 叠溪城南5 k n l 之岷江东岸小关子村也为一滑坡所毁致5 7 人死亡，岷江西岸的烧 炭沟、吉白沟、龙池、石咀等十余个村寨，地震时皆随山崩而倒，其中靠近 岷江的烧炭沟、龙池、白腊等村完全滑入江中，踪迹全无，在叠溪附近，山 民江两岸的山体崩塌、滑坡还堆积成三座高达1 0 0 余米的天然堆石坝，将岷江 完全堵塞，成为堰塞湖，后因水浸坝决，又酿成空前的水灾。1 9 7 6 年唐山地 震引起密云水库白河主坝上游斜墙护坡层下滑1 4 0 m 。这些事实表明地震是滑 坡的重要诱发因素，地震诱发的滑坡破坏性极大。 近水平岩层斜坡是指倾角小于1 0 。的岩层组成的斜坡。因为此类岩层倾 角小于其内摩擦角，无外力诱发，斜坡稳定；而国内却已有多处此类斜坡失 稳破坏窿儿3 l 。因此，对这类斜坡的变形失稳机制的研究，具有十分重要的意义。 论文所研究的咪白代滑坡大约发生于8 0 年前，为一地震触发的特大型岩 质滑坡。为减轻地质灾害，落实国土资源部国土资源大调查，中国地质调查 局委托中国地质环境监测院承担“云南省新平县l ：5 万地质灾害详细调查 项目。论文依托该项目，通过现场调绘及室内综合研究，详细分析了该滑坡 的工程地质特征及形成机理。 西南交通大学硕士研究生学位论文第2 页 1 2 国内外研究现状分析 1 2 1 国内研究现状 ( 1 ) 滑坡理论的研究 滑坡理论研究由来已久，从不同学科出发，国内外学者己做过不少研究， 尤以地质学家、土力学家为最。 1 9 8 6 年6 月在宜昌召开的中国第一次“我国典型滑坡实例学术会议”和 1 9 8 7 年4 月由地矿部主持的“中国西南西北灾害山区斜坡稳定性研究六五 科研专报的评审会议”认为，应将“滑坡动力学”的研究作为一项重大课题 或方向提到滑坡研究的同程上。 1 9 9 3 年，胡广韬教授提出“滑坡动力学川刳，同时阐明了许多新观点，倡 导并系统地论证了滑坡形成与演化过程中滑体的发育、滑移、解体、运行、 停滞、消亡及动力学规律，推进了我国滑坡动力学的研究。 同时，晏同珍分析了滑坡的平面受力状态，依据滑坡主要触发因素提出 流变倾覆、应力释放平移、振动崩落及震动液化平推、潜蚀陷落、地化悬浮 下陷、高势能飞越、孔隙水压力浮动、切蚀功日载、巨型高速远程等九种滑动 机理5 | ； 张倬元、王兰生等从坡体的地质结构和受力过程出发提出了五种滑坡破 坏模式： 徐邦栋、王恭先分析了滑坡的受力状态和力学过程，从地质和力学的结 合上提出了几种常见滑坡的机理哺7 】； 卢肇钧研究了粘性滑带土的抗剪强度变化规律呻3 ；徐峻龄在研究高速滑坡 时提出了“闸门效应”的概念阳1 ； ， 曹炳兰等对没有明显的地震、暴雨触发因素的超大型洒勒山滑坡高速运 动机制作了深入研究，发现锁固段在高速滑坡中的重要作用n 们； 彭建兵等对黄河积石峡高速滑坡提出了3 种成因机制，即“闸门效应 引起的启程剧动，高位能效应引起行程高速和空气动力效应与气垫效应引起 的高速飞行u 1 。； 易顺民等用信息维评价某滑坡认为，在一定范围内，大滑坡发生前，滑 坡活动时空结构的信息维具有很好的降维特征n 引； 河海大学曾开华用新信息法计算关联维，发现当斜坡进入加速变形阶段 时，分维值趋于l ，而临近失稳破坏时，分维值有下降趋势n 引；储同庆等( 1 9 9 4 ) 西南交通大学硕士研究生学位论文第3 页 将矿物包裹体研究方法引入工程地质，已较好地解决几个重要工程的稳定性 评价问题u4 1 ； 中国科学院工程地质力学开放研究室和成都理工大学等在五强溪、李家 峡、金川镍矿、三峡高边坡研究中，对山体岩体质量评价、三维结构数学模 型及其数值分析和岩体断裂力学方面取得了进展： 中科院成都山地灾害与环境研究所和地矿部做出了全国小比例尺的滑坡 分布图； 中科院孙广忠、杨志法、周瑞光、刘大安等发展了地质灾害监控系统和 c t 技术，在地质超前预报、监控反分析、反馈动态设计等方面已形成工程地 质特色； 其次作为非线性科学业的支柱的耗散结构论，突变论和分形理论已开始 被引入工程地质中，年轻学者表现更为活跃。其中分形理论用的较多，在区 域稳定性和滑坡研究中也取得了一些有意义的成果。1 9 9 2 年以来，在边坡系 统分析、可靠性评价和滑坡动力学和非线性动力学等研究中出版了多本专著 和学术论文n 副( 胡广韬1 9 9 5 ，罗国煜1 9 9 2 ，1 9 9 4 ，祝玉学1 9 9 3 ，秦四清1 9 9 4 ) 。 随着研究的逐渐深入，弹塑性力学、损伤力学、断裂力学等先进理论， 特别是计算机模拟技术，被引入滑坡机理的研究工作，大大促进了滑坡理论 的发展。 ( 2 ) 近水平层状岩质滑坡的研究 岩体在适应环境变化的过程中要做出或大或小的调整，小的调整可以称 之为岩体变形，当变形累积到一定程度的时候，岩体将会产生破坏，作大的 调整。岩体变形破坏受岩石材料性质和环境效应的影响，前者是指岩石的力 学性质，岩体结构特征等，后者则指重力场、构造应力场、渗流场和气候等 内外地质营力。 孙广忠的“岩体结构控制论 ：岩体结构是岩质边坡失稳的主导因素，是 岩体在内外地质营力作用所发生的一种改组n 副。 孙玉科教授等将斜坡变形机制分为水平剪切变形机制、顺层剪切变形机 制、顺层逆剪变形机制和反倾逆剪变形机制四类m 。 1 2 2 国外研究现状 ( 1 ) 滑坡理论的研究 1 9 5 0 年，t e r z a g h i 发表了滑坡机理的论文，系统的阐述了滑坡产生的 西南交通大学硕士研究生学位论文第4 页 原因、过程、稳定性评价方法和在某些工程中的表现u 8 1 。 d e e r e d v ( 1 9 7 0 ) 在第一届国际露天矿边坡会议的论文中，根据露天矿 边坡破坏的规模，划分出三种类型：单台阶局部边坡破坏；几个台阶大 规模楔形体破坏；多台阶风化破碎岩体的破坏。 加拿大不列颠哥伦比亚大学b r a w n e r 等( 1 9 7 1 ) 根据工程实际经验，提出 如下几种常见的破坏模式：圆弧破坏、整体岩石与非连续节理破坏、 平面破坏、块状破坏、楔形破坏和倾倒式破坏，6 种岩石边坡破坏模式 ( 如图1 1 ) 图1 - 1 边坡变形破坏模式图( 据b r a w n e r 等) s c h i e d e g g e r ( 1 9 7 3 ) 发表了关于灾难性滑坡的滑程与滑速的预测的 重要论文，开创了高速滑坡滑动速度计算的先河u 引。 e i s b a c h e r 和c l a g u e ( 1 9 8 4 ) 编写了专著高山地区破坏性的块体运动：灾 害和管理，论述了山区的地质灾害和防范措施；特别是论著的第二部分，收 集了阿尔卑斯山区1 3 7 个破坏性块体运动的实例，具有重要的参考价值1 。 s a s s a ( 1 9 8 8 ，2 0 0 0 ) 提出沟谷中饱水的滑坡物质由于受到来自于斜坡上 方失稳的块体的快速加载，在快速不排水条件下发生液化的启动机理。并且 广泛应用高速环形剪切仪，对采自日本御岳山、中国洒勒山等许多滑坡的滑 带土和滑体土样品进行了排水和不排水条件下视摩擦角的变化实验，研究了 孔隙水压力对高速远程滑坡碎屑流运动的影响乜瞻引。 e r i s m a n ( 2 0 0 1 ) 在专著岩滑和崩塌动力学中，研究了崩滑失稳、解 体、运动的实例与机理口3 1 。 ( 2 ) 近水平层状滑坡的研究 西南交通大学硕士研究生学位论文第5 页 在加拿大、芬兰、瑞典、挪威等地区也广泛发育着近水平地层的滑坡， 国外不少学者曾对这些地区的滑坡的地质特征、形成机理以及滑体和滑面的 物质组成作了大量的研究。并发现了这些地区的近水平地层滑坡都是发育在 超灵敏性粘土区。正是由于这种高含水量的超灵敏性粘土的发育，才导致了 这些地区的近水平地层滑坡的群发性幽1 。苏联学者叶米扬诺娃也曾专门对近 水平地层滑坡的形成环境、地层特征及形成机理等作了深入的研究，并依据 滑面的岩土体性质不同作了详细的分类和介绍哳。 1 2 3 坡体地震稳定性研究方法 现有的分析方法可分为三类1 ：准静态分析、n e w m a r k 分析和有限元模 拟。准静态分析将地震加速度作为附加的静体力，对坡体作用不同加速度使 坡体的安全因子达到1 0 ，此时的加速度取为坡体的临界加速度，一旦地震加 速度超过了坡体的临界加速度，坡体即被认为完全失稳。然而以往的震例表 明，虽然许多坡体遭受了超过其临界加速度的短暂的地震加速度作用，但只 有极小的，甚至不发生永久变形瞳利，因此准静态分析偏于保守，它不能告诉 我们当地震加速度超过临界加速度时将会发生什么。有限元分析能精确地模 拟坡体在地震作用下的应力、应变和永久变形，然而这种分析对输入参数的 要求很高，同时要求大量的计算，使其应用受到很大限制。 1 2 4 数值分析研究现状 现有对滑坡进行数值分析的手段，通常是将有限元方法和离散元方法二 者相结合。 有限元法基于连续介质小变形的假设，因此有限元法只能用于分析模拟 斜坡演化初期的变形和应力集中引起的微破裂，而不能用于模拟斜坡大变形 演化过程。离散单元法虽然弥补了有限元法的某些不足，能够计算斜坡随时 间的准大变形甚至完全破坏的过程，但是由于它的基本假设是岩体为离散介 质，因此，其有一定的适用范围，并且不能模拟岩体从连续介质的微小变形 到局部破裂的过程。 近年来发展起来的连续介质的快速拉格朗日分析方法( f l a c ) ，采用差 分技术、引入时间因素和采用滑移线技术实现了从连续介质、小变形到大变 形的分析模拟。f l a c 采用了与有限元类似的基本假设，计算岩体的应力场和 变形场，但又可以分析计算离散元才能计算的岩体某一软弱面滑动和随时间 西南交通大学硕士研究生学位论文第6 页 的延续变形逐渐增大的大变形问题。可以说，f l a c 具备了有限元和离散元的 主要功能，使数值计算在原来的基础上跃上了一个新台阶。f l a c 用显式的时 步方法求解代数方程，显式方法对于病态系统最为适用，比如非线性问题、 大变形问题、物理不稳定问题，而对于模拟线性、小变形的问题并不是很有 效率。 本滑坡的发生是一个大变形的过程，本文采用f l a c 数值分析软件。 1 3 论文的研究内容和研究的技术路线 1 3 1 论文的研究内容 论文首先分析了咪白代滑坡所处区域的区域地质背景及该滑坡的工程地 震特征。借助对滑坡岩体物理及力学性质的研究，分析并总结了本滑坡的形 成机理。最后，利用f l a c 数值分析软件模拟了本滑坡的变形破坏过程。 1 3 2 论文的技术路线图 论文的研究路线如图1 - 2 所示。 图1 2 论文研究的技术路线 西南交通大学硕士研究生学位论文第7 页 第2 章滑坡区区域地质背景特征 2 1 自然地理概况 新平彝族傣族自治县隶属云南省玉溪市辖区，处于云南省中部偏西南的 哀牢山中段东麓，东经1 0 1 。1 6 7 3 0 1 0 2 。1 6 7 5 0 ，北纬2 3 。3 8 7 1 5 2 4 。2 6 7 0 5 。新平县北连双柏县，东靠峨山、石屏县，南接元江、墨江县， 西与镇沅县毗邻( 图2 1 ) 。 图2 - 1 云南省新平县行政图 县域国土面积4 2 7 5 k m 2 ，其中山区占9 8 ，河谷盆地占2 。矿产资源丰 富，金属矿有金、银、铜、铁等，非金属矿有煤、石灰岩、白云石等。其中 铁的探明蕴藏量达5 8 6 亿吨，占云南省储量的三分之一；铜1 7 2 7 万吨，占 云南省储量的四分之一；金2 4 7 吨。 新平县属低纬度高原季风气候，区内干湿季节分明，降雨集中在5 一1 0 月， 旱季为1 1 月至次年4 月。因受海拔高差影响，境内垂直立体气候明显，可分 为河谷高温区、半山温暖区和高山寒温区三个气候类型。多年平均气温1 7 4 ，年平均降水量为9 4 6 m m ；雨季平均降水占全年降水量的7 7 4 ；日最大 西南交通大学硕士研究生学位论文第8 页 降水量为1 4 4 6 m m ；一次连续过程最大降水量3 8 3 3 m m ，最长连续降水日数 2 5 天，最长无降水日数6 4 天。 戛洒江流域气候垂直分带明显，年降水量随海拔降低而减少，海拔2 0 0 0 m 以上最大年降水量1 6 8 3 4 m m ；海拔1 3 0 0 1 7 0 0 m ，年均降水量1 0 0 0 m m ；河 谷区多年平均降水量9 0 0 o m m 。年平均气温随海拔降低而升高，河谷海拔 6 0 0 8 0 0 m ，年平均气温2 5 ；海拔13 0 0 17 0 0 m ，年平均气温1 0 - 2 1 ；而海 拔2 0 0 0 m 以上年平均气温仅为1 0 。 新平县境内河流众多，除平掌乡过境河流谷麻江属李仙江水系外，其余 均属元江( 红河) 水系。县内最大的过境河流为元江，境内长1 1 3 7 k m ，最大 洪峰流量3 6 8 0 m 3 s ，最枯流量4 1 m 3 s ，沿江两岸较大的支流有：绿汁江、大 春河、棉花河、南恩河、达哈河、丫味河、马龙河、西尼河、蚌岗河、困龙 河、挖窖河、峨德河、南渡河及南甘河等。 2 2 工程地质特征 2 2 1 地形地貌特征 新平县位于云南省中部偏西南，哀牢山中段东麓。境内群峦叠嶂，林海 苍茫，河流纵横，峰高谷深。地势西北高，东南低，最高海拔哀牢山主峰大 磨山318 5 9 m ，最低海拔漠沙镇的南蒿村4 2 2 m ，最大高差达2 7 4 3 9 m 。沿戛 洒江两岸形成三级堆积阶地，高出河床5 0 - 6 0 m 。戛洒江东面的迤蛆、磨盘两 山群，均为主峰高耸，群山林立，谷深峭陡，山峦连绵的中山深切割地貌， 略呈南北走向，群山间，座落着9 个面积l k m 2 以上的河谷侵蚀堆积盆地，其 均发育于i 、i i 、i i i 级河流堆积阶地上。 根据成因、形态、地形高程和组合方式，新平县可分为构造剥蚀、构造 侵蚀、岩溶及侵蚀堆积地貌四类( 图2 2 ) 。 西南交通大学硕士研究生学位论文第9 页 图2 - 2 新平县地貌图 ( 1 ) 构造剥蚀高中山地貌：西部分布于哀牢山区，由各种变质岩系组成， 海拔1 0 0 0 3 1 0 0 m ，山顶宽阔平缓，悬崖峭壁及阶梯状跌水极为发育。中部、 东部分部于迤蛆，磨盘山和鲁魁山，由中生界地质层组成，山脉走向与构造 轴线基本一致，山脊宽缓，波状起伏。 ( 2 ) 构造侵蚀高中山地貌：为新平县的主要地貌类型，多由“滇中红层” 组成，山脊舒缓波状，溯源侵蚀强烈，横向“v ”型谷发育。 ( 3 ) 岩溶中山地形：零星分布于扬武、漠沙等地，仍属构造侵蚀地貌，溶 芽、溶槽较发育，沿河形成溶蚀峡谷，高数十米的断崖峭壁举目可见。 ( 4 ) 侵蚀堆积河谷盆地：新平县零星分布有新平、戛洒等9 个山间河谷堆 积盆地，沿河发育有i i i i 级内迭、基座阶地，阶面平坦，宽5 0 - - 1 0 0 0 m 不等， 盆缘沟口尚见洪积扇展布，扇长数十米，扇面坡度2 。一1 0 。 2 2 2 地层岩性特征 新平县境内地层以元古界和中生界为主，其中碎屑岩最发育，约占总面 积的6 8 ，变质岩占2 7 ，碳酸盐岩占2 ，详见表2 1 。 西南交通大学硕士研究生学位论文第1o 页 表2 1 新平县地层岩性一览表 地层代 地层 界系统组 厚度岩性描述 号 ( m ) 新 第四 生 系 q o 1 0 0 卵、砾石层，砂土和粘士等。 弟二黄色砾岩、砂砾岩；黑、灰绿、紫红色炭质页 界 上统 n7 3 5 系岩，粘十质页岩央煤和石膏层。 上统妥甸组j 3 t 2 2 4 1 卜部紫红色泥岩夹灰绿色灰岩、泥灰岩。下部 紫红色泥岩央紫厌、黄灰色砂岩。 雅期组 j 2 y 4 6 0 紫红色细砂岩、粉砂岩与泥岩、砂质泥岩互层。 侏罗 张河组j 2 z 7 4 1 上部紫红色泥岩央砂岩、泥灰岩；下部棕红， 系 中统 9 0 l 带红色泥岩和厌白、浅黄色细砂岩不等厚互层。 蛇店组j 2 s 1 0 1 6 灰色、浅紫红色厚层一块状石英砂岩；长石英 由 1 4 2 7 砂岩与紫红色泥岩互层。 生 下统冯家河组j l f 9 5 0 浅棕、暗紫红色泥岩和灰色、暗紫色粉砂岩、 界 1 2 5 0 细砂岩f i 等厚互层，底部夹泥灰岩透镜体。 4 8 0 灰绿色泥岩央砂岩，灰白色石英砂岩、泥质粉 舍资组 t 3 s 1 0 9 2 砂岩。 三叠 干海子组 t 3 9 1 7 0 0 灰绿、灰黑色泥、页岩。 系 上统 灰黑、灰绿色泥、页岩、长石石英砂岩夹煤线 祥云组 t 3 x 1 8 3 2 及煤层。 浅灰、紫灰色细砂岩、含砾粗砂岩夹石英砂岩 一碗水组 t 3 y i 8 5 3 及泥岩。 绿汁江组 p t l l z 8 5 0 灰里色板岩、白云岩互层。 黄草岭组 p h h 1 5 0 0板岩夹粉砂质板岩、粉砂岩及细砂岩。 黑灰、灰绿色板岩央狄岩，局部夹砂岩，白云岩 峨头厂组 p t i e 9 1 3 透镜体。 冈民组 p h y 3 0 0 紫红、紫灰色白云岩、板岩、砂岩和砾岩。 兀 昆阳哀牢大尼u 组 p t l d 4 0 0浅灰、狄白色灰岩、泥灰岩，中下部央藻灰岩。 古 群山群 阿龙组 界p t a 2 2 5 0 透辉角闪变粒岩、片麻岩、辉石、混合岩。 下亚组 小羊街组 p t x b 2 6 5 0 黑云质阴影混合岩，条痕一眼球状混合岩。 上亚组 小羊街组 p t x 。 3 5 0 十字兰晶二石自央片岩、斜长燹粒岩、角闪燹 下亚组粒岩。 u p t l _ 1 2 2 3 灰色白云石大理岩、白云片岩。 兀 古大红山群p t l 41 9 2 灰绿色凝灰岩央绿泥角闪片岩。 界 p t l - 6 6 0 0大理岩、凝灰岩、片岩。 2 2 3 地质构造特征 调查区位于青、藏、滇、缅、印尼“歹 字型构造体系东支中段的复合 部位，经历了多次构造变动，构造形迹比较复杂，断裂纵横，构造发育，属 多构造体系复合交织的地区，主要构造有： ( 1 ) 红河断裂：沿元江西岸发育，境内长约1 3 0 k i n ，走向北西南东，主 西南交通大学硕士研究生学位论文第”页 要倾向北东，倾角6 0 。7 0 。，为一具有右行压扭性质的正断裂，沿断裂线有 数百米至千余米的糜棱岩带。 ( 2 ) 哀牢山断裂：位于哀牢山脉分水岭沿线，与红河大断裂大至平行，主 要倾向北东，倾角6 0 。 7 0 。，挤压破碎带宽l - 3 k m ，后期有张扭性复活的迹 象。 ( 3 ) 绿汁江断裂：区内长2 3 k m ，是经向构造带的主体，对盖层及岩溶水 的运移起着控制作用。南北两端断裂面倾向东，倾角7 0 。，中部倾向西，倾 角6 5 。该断裂早期以压性断裂出现，后期再次活动，局部又表现为张性断 裂。 ( 4 ) 受红河断裂右旋走滑活动控制，区内发育有海资底复式向斜、新平向 斜、新化背斜等浅表层地球动力学构造。 地质构造的时空差异明显。在时间上，晚三叠世以前的地层强烈变形变 质，上三叠统及更新的地层变形微弱。在空间上，哀牢山、红河、绿汁江三 大断裂带变形强烈，其余地区变形较弱( 图2 3 ) 。 西南交通大学硕士研究生学位论文第1 2 页 圈，田： 田e 圆， 囡， 口t 。 团团s 团。团， 囫因t z 圈国 l 、第四系；2 第三系；3 白萼系：4 、侏罗系；5 、三叠系：6 、二叠系；7 ，泥盆系；8 、志留系； 9 、无占界哀牢山群、大红山群；1 0 、燕山挪1 ；1i 、断j 毛1 2 、向斜；1 3 、背斜；1 4 ，地质界线。 测区主要构造编号对照表 1 衷牢山断裂 7克田河向斜1 3 上丙利断裂 1 9脚家甸断裂 2 红河断袋 8 野牛厂背斜 1 4绿汁江断裂2 0化念背斜 3 瓦房潭向斜 9 底十向斜 1 5遣d 盾河断裂 2 l果落底一白租拉断蚕 4 马鹿塘断裂 l o新化背斜 1 6 法念背斜 2 2 甸尾一蚂蚁断裂 5 海资底向斜 l i 新平f 句斜 1 7六纳向斜 2 3旧她基断裂 6万年青向斜1 2漠沙断裂 1 8坡代背斜2 4大西向斜 图2 3 研究区构造纲要略图 西南交通大学硕士研究生学位论文第13 页 2 2 4 新构造运动和地震 本区新构造运动的特点表现为受红河断裂和哀牢山断裂活动控制，差异 性抬升活动强烈。以红河断裂为界，西部以强烈不均匀的整体上升为主，东 部则相对上升缓慢。在空间上，哀牢山上升幅度南部大于北部，西部大于东 部。剥夷面、阶地、岩溶层状分布( 表2 2 ) ，说明区内经历了不少于四个旋 回的抬升运动。在山地进行剥夷的同时，河谷两岸堆积了三级阶地和更新的 河漫滩，岩溶发育的两个溶洞层，形成时间相当于i i 、i i i 级剥夷期。在时间 上，从i 级剥夷面剥夷作用开始，至河漫滩堆积，新构造活动有减弱之势， 上升幅变亦在减小之中。 表2 - 2 新构造运动特征对比表 项级 东部西部 目数 代号高差备注 标高( m )高差( m )标高( m ) ( m ) 河 j 4 9 0 、1 4 9 31 0 0 0 1 3 4 0测区l 、i i 级阶地为内迭 2 55 2 1 阶地，l i l 级阶地为基座阶谷 3 i i5 0 0 、1 4 9 61 0 0 0 1 3 0 0 地，阶地厚度东部比西部阶 地 i l i1 5 0 0 1 98 6 5 厚 1 0 7 4 一1 3 8 0 i 2 2 0 0 一2 3 0 02 6 0 0 2 9 0 0 6 0 0 3 0 0 一4 0 0 7 0 0 剥夷面i 、1 1 级保存较好， 剥 1 8 0 0 2 0 0 02 0 0 0 一2 2 0 0 i i i 、i v 级保存不完整，同 夷 4 3 0 04 0 0 一级剥夷面西部区较东 面 i i i 1 5 0 0 一1 7 0 01 6 0 0 1 8 0 0 部区高2 0 0 - 3 0 0 m 3 0 0 4 0 0 5 0 0 i v 1 2 0 0 一1 3 0 01 1 0 0 一1 3 0 0 i i i2 4 0 0 1 0 0 01 4 0 0 1 5 0 0 溶洞内石钟乳、石柱均不很 洞 3 1 1 0 0 一1 3 0 0 发育，很少有堆积物 3 0 0 一4 0 09 5 0 l l o o i 8 5 0 - - 9 0 0 据新平县志记载，自1 8 0 0 年1 9 7 5 年的1 7 5 年间共发生较大地震1 0 多次 ( 表2 3 ) ，其中6 级以上的地震5 次( 县城附近房屋有倒塌，人畜有伤亡) ， 3 次发生在1 9 2 0 年以后。地震周期在1 9 2 0 年前约为7 0 年，以后有所缩短， 约为1 0 年左右，尤其近期地震较频繁。据统计，大小地震平均7 年一次，地 震活动南强北弱，新平、戛洒地区震次多，周期短，震级较强( 图2 _ 4 ) 。 新平县抗震设防烈度为7 度，设计基本地震加速度值为0 1 5 9 。 西南交通大学硕士研究生学位论文第1 4 页 表2 - 3 新平历次地震统计表 震烈 发震时间位置灾情 级度 1 8 0 0 年7 月2 6 日新平县全区老方丈、高泥寨、房屋塌、伤人多 67 8 1 8 0 1 年4 月2 3 日 县城 1 8 0 4 笠 城区及附近农村 1 8 7 0 年6 月7 日新平县城损伤房屋甚多 67 8 1 8 9 6 年3 月7 曰 城区及附近农村 1 9 0 5 年3 月2 9 日城区 1 9 0 9 年1 0 月2 0 日城区 1 9 1 0 年8 月2 1 日城区及附近农村 1 9 2 0 年1 1 月2 0