四川宣汉桐子园滑坡变形破坏机制及稳定性研究

摘要

桐子园滑坡形成于缓倾角(10°-20°)的砂泥岩互层的红层地层。通常认为缓倾角红层滑坡由重力提供的下滑力很小，仅靠重力作用很难形成滑坡，其形成原因与红层的特殊性质和强降雨是密不可分的。红层滑坡广泛的分布在四川盆地，对人民生命财产安全构成极大威胁。因此，对桐子园滑坡的研究进一步揭示了红层滑坡的成因机制，对防灾减灾具有重要意义。
　　本文以四川宣汉桐子园滑坡为研究对象，根据实地调查、现场试验、室内试验，通过地质理论分析、数值模拟计算对桐子园滑坡进行了全方位的研究。本文主要研究成果如下:
　　(1)详尽描述了滑坡的规模、边界、滑坡物质组成、变形破坏特征。根据滑坡的边界、变形破坏特征、破坏程度、裂缝分布特点，将滑坡划分为四个区域:拉陷变形区、强变形区、弱变形区、超覆区。
　　(2)从地质条件影响因素和降雨影响因素分析了桐子园滑坡的成因机制，认为降雨是诱发桐子园滑坡的最主要因素，滑坡形成过程可分为四个阶段:降雨入渗裂隙发展→软弱带抗剪强度降低，扬压力产生→孔隙水压力、扬压力上升→失稳滑动。通过恢复桐子园滑坡的原地貌，用离散元软件UDEC模拟了桐子园滑坡在不同工况下的变形特征。结果表明，桐子园滑坡只有在后缘高孔隙水压力、沿软弱带扬压力、软弱带抗剪强度降低的共同作用下才会发生滑动。
　　(3)用极限平衡法计算了桐子园滑坡在天然、暴雨、地震、暴雨+地震工况下的稳定性。结果表明:天然工况下滑坡是稳定的;地震工况下滑坡稳定性有所降低，滑坡处于基本稳定～稳定状态;暴雨对滑坡稳定性影响较大，滑坡处于基本稳定状态;地震+暴雨的极限工况下滑坡失稳。
　　(4)用单因素分析法分析了粘聚力c、内摩擦角ψ、地震加速度a对桐子园滑坡稳定性的影响，分析结果表明内摩擦角ψ对桐子园滑坡稳定性影响最大。
　　(5)运用有限差分法数值模拟软件FLAC3D对桐子园滑坡在天然、暴雨、地震、暴雨+地震四种工况下的稳定性进行了分析。分析结果表明:天然工况下的各项特征均表明滑坡没有变形破坏迹象，滑坡处于稳定状态;滑坡在暴雨工况下的最大位移为5.2cm，局部形成了贯通的塑性变形区，未形成剪应变增量贯通带，说明滑坡整体是稳定的，局部可能发生变形破坏。滑坡在地震工况下，最大位移为3.6cm，未形成贯通的塑性变形区，未形成剪应变增量贯通带，说明滑坡是稳定的。地震+暴雨工况下滑坡出现明显变形破坏特征，最大位移量为59cm，坡体发生大规模塑性变形破坏，形成了贯通的塑性变形区，中前部形成了剪应变增量贯通带。
　　(6)根据桐子园滑坡的变形特征、影响因素、成因机制、稳定性状况提出了“削方减载+拉陷槽回填+裂缝封闭+地表排水工程”的治理措施。

目录

声明

摘要

第1章 前言

1．1 选题依据及研究意义

1．2 国内外研究现状

1．2．1 红层滑坡的研究现状

1．2．2 降雨诱发型平缓滑坡研究现状

1．2．3 滑坡稳定性分析研究现状

1．3 主要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 桐子园滑坡概况

2．1 滑坡区自然地理及地质环境条件

2．1．1 地理位置

2．1．2 气象水文

2．1．3 地形地貌

2．1．4 地层岩性

2．1．5 地质构造及地震

2．1．6 水文地质条件

2．2 滑坡基本特征

2．2．1 滑坡形态、规模、边界特征

2．2．2 滑坡结构及物质组成特征

2．3 滑坡变形特征

2．4 岩土体物理力学参数

2．4．1 试验法

2．4．2 工程地质类比法

2．4．3 反算法

2．4．4 综合取值

第3章 桐子园滑坡形成机制分析

3．1．地质条件影响因素

3．1．1 地形地貌

3．1．2 地层岩性、岩体结构

3．2 降雨影响因素

3．2．1 水对红层岩体的物理化学作用

3．2．2 水对红层岩体的力学作用

3．3 降雨诱发桐子园滑坡形成机制分析

3．4 桐子园滑坡形成机制数值模拟分析

3．4．1 DEM(离散元法)的基本原理

3．4．2 UDEC简介

3．4．3 UDEC模型的建立

3．4．4 各工况计算结果及分析

第4章 桐子园滑坡稳定性分析

4．1 滑坡极限平衡法分析计算

4．1．1 极限平衡法原理及简介

4．1．2 计算剖面与参数选取

4．1．3 计算工况

4．1．4 稳定性计算与分析

4．2 滑坡稳定性因素敏感性分析

4．2．1 粘聚力对稳定性的影响

4．2．2 内摩擦角对稳定性的影响

4．2．3 地震作用对稳定性的影晌

4．3 FLAC3D数值模拟分析

4．3．1 FLAC3D计算原理简介

4．3．2 FLAC3D计算模型的建立与参数选取

4．3．3 FLAG3D计算工况和监测点设置

4．3．4 天然工况计算结果分析

4．3．5 暴雨工况计算结果分析

4．3．6 地震工况计算结果分析

4．3．7 地震+暴雨工况计算结果分析

4．4 本章小结

第5章 桐子园滑坡治理方案

5．1 滑坡治理目标与原则

5．2 滑坡治理方法

5．3 桐子园滑坡治理方案

5．3．1 削方减载、拉陷槽回填

5．3．2 裂缝封闭

5．3．3 地表排水工程

结论

致谢

参考文献

攻读学位期间取得学术成果