黔西威宁地区缓倾坡内边坡失稳机理研究——以饮马塘-赵家山滑坡群为例

摘要

贵州威宁赵家山地区发育了6个中小型岩质滑坡，而该地区坡体结构为上部梁山组砂泥岩、下部马平群灰岩的复式层状缓倾坡内边坡，通常情况下稳定的边坡却发生了一系列滑坡，是什么原因导致了滑坡的发生？此类滑坡在威宁地区具有一定代表性，故研究其成控因素及边坡失稳机理具有现实意义。本文根据现场地质测绘，结合钻探、室内试验等资料，揭示了滑坡群及典型滑坡的基本特征，分析了这类滑坡形成的控制因素，并选取饮马塘滑坡为主要研究对象，剖析其变形破坏模式，运用3DEC模拟再现了滑坡变形破坏及运动过程。主要结论如下:
　　(1)研究区滑坡群主要分布于赵家山一带，共发育6个类似的小型～中型滑坡，滑体厚度为3.4～13.7m。滑体物质组成为碎石土、第四系松散层及少量碎裂岩体;滑面均为强～中风化界面，为岩质滑坡。主滑方向及形态受岩溶发育影响大，其发育强弱程度对滑坡的边界条件起到一定的控制作用。
　　(2)研究区斜坡由上部梁山组砂、泥岩及下部马平群薄～中厚层状灰岩组成。研究区岩层走向为近NW向，产状55°～72°∠17°～22°。6个滑坡的滑前原始斜坡均为缓倾坡内斜坡，其中饮马塘滑坡及4＃滑坡为逆向坡，1＃、2＃、3＃滑坡为斜向坡，5＃滑坡为横向坡。梁山组砂岩强度较高，属较硬岩，发育2组陡倾节理，产状分别为135°～180°∠67～86°、258°～302°∠74°～88°;梁山组泥岩强度低，属软岩，遇水易软化崩解;马平群灰岩强度高，属硬岩。研究区梁山组砂岩、泥岩岩体质量为差～极差，马平群中风化灰岩岩体质量较差。
　　(3)地下水对斜坡主要作用为:①软化结构面及泥岩层，并起润滑作用;②为岩溶提供必需条件。马平群灰岩岩溶发育程度高，灰岩溶蚀形成“凹腔”状结构，为滑坡形成提供了临空条件，差异性溶蚀对该类滑坡的边界起控制性作用，且对滑坡堆积体厚度、地貌形态等具有较大影响。构造及风化两者作用导致岩体结构面更加发育，进一步破坏坡体结构，岩体极其破碎，促进岩溶发育。
　　(4)根据饮马塘滑坡形成演化过程分析，将其分为①梁山组底部泥岩层软化剥蚀阶段、②岩溶初步发育阶段、③贯通滑移面形成阶段、④整体滑动破坏～堆积阶段。滑坡变形破坏模式为坠落～崩滑式和滑移～拉裂式的组合模式，按力学条件分类属于牵引式滑坡。
　　(5)通过有限元数值模拟软件对滑坡演化过程4个阶段进行建模计算，得出斜坡在风化溶蚀前及梁山组底部泥岩层软化剥蚀阶段处于稳定状态，而贯通滑移面形成阶段斜坡已处于不稳定状态，而最后阶段斜坡计算结果未收敛，并未获得稳定性系数，说明斜坡已破坏，产生塑性变形。
　　(6)运用3DEC离散元软件模拟其变形破坏过程，将变形破坏—运动过程分为四个阶段:①降雨诱发滑坡启动阶段;②滑坡整体加速滑动阶段;③前缘堆积阶段;④整体堆积至坡体稳定阶段阶段。

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 反倾坡内边坡的研究现状

1．2．2 边坡变形失稳模式研究现状

1．2．3 岩溶对边坡稳定性影响的研究现状

1．3 研究内容及技术路线

1．3．1 研究内容

1．3．2 技术路线

第2章 工程地质环境

2．1 自然地理

2．1．1 地理位置

2．1．2 气象条件

2．1．3 水文条件

2．2 区域地质环境

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

2．3．3 地质构造

2．3．4 水文地质

第3章 研究区滑坡基本特征分析

3．1 赵家山滑坡群基本特征

3．1．1 1#滑坡

3．1．2 2#滑坡

3．1．3 3#滑坡

3．1．4 4#滑坡

3．1．5 5#滑坡

3．2 饮马塘滑坡基本特征

3．2．1 滑坡概况

3．2．2 滑坡形态

3．2．3 滑体

3．2．4 滑面及滑床

3．3 饮马塘滑坡变形特征

3．4 滑坡群发育特征

第4章 研究区滑坡形成控制因素分析

4．1 边坡岩性特征

4．2 边坡坡体结构特征

4．3 边坡岩体结构特征

4．3．1 结构面

4．3．2 岩体完整程度分析

4．4 地下水

4．5 岩溶

4．5．1 岩溶发育特征

4．5．2 岩溶形成条件

4．5．3 岩溶差异性

4．6 构造

4．7 风化

4．8 小结

第5章 研究区缓倾坡内边坡失稳机理研究

5．1 饮马塘滑坡演化与变形破坏模式

5．1．1 滑坡形成演化过程分析

5．1．2 变形破坏模式分析

5．1．3 斜坡演化时间推算

5．2 饮马塘滑坡的有限元分析

5．2．1 计算模型的建立

5．2．2 岩体力学参数选取

5．2．3 模拟成果分析

5．3 饮马塘滑坡运动过程数值模拟

5．3．1 离散元的基本原理及方程

5．3．2 饮马塘滑坡变形破坏数值模拟

5．3．3 模拟结果分析

5．4 小结

结论

致谢

参考文献

攻读学位期间取得学术成果