则木河断裂带西昌-普格段重大古滑坡发育特征及成因机理研究

摘要

经过对则木河断裂带西昌至普格段的野外地质调查，发现有数个沿断裂成群分布的方量达到数千万方的特大山体滑坡。沿线地区作为当地经济发展的重要区域，亦是西昌至宁南的必经之路，且下游则木河和西罗河汇合口至白鹤滩水库回水末端之间河段拟建黑水河干流4～6个梯级水电站。其中大箐断裂—扯扯街断裂是则木河断裂带5条斜列式断裂中活动最为强烈的一段，亦是由于滑坡、塌方造成西（昌）宁（南）公路交通中断的主要区段。西昌、普格间历史上曾发生多次强震，具备发生强震的地震地质条件，目前已进入警戒期，中国大陆大地震中—长期危险性研究对该区预估震级为7.2～7.7级，危险紧迫性为A[72]。上述背景下，对该区重大地震滑坡发育特征的调查与研究，探讨其失稳机理，具有非常重要的理论与现实意义。
　　本文在现有研究成果基础上，对则木河断裂带西昌—普格段进行现场地质调查，对研究区内重大地震滑坡进行工程地质测绘等手段进行深入研究。采用统计分析、定性分析、半定量分析、三维离散元数值模拟等方法，较为系统地分析和研究了该区重大地震滑坡的工程地质环境特征、空间分布特征、发育特征、演化历史、动力响应特征及变形失稳机制。得出以下结论:
　　(1)重大古滑坡在区域内连续、成群分布于则木河干流右岸，且集中在大槽河上下游约12km河段，滑坡堆积体均堆积于则木河右岸下部，部分现今残留体位于左岸下部;特大（巨）型滑坡均分布于则木河断裂的主动盘，集中分布于则木河断裂中段两个次级左旋走滑大箐断裂(F2)与扯扯街断裂(F3)错列重叠段;滑坡发育在微地貌形态为支沟（流）强烈切割区域;高程范围大致1750～2700m;滑坡发育受到岩体结构控制，主要发生在该区域中岩层倾角在39°～55°的中～陡倾顺层斜坡体。其它区域未见有大规模滑坡堆积体。
　　(2)典型滑坡平面形态多呈长舌状、长条状、葫芦形、不规则形状等，常见的重力式滑坡的圈椅状地形不明显，具有滑坡范围长远大于宽，堆积体均匀铺开特征;剖面形态方面，该区滑坡的现今及原始坡体坡形均大致呈“凸—凹—凸”形，滑面贯通至坡体顶部，堆积体多形成长大缓坡平台;物质组成与结构方面，具有滑体解体程度高，堆积体结构零乱，无层理性，粒径沿河段、主滑方向分异的特点。
　　(3)运动特征方面，重大滑坡主滑方向大致在55°～71°，与断裂带的延伸方向呈大角度相交;滑坡滑动距离均在1000m以上，最长距离推测为2100m;表现出强动力、远程碎屑流化运动特点，运动特征值大致为0.3582～0.4，可确定滑体前缘具有碎屑流运动的特点。
　　(4)滑坡形成时代特征方面，该段滑坡发生于次级剪切断层发展及菱形盆地生成阶段，大致1.17～1.26万年前这一断裂强烈活动主要发生在则木河断裂中段的时期。
　　(5)极端滑坡事件的形成受强震、岩体结构、三面临空地貌形态的特殊地质环境所决定，典型斜坡整个变形失稳过程可概括为“震动松弛—层面滑移—追踪剪出—启动溃滑—压密堆积”。
　　(6)通过建立三维离散元模型，来研究典型斜坡的地震动力响应特征及斜坡变形、破坏—远程运动的全过程动力学特征;地震动力作用下，三面临空顺层坡体表现出与长大斜坡（二维平面应变模型）不一致的规律特征;通过前后缘监测点变量时程数据监测，得出很有意义的结论和规律。分析该三维数值模型动力计算及运动全过程分析结果，与现场调查地质现象基本吻合。

目录

声明

摘要

第1章 引言

1．1 研究依据及研究意义

1．2 国内外研究现状

1．2．1 则木河活动断裂带研究现状

1．2．2 地震滑坡研究现状

1．2．3 斜坡地震动力响应研究现状

1．3 研究内容及技术路线

第2章 研究区工程地质环境

2．1 自然地理概况

2．1．1 地理位置

2．1．2 气象水文

2．2 区域地质背景

2．2．1 区域地貌特征

2．2．2 区域地质建造

2．2．3 区域构造及演化历史

2．3 研究区工程地质条件

2．3．1 地形地貌

2．3．2 地层岩性

2．3．4 水文地质

2．4 则木河断裂带基本特征

2．4．1 几何学特征

2．4．2 错列段基本特征

2．4．3 运动学特征

2．4．4 地震活动特征

第3章 重大古滑坡发育特征

3．1 重大古滑坡空间分布特征

3．2 重大地震滑坡典型特征

3．2．1 滑坡规模特征

3．2．2 滑坡形态及边界特征

3．2．3 滑坡物质组成及结构特征

3．2．4 滑坡运动学特征

3．2．5 滑坡形成时代特征

3．3 则木河断裂带对滑坡形成的控制分析

3．3．1 则木河断裂带地貌因子分析

3．3．2 则木河断裂与微地貌

3．3．3 则木河断裂与岩体结构

3．3．4 则木河断裂与地震动力特征

3．4 小结

第4章 典型滑坡剖析及形成机制分析

4．1 青杠坪滑坡地质环境条件的典型性

4．1．1 次级剪切断层错列段

4．1．2 三面临空的凸出地形

4．1．3 斜坡体优势结构面

4．2 滑坡规模与边界特征

4．3 滑坡分区与各分区特征

4．3．1 滑源区特征

4．3．2 堆积区物质组成与结构特征

4．4 滑床及岩体结构特征

4．5 滑坡运动学特征

4．6 滑坡演化历史及形成时期分析

4．7 滑坡形成机制分析

第5章 地震滑坡运动过程三维数值模拟

5．1 采用三维离散元方法原因

5．2 典型斜坡三维模型的建立

5．2．1 工程地质分析

5．2．2 三维离散元几何模型的建立

5．2．3 本构模型与材料参数选取

5．2．4 边界条件的确定

5．2．5 地震动力荷载输入

5．2．6 监测点的布置

5．3 滑坡三维数值试验结果分析

5．3．1 初始应力平衡计算

5．3．2 模型边界条件检验

5．3．3 系统不平衡力分析

5．3．4 斜坡地震动力响应特征分析

5．3．5 斜坡变形破坏—远程运动全过程分析

5．3．6 滑坡速度、位移时程分析

5．4 小结

第6章 结论

致谢

参考文献

攻读学位期间取得学术成果