南江县红层地区两面临空型滑坡成因机理与早期识别研究

摘要

四川省南江县由于2011年“9.16”特大暴雨的影响，诱发了数以千计的滑坡，造成了南江县人民巨大的生命财产损失。通过对南江县红层滑坡的大量调查，发现有一种特殊类型的滑坡，该类滑坡呈阶梯状分布于单面山上，其前缘和左右两侧边界中的一侧受到河流或沟谷切割作用以及风化剥蚀作用影响，造成岩层下切、剥蚀形成两个临空面，把这类滑坡称为两面临空型滑坡。目前已有学者对南江县红层滑坡进行了研究，但是并没有针对这类滑坡的发育环境、分布规律、影响因素及成因机理进行研究，并且这类滑坡还存在一定的伴生及演化关系。
　　本文依托中国地质调查局项目“西南地区重大地质灾害调查与预警区划”和“川东巴河流域地质灾害调查”项目，以“9.16”特大暴雨诱发南江县两面临空型滑坡为基础，通过南江县红层滑坡分类，阐述了这类滑坡的特殊性;通过典型滑坡实例，分析了两面临空型滑坡的形成条件及成因机制;通过红层滑坡滑带土的室内试验，研究了不同含水率下固结试样和非固结试样的结构强度，分析了影响滑带土的强度因素;通过两面临空型滑坡的概念模型，建立了相应的破坏模式，总结了滑坡的失稳机理;最后结合两面临空型滑坡的演化过程及分布特征，建立了滑坡的早期识别标志，并通过logitic回归模型利用Arcgis对两面临空型滑坡进行易发性分区。主要获得以下结论及认识:
　　1、两面临空型滑坡多发育在南江县缓倾岩层的单面山和似单面山地貌，将其临空面组合分为3种类型。Ⅰ型临空面组合滑坡形态呈舌形或矩形;Ⅱ型临空面组合滑坡形态呈长条形或三角形;Ⅲ型临空面组合滑坡形态呈扇形或三角形。
　　2、不同含水率条件下滑带土的强度曲线呈“凸”形，固结试样的强度曲线较未固结试样的强度曲线向左平移，影响滑带土强度的因素有:含水率、密度和黏土矿物。含水率较低时，滑带土强度与含水率呈正相关，当含水率超过塑限以后，滑带土强度与含水率呈负相关;相同条件下，试样密度越大，滑带土强度越大;黏土矿物的定向排列、软化和膨胀使得滑带土的强度降低。其中含水率对滑带土强度的影响是最大的。
　　3、结合两面临空型滑坡的斜坡地质模型和降雨入渗模型，提出了两面临空型滑坡失稳破坏模式:①蠕滑—拉裂模式;②旋转—拉裂模式;③潜水和承压含水层混合模式。
　　4、通过两面临空型滑坡的典型实例，归纳总结了滑坡的形成条件，分析了其成因机理:①结构面与岩层面的交切关系是前提条件;②两面临空条件是有利因素;③地下水的软化和力学效应是核心;④极端强降雨是最主要的诱发因素。
　　5、两面临空型滑坡的演化分为3个阶段:①临空面和裂隙形成阶段;②岩质滑坡形成阶段;③土质滑坡形成阶段。
　　6、通过地形地貌标志、岩性组合标志和坡体结构标志可以识别两面临空型滑坡。其中最直接、最主要的标志有:①岩层倾向坡内的陡坎阶梯状地貌;②软、硬相间的砂、泥岩互层及层间泥化夹层;③走向与岩层倾向和走向近平行的两组结构面。
　　7、利用Logistic回归建立的空间预测模型可靠性较高，影响因子对滑坡的贡献率依次是斜坡结构、坡向、坡度、高程，易发性分区的结果与滑坡的实际分布情况相符。

目录

声明

摘要

第1章 引言

1．1 研究意义及选题依据

1．2 国内外研究现状

1．2．1 降雨入渗及稳定性研究现状

1．2．2 滑带土物理力学特性研究现状

1．2．3 红层砂、泥岩崩解特性研究现状

1．2．4 滑坡空间分布规律研究现状

1．3 论文研究思路、内容及技术路线

1．3．1 研究思路

1．3．2 研究内容

1．3．3 技术路线

第2章 研究区自然地理与区域地质环境条件

2．1 地理位置

2．2 地形地貌特征

2．3 地层岩性特征

2．4 地质构造特征

2．4．1 区域地质构造背景

2．4．2 研究区地质构造特征

2．4．3 研究区节理裂隙特征

2．5 气象与水文

2．6 小结

第3章 南江县滑坡分布特征与红层滑坡类型

3．1 南江县滑坡空间分布规律

3．1．1 滑坡分布与高程关系

3．1．2 滑坡分布与地层岩性关系

3．1．3 滑坡分布与地貌类型关系

3．1．4 滑坡分布与河流关系

3．2 南江县红层滑坡基本类型

第4章 南江县红层地区两面临空型滑坡基本特征及典型实例分析

4．1 两面临空型滑坡基本特征

4．1．1 两面临空型滑坡的边界特征

4．1．2 两面临空型滑坡的形态特征

4．1．3 两面临空型滑坡的空间分布特征

4．2 屋基湾滑坡

4．2．1 地质环境条件

4．2．2 滑坡基本特征

4．2．3 屋基湾滑坡成因机制分析

4．3 断渠滑坡

4．3．1 地质环境条件

4．3．2 滑坡基本特征

4．3．3 断渠滑坡成困机制分析

4．4 大院子滑坡

4．4．1 地质环境条件

4．4．2 滑坡基本特征

4．4．3 大院子滑坡成因机制分析

4．5 小结

第5章 南江县红层地区两面临空型滑坡失稳机理分析

5．1 滑带土的物理力学试验

5．1．1 天然滑带土的基本特性

5．1．2 滑带土的强度试验

5．2 含泥质岩崩解特性

5．3 红层地区两面临空型滑坡斜坡地质及入渗模型

5．3．1．斜坡地质模型

5．3．2 降雨入渗模型

5．4 红层地区两面临空型滑坡破坏模式

5．4．1 蠕滑—拉裂破坏模式

5．4．2 旋转—拉裂破坏模式

5．4．3 潜水和承压含水层混合破坏模式

5．5 红层地区两面临空型滑坡失稳机理

第6章 南江县红层地区两面临空型滑坡早期识别

6．1 两面临空型滑坡演化过程

6．1．1 临空面和裂隙形成阶段

6．1．2 岩质滑坡形成阶段

6．1．3 土质滑坡形成阶段

6．2 两面临空型滑坡早期识别

6．2．1 地形地貌标志

6．2．2 岩性组合标志

6．2．3 坡体结构标志

6．3 两面临空型滑坡易发性分区

6．3．1 逻辑回归模型

6．3．2 逻辑回归模型评价流程

6．3．3 影响因子的选取及量化

6．3．4 易发性评价

6．4 小结

结论及展望

致谢

参考文献

攻读学位期间取得学术成果