静力液化型流态性滑坡破坏及运移机理研究

摘要

本文总结了静态液化型滑坡破坏机理的研究现状和进展，并阐述了常见的松散堆积体、黄土和粘性土的液化破坏，选取汶川震后的松散堆积体为研究对象，进行室内后缘汇水水槽试验，揭示静力液化型流态性滑坡的启动机理和滑坡体破坏后的运移机理。
　　首先，对松散体堆积体进行三轴试验、渗透率测定试验和孔隙率测定试验，了解其材料的物理力学特性;然后，进行室内的后缘汇水水槽试验，安置微型震动传感器，孔隙水压力和内部位移计等多种传感器，并通过LabVIEW程序把这些传感器的时间进行同步采集，得到一个点位精确的时刻点各种传感器的数据资料，深度认识静力液化型流态性滑坡的启动机理和滑坡体破坏后的运移机理。
　　最后，在总结前人研究的基础上，结合分析本次试验结果，分析静力液化型流态性滑坡的启动机理和滑坡体破坏后的运移机理，试验结果表明:
　　(1)流态性滑坡的启动机制为“静力液化”现象。试验开始，水流直接渗入土体，在渗透的过程中，带走大量的粘粒含量。由于水流中含有大量的粘粒，在渗透到坡脚位置，粘粒堵塞堆积体前缘的排水通道，使得堆积体内含水量不断增高，产生超孔隙水压力，导致土体有效应力降低，产生滑坡时，滑体像流体一样发生运动。其破坏机理可以表述为:水流流入—砂土压缩变形—孔隙水压力上升—土体的有效应力减小和土体弹塑性变形—坡体失稳—突然剪切液化—后期流滑。
　　(2)内部位移开始时间先于表面位移，表明底部的整体液化破坏是滑坡发生的主要原因，而不是坡体表面的逐步剥蚀。
　　(3)试验过程中，通过水槽侧壁发现水在向前和向下渗透的过程中，大量的粘粒被带走到堆积体前缘，堵塞了前缘的排水，使得堆积体内的含水率很高，通过计算得到Sr=92.2％，除去误差可以认为基本达到饱和。在滑坡发生前没有任何征兆，破坏具有突然性，同时滑坡滑动速度快，滑动距离远，破坏力大。
　　(4)通过对坡体内部水位线的描绘，发现在坡体破坏前存在一个稳态水位面;坡体破坏后水位面似波浪式向前推进。对同一水平位置不同层的孔压值的分析，得到液化没有到达第三层，说明液化破坏有一定的区域。
　　(5)试验利用三维激光扫描仪高速度、高精度、高密度的特点，对试验前后水槽内堆积体形态进行扫描，把扫描结果导入Surfer，得出滑动的三维图，通过对比扫描前后点云，得出滑动前后等值线图，算出滑坡的滑动距离为:1.08米，滑动影响范围:0.90 m2，下滑体积为:0.365m3，下滑百分比占28.34％。
　　(6)对0#（坡体底部）震动信号和1#（运移区域）震动信号的对比析，发现坡体的运移区域的震动的能量远远大于坡体底部的震动能量，而且能量上升的速率也大于破体底部。
　　(7)运移过程中，引入y值判定流出体能否继续运动，y＞1时，流出体继续运动;y＜1时，流出体停止。
　　(8)不同细粒含量试验表明，随着细粒含量的上升，滑移距离、滑移方量和震动能量值增加，说明细粒含量是影响流态性滑坡的重要因素。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 选题依据及研究意义

1．2 国内外研究现状

1．2．1 液化型流态性滑坡成因机制研究

1．3 主要的研究内容及创新点

1．3．1 主要研究内容

1．3．2 主要技术路线

1．3．3 本论文特色与创新处

1．4．取得的成果

第二章 静力液化型滑坡基本特征

2．1 松散堆积体液化滑坡

2．2 黄土地区液化滑坡

2．3 粘性土液化滑坡

2．4 本章小结

第三章 试验材料物理力学参数

3．1 试验材料三轴试验

3．2 实验材料级配、孔隙比

3．3 试验材料渗透试验

3．4 本章小结

第4章 流态性滑坡物理模拟试验

4．1 引言

4．2 流态性滑坡水槽试验概况

4．2．1 试验目的

4．2．2 试验仪器

4．2．3 试验步骤

4．2．4 液化型流态性滑坡物理模拟试验过程总结

4．3 汇水水槽试验数据分析

4．3．1 坡体表面和内部激光位移计数据分析

4．3．2 含水率数据分析

4．3．3 孔隙水压力数据分析

4．3．4 三维激光扫描云图分析

4．3．5 滑动震动信号分析

4．3．6 破坏后的模拟滑坡体的运移阶段分析

4．4 汇水水槽数据同步分析

4．4．1 统一时间的Labview程序

4．4．2 孔压、内部位移和震动信号同步分析

4．5 静态液化型流态性滑坡破坏及运移机理分析

4．5．1 静态液化滑坡破坏的条件

4．5．2 静态液化型流态性滑坡破坏过程

4．5．3 静态液化型流态性滑坡破坏后运移过程

4．6 本章小结

第五章 细粒含量对启动和运移的影响

5．1 不同细粒条件下试验

5．2 不同细粒试验结果对比分析

5．3 本章小结

第六章 结论与展望

6．1 结论

6．2 展望

致谢

参考文献

攻读学位期间取得的学术成果