高川陈家坡滑坡的形成机制及稳定性评价

1、高川陈家坡滑坡的形成机制及稳定性评价摘要：在对陈家坡滑坡进展现场地质勘查、现场试验及室内试验的根底上，详细阐述了滑坡根本特征、分析了其形成机制与演化过程。并用极限平衡法和数值模拟法对该滑坡在不同工况下的稳定性进展计算和评价。研究结果说明：天然状态下处于稳定状态，稳定性系数为1.168；暴雨状态下处于欠稳定状态，稳定性系数为1.05；地震状态下(级)处于根本稳定状态，稳定性系数为1.065。两种方法计算滑坡稳定系数结果是根本一致的。关键词：陈家坡滑坡；高川乡；滑坡特征；形成机制；稳定性评价FratinehanisandStabilityEvaluatinfhenjiapLandslideinGa

2、huanunty1.ivilandHydrlgyEngineeringllege,HefEiUniversityfTehnlgy,HefEI230009,hina;2.ZhejiangVatinalShlfaterResuresandHydrper,Hangzhu310018,hinaAbstrat:Basedngelgialinvestigatin,fieldtestsandlabratrytestsfrhenjiapLandslide,thepaperelabratedthebasiharateristisflandslide,itsfratinehanisandevlutin.rever

3、,theslidestabilityunderdifferentrkingnditinsasalulatedandevaluatedbyliitequilibriuethdandnuerialsiulatin.Theresultsshthatthelandslideisinthesteadystateunderthenaturalstate,anditsstabilityeffiientis1.168;thelandslideisinthelessstablestateunderrainstrstate,anditsstabilityeffiientis1.05;thelandslideisi

4、nthebasiallystablestateunderseisiladingithagnitudeVIII,anditsstabilityeffiientsis1.065.Theresultfstabilityeffiientsbtainedbyliitequilibriuethdandnuerialsiulatinarestlynsistent.Keyrds:henjiapLandslide;Gahuanunty;landslideharateristis;fratinehanis;stabilityevaluatin512汶川大地震在四川全省诱发了大量的滑坡、崩塌、地面塌陷等次生地质灾害

5、或产生新的地质灾害隐患点，经初步排查，共诱发山体滑坡9326处，造成了巨额损失。是我国建国以来破坏性最强、涉及范围最广的一次地震1。陈家坡滑坡位于安县高川乡二郎村5组见图1，间隔 安县50k。512地震当时，坡体发生滑动，造成前缘房屋倒塌破坏，严重威胁坡脚处居民生命及财产平安。调查资料显示，陈家坡滑坡周界呈圈椅状见图2，后缘至坡顶分水岭，高程1155，前缘潜在剪出口位于居民房后滑坡区内水文地质条件较为复杂，区内地下水主要类型有松散堆积层孔隙水和碳酸盐岩裂隙岩溶水。前者主要分布在唐王沟两侧的阶地及斜坡地带，含水层为第四系冲洪积成因的砂砾卵石层，靠大气降水补给。后者地下水赋存在裂隙和溶洞之中，一般

6、向当地的侵蚀基准面排泄河流。中国论文联盟转贴于论文联盟.ll.后期变形迹象说明，目前该滑坡体处于蠕滑变形阶段。在持续暴雨时，雨水下渗至坡体土岩结合面，在短时间内雨水不能及时排出，使得结合面处土体处于饱和状态，进而形成一软弱构造面，该带状态的变化导致其，值和抗剪强度值的降低，从而使高陡滑坡体在重力作用下产生蠕动变形3。通过地质调查和滑坡成因机制分析，建立了地质力学模型。采用基于极限平衡理论的刚体极限平衡法和数值模拟法对滑坡进展稳定性分析评价及可能开展变化趋势。极限平衡法是建立在hr-ulb准那么根底上的，是工程理论中最广泛、最成熟的方法4。该法考虑了影响滑坡稳定性的岩土体抗剪强度作为计算因子，不

7、涉及坡体内应力应变关系，同时，引入了平安系数来判断其稳定性。本节采用极限平衡法中的一种方法即折线形传递系数法。根据滑坡形态特征，选取滑坡1-1主轴剖面作为稳定性计算剖面。滑坡滑动面为折线形，取滑坡单位宽度为1，简化成二维进展稳定性计算。计算模型见图4。工况组合本质上就是荷载组合，影响滑坡的主要因素是降雨和地震，应选取以下3种工况进展极限平衡计算：自重天然状态；自重+暴雨；自重+地震级。从前述分析可知，滑带土主要为碎石土，取原状土样困难，只能取扰动样作重塑土剪切试验，试验过程中剔除了试样中含量占60%以上的碎石，使得滑带土室内残剪强度偏低5。由于碎石土黏聚力值较小，抗滑作用也较小，重塑样值与原状

8、土样根本接近，因此在反演分析过程中，先按室内土工试验确定值，然后反算值，反演条件取暴雨工况下平安系数Ks=1.05，根据室内试验及现场大重度试验，并结合滑坡稳定性现状，通过反算分析等对岩土体计算参数综合取值见表1。采用理正岩土软件6，对陈家坡滑坡进展稳定性计算。该滑坡防治工程等级划分为级，参照相关标准规定，计算结果说明：天然状态下稳定性系数为1.168，处于稳定状态；暴雨状态下稳定性系数为1.05，处于欠稳定状态；地震状态下稳定性系数为1.065，处于根本稳定状态。选取各种工况下设计平安系数，天然工况下Ks=1.2，平安储藏不够，剩余下滑力F=392.4kN/；暴雨工况下Ks=1.1，平安储藏

9、不够，剩余下滑力F=472.9kN/；地震工况下，Ks=1.05，平安储藏足够。应选取最不利荷载工况暴雨状态作为设计工况。在研究岩体工程地质模型及力学本构模型根底上，采用数值计算方法，模拟斜坡岩土体变形至破坏演化过程中应力及位移的变化特征，可以再现滑坡变形破裂的整个历史过程，可以更全面、准确地理解其几何学、运动学及动力学过程7。与传统的极限平衡法和极限分析法相比，数值模拟法将岩土体看成变形体、可以有效的模拟材料应力-应变关系，并处理复杂的边界条件及材料的非均匀性和各向异性，能对坡体内的应力分布塑性区范围和位移等进展有效的模拟，弥补了岩土体变形破坏对坡体稳定性的影响，使得滑坡稳定性计算更为可靠。

10、=K=artantanK1HJ1式中：、土体所可以提供的黏聚力和摩擦角；、维持平衡所需要的或土体实际发挥的黏聚力和摩擦角；K抗剪强度折减系数。由于滑坡变形和破坏发生在坡体浅部，构造应力早已松弛殆尽，故不考虑程度构造应力作用。模型X=0和X=300处施加程度方向位移约束，底部Y=910处施加垂直方向位移约束，构成位移边界条件。模型所涉及岩土体计算参数包括密度、内摩擦角、黏聚力、泊松比、弹性模量等，详细取值详见表1。数值模拟法模拟方案分两种情况，第一种滑坡体在天然自重工况下，模型材料为弹性材料，观察分析坡体内应力、变形及塑性区分布情况；第二种在暴雨工况下，将滑带视为弹塑性材料，滑体和滑床仍为线弹性

11、材料，模拟变形开展破坏过程。采用hr-ulb屈从破坏准那么进展弹塑性分析，收敛准那么为塑性区完全贯穿11。从各种工况塑性区分布图来看，在天然工况自重作用下，由于滑面较陡，应力集中，滑坡中部部分出现了塑性剪切破坏，但滑坡体前缘处抗滑作用明显，滑坡体未发生贯穿剪切破坏。处于稳定状态见图6a。在暴雨工况下，受地表水和滑坡体内空隙水压上升的作用，出现剪切破坏带，塑性区并向坡体后缘延伸至部分贯穿破坏，坡体前缘阻滑嵌固段仍然明显，滑坡体处于欠稳定状态见图6。从强度折减过程分析可以看到，在天然状态下，K=1.17时，塑性区根本贯穿见图6b。需要指出，在有限元计算中假设折减系数的变化增幅较大，有可能跳过边坡失

12、稳的临界点。通过比照不同折减系数下塑性区开展情况，确定平安系数K在1.151.18之间。暴雨状态下，K=1.08时，塑性区根本贯穿并且后缘塑性区域沿基覆界向两侧拓展见图6d。强度折减系数分析说明，强度折减所得滑坡平安系数和极限平衡法所计算平安系数相对误差小于5%，满足工程设计根本要求。二者评价滑坡稳定性的结果是根本一致的。参考文献:1王秀英，聂高众，王登伟汶川地震诱发滑坡与地震动峰值加速度对应关系研究J岩石力学与工程学报，2022，29(1)：82-89.(ANGXiu-ying，NIEGa-zhng,ANGDeng-Ei.ResearhnRelatinshipBeteenLandslides

13、andPeakGrundAeleratinsInduedbyenhuanEarthquakeJ.hineseJurnalfRkehanisandEngineering，2022,29(1)：82-89.(inhinese)转贴于论文联盟.ll.2胡卸文，黄润秋，施裕兵，等.唐家山滑坡堵江机制及堰塞坝溃坝形式分析J.岩石力学与工程学报，2022，28(1)：181-189.(HUXie-en，HUANGRun-qiu，SHIYu-bing,etal.AnalysisfBlkingRiverehanisfTangjiashanLandslideandDa-breakingderitsBarrier

14、Da.J.hineseJurnalfRkehanisandEngineering,2022,28(1)：181-189.(inhinese)3崔芳鹏，胡瑞林，谭儒蛟，等.青海八大山滑坡群形成机制及稳定性评价研究J.岩石力学与工程学报，2022，27(4)：848-856.(UIFang-peng，HUrui-lin，TANRu-jia,etal.StudynFratinehanisandStabilityEvaluatinfBadashanLandslideGrupinQinghaiPrvineJ.hineseJurnalfRkehanisandEngineering,2022,27(4)：8

15、48-856.(inhinese)4张萍，田斌.滑坡稳定性评价研究进展J.三峡大学学报(自然科学版)，2022，26(3)：254-257.(ZHANGPing,TIANBin.ResearhAdvanefEvaluatinfLandslideStabilityJ.JurnalfhinaThreeGrgesUniversity(NaturalSienes),2022,26(3)：254-257.(inhinese)5唐秋元.重庆武隆梓桐庙滑坡稳定性影响因素分析J.岩石力学与工程学报，2022,23(增刊)：4502-4505.(TangQiu-yuan.AnalysisnStabilityIn

16、flueningFatrfZitngiaLandslideinulng,hngqingJ.hineseJurnalfRkehanisandEngineering,2022,23(Supp.)：4502-4505.(inhinese)6王福海，王运生，魏鹏，等.四川茂县维城乡后山古滑坡形成机制及稳定性评价J.南水北调与水利科技，2022，81：39-43.(ANGFu-hai,ANGYun-sheng,EiPeng,etal.GenetiehanisandStabilityEvaluatinftheAnientLandslideatHushaninEIhengTnship，axianunty，S

17、ihuanPrvineJ.Suth-t-NrthaterTransfersandaterSieneTehnlgy，2022，81:39-43.inhinese)7程谦恭，彭建兵.高速岩质滑坡动力学.成都：西南交通大学出版社，1999：85-86.(HENGQian-gng,PENGJian-bing.DynaisfrHigh-speedRkyLandslide.hengdu:SuthestJiatngUniversityPress,1999:85-86.(inhinese)8刘金龙，栾茂田，赵少飞，等.关于强度折减有限元方法中边坡失稳判据的讨论J.岩土力学，2022，26(8)：1345-13

18、48.(LIUJin-lng,LUANa-tian,ZHASha-fei,eta1.DisussinnriteriafrEvaluatingStabilityfSlpeinElastplastiFEBasednShearStrengthRedutinTehniqueJ.RkandSilehanis,2022,26(8):1345-1348.(inhinese)9赵尚毅，郑颖人，时为民，等.用有限元强度折减法求边坡稳定平安系数J.岩土工程学报，2002，24(3)：343-346.(ZHAShang-yi，ZHENGYing-ren，SHlei-in,eta1AnalysisnSafetyFatrfSlpebyStrengthRedutinFEJ.hineseJurnalfGetehnialEngineering,2002,24(3):343-346(inhinese)10栾茂田，武亚军，年廷凯.强度折减有限元法中边坡失稳的塑性区判据及其应用J.防灾减灾工程学报，2022，23(3)：2-8.(LUANa-tian，UYa-jun,NIANTing-kaiAriterinfrEvaluatinSlpeStabilityBasednDevelpentfPlastiZnebyShearStrengthRedutinFEJ.JurnalfDisaste