降雨入渗和地震作用对角奎镇滑坡稳定性的影响

摘要

角奎镇滑坡位于彝良中西部，北部平均降雨量达1120mm，南部平均降雨量达892.4mm，并且彝良地处大关-马边地震活动带，地震次数较多，震级较大。该滑坡威胁人数约一千多人。因此，本文分析降雨入渗和地震作用对角奎镇滑坡稳定性的影响具有十分重要的意义。
　　本文进行了野外踏勘和工程地质测绘，查明了角奎镇滑坡的形态规模及边界，通过钻孔揭露了滑坡体的物质组成及滑坡平均厚度，分析了滑坡的形成机制及破坏模式，进行了室内土工试验，分析了降雨入渗、地震作用、降雨入渗和地震综合作用对角奎镇滑坡稳定性的影响，取得的成果如下:
　　1、角奎镇滑坡为一岩质滑坡，平面形态呈圈椅状，沿南-北向展布，滑坡宽约1200m，斜长800m，主滑方向为300°，面积96×104m2，滑体厚度10～30m，平均厚为20m，体积约1920×104m3，属于特大型滑坡。
　　2、角奎镇滑坡的地貌为斜坡地貌，在前缘有洛泽河通过，后缘陡崖出露，易于地表水入渗，为滑坡的发育提供了地形地貌条件。
　　3、滑坡物质组成主要由表层含碎石粉质粘土和下部原老滑坡滑动后解体砂泥岩块体组成，滑床为遂宁组砂泥岩。下部破碎基岩沿原岩质滑面从公路内侧陡坎剪出口滑移剪出，中前部松散堆积体沿基覆界面顺层滑移。
　　4、得到了角奎镇滑坡在天然状态时的土体位移、孔隙水压力。总体来说，天然状态时，滑坡体顶层的土体所发生的位移要大于滑坡底部土体的位移。通过有限元分析得到了天然状态时的土体位移、孔隙水压力，利用极限平衡法，进一步找出了滑面。
　　5、得到了角奎镇滑坡体的孔隙水压力随降雨强度而变化的规律。
　　(1)坡脚容易积水，当降雨强度增大时，坡脚孔隙水压力增大，水位也增长。
　　(2)滑坡体内孔隙水压力随降雨强度增强而增加，降雨时间越长，滑坡体内孔隙水压力增大的区域也增大。
　　(3)当降雨停止后，整体来说滑坡体内孔隙水压力变小。但是由于坡体脚部受坡体其他部分渗流影响，其孔隙水压力仍有所增大，然后降低。
　　6、得到了角奎镇滑坡体的稳定性随降雨强度变化的规律。
　　(1)角奎镇滑坡稳定性随降雨强度增大而降低。但降雨入渗是一个过程，在降雨时间比较短时，滑坡仍处于比较稳定的状态。
　　(2)当降雨持续时间增加时，雨水入渗滑坡体内越多，滑坡体受入渗雨水影响的区域越大，滑坡稳定性降低。雨水入渗使部分土体饱和，随着降雨持续，滑坡稳定性系数降低幅度减小。
　　(3)一次降雨过程中滑坡稳定性随降雨而降低，降雨终止后一定时间内，稳定性会继续降低。随着降雨终止时间增长，滑坡稳定性有所恢复。
　　7、得到了天然条件下角奎镇滑坡稳定性随地震烈度变化而变化的规律。
　　(1)角奎镇滑坡体的水平位移、竖向位移、总位移都随地震烈度增大而增大，滑坡稳定性系数随地震烈度增大而减小。
　　(2)角奎镇滑坡体的最大剪应变随地震烈度增大而增大。最危险滑面由于地震动力作用发生改变，首先出现在坡度较大的部位。
　　(3)角奎镇滑坡体的超孔隙水压力随地震烈度增大而增大。
　　(4)角奎镇滑坡在地震烈度为6度时仍然比较稳定，地震烈度为7度时滑坡相对稳定。
　　8、对于先降雨后地震、先地震后降雨两种情形，得到了降雨入渗和地震综合作用下滑坡体的变形特征:
　　(1)当地震烈度相同（7度）时，角奎镇滑坡体的变形随降雨强度增强而变大。
　　(2)当降雨强度相同(80mm/d)时，角奎镇滑坡体的变形随地震烈度增强而变大。
　　(3)在降雨入渗和地震综合作用下，角奎镇滑坡体的变形比单因素作用时大。
　　9、对于先降雨后地震、先地震后降雨两种情形，得到了降雨入渗和地震综合作用下滑坡稳定性的变化特征:
　　(1)当地震烈度相同（7度）时，角奎镇滑坡体的稳定性会随降雨强度增强而降低。降雨强度为40mm/d，80mm/d，160mm/d时，滑坡体均处于不稳定状态。
　　(2)当降雨强度相同(80mm/d)时，角奎镇滑坡体的稳定性随地震烈度增强而降低。地震烈度为6度、7度、8度度时，滑坡体均处于不稳定状态。
　　(3)降雨入渗和地震综合作用下，先发生地震使角奎镇滑坡体形成不同大小位移，为雨水入渗提供了良好条件，更利于坡体变形，因此先地震后降雨时角奎镇滑坡稳定性比先降雨后地震时的滑坡稳定性差。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 选题依据及研究意义

1．2．1 降雨入渗条件下滑坡稳定性研究现状

1．2．2 地震作用下滑坡稳定性研究现状

1．3 研究内容及技术路线

1．3．1 主要研究内容

1．3．2 技术路线

第2章 自然地理与工程地质条件

2．1 自然地理条件

2．1．1 位置与交通

2．1．2 地形地貌

2．1．3 气象与水文条件

2．2 工程地质条件

2．2．1 地层岩性

2．2．2 地质构造

2．2．3 新构造运动

2．2．4 地震运动

2．2．5 水文地质条件

第3章 滑坡基本特征和形成机理

3．1 滑坡基本特征

3．2 滑坡的形态与边界

3．2．1 滑坡形态特征

3．2．2 滑坡边界特征

3．3 滑坡体结构特征

3．3．1 滑带特征

3．3．2 滑床特征

3．4 变形破坏特征

3．5 岩土物理力学性质

3．5．1 取样和试验方法

3．5．2 岩土物理力学性质

3．6 滑坡的形成机制、影响因素及破坏模式

3．6．1 滑坡形成机制分析

3．6．2 变形破坏影响因素

第4章 降雨入渗对角奎镇滑坡稳定性的影响

4．1 基本理论

4．1．2 非饱和渗流基本方程

4．2 边坡降雨入渗过程

4．3 降雨入渗对角奎镇滑坡稳定性影响定性分析

4．4 角奎镇滑坡计算模型的建立

4．4．1 计算分析原理

4．4．2 基于GEOSTUDIO角奎镇滑坡模型的建立

4．4．3 模型的检验

4．5 降雨入渗对角奎镇滑坡稳定性的影响

4．5．1 计算方案的设计

4．5．2 降雨入渗对角奎镇滑坡稳定性的影响

第5章 地震作用对角奎镇滑坡稳定性的影响

5．1 地震动力分析方程

5．2 地震作用对角奎镇滑坡稳定性影响的定性分析

5．3 基于GEOSTUDIO角奎镇滑坡模型的建立

5．4 地震作用对角奎镇滑坡稳定性的影响

5．4．1 角奎镇滑坡位移场分析

5．4．2 角奎镇滑坡最大剪应变分析

5．4．3 角奎镇滑坡超孔隙水压力分析

第6章 降雨入渗和地震综合作用对角奎镇滑坡稳定性的影响

6．1 降雨入渗和地震综合作用下滑坡体的变形特征分析

6．1．1 基于GEOSTUDIO模型的建立

6．1．2 基于FLAC3D模型的建立

6．2 降雨入渗与地震综合作用下滑坡稳定性分析

结论

致谢

参考文献

攻读学位期间取得学术成果