基于滑带土蠕变特性的黄土-基岩滑坡形成机理研究

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我国的黄土高原属于灾害频发区域,滑坡在该区域属于典型的自然灾害。近些年,随着西部经济的崛起,人类活动范围不断扩大,基础建设拔地而起,自然环境遭到破坏,人类活动引起的自然灾害也接踵而来。延安地区的地质环境复杂多变,良好的土地资源紧缺,为了开垦更为平整的土地用于工程建设,对于沟壑纵横的黄土区域,开山造地成了较为便捷的方法,而边坡开挖将改变坡体的天然应力场,坡体的稳定性也随着改变,很容易引发滑坡、崩塌等自然灾害发生。为了更好的分析此类滑坡的形成演化过程,更好的治理此类滑坡,选取延安市某一典型蠕变型黄土—基岩滑坡为研究对象,对其滑带土的蠕变特性及强度特征进行详细分析,并在实验数据的基础上,对滑坡由发育到形成的整个演化过程进行了模拟分析,最终揭示了此类滑坡的形成机理,本文主要结论如下:(1)通过对滑带土的蠕变试验数据分析,该滑坡滑带土在直剪蠕变实验中出现三个阶段,分别是瞬时变形、低速衰减蠕变及稳态蠕变,与滑坡整体演化较为相似,说明滑带土的力学特征对滑坡整体演化过程起控制性作用。(2)通过直剪试验、直剪蠕变试验和反复剪切实验,分别得到滑带土的瞬时峰值强度、长期强度和残余强度,对比分析三者之间的关系,得到滑带土样在同一含水率和同一法向应力下其峰值强度最大、长期强度次之、残余强度最小,所以在确定该类型滑坡安全系数时,选取长期强度参数最为合适,为后期长期稳定性计算提供参数。(3)在蠕变试验数据的基础上,建立了Burgers模型、Singh-Mitchell模型、广义Kelvin模型及自建经验模型四种蠕变模型,对比分析四种模型,结果表明:广义Kelvin模型和自建经验模型较为适合描述此类滑坡滑带土的蠕变特性;Burgers模型适用于描述较高剪应力下的滑带土蠕变特征;Singh-Mitchell模型对于∈(0.2,0.8)较为适用。(4)通过传统的Bishop法和Midas软件对滑坡稳定性进行分析,结合实地勘察和变形监测资料,得知滑坡形成的主要因素是人工开挖,而影响滑坡进一步变形破坏的因素是降雨。其成因的整个模拟过程为:前期坡脚开挖,滑坡稳定性降低,因开挖量小,此阶段坡体处于稳定状态;中期持续开挖,滑坡稳定性降低,由于挖方量较大,此阶段坡体处于不稳定状态;削坡之后的滑坡稳定性有所提升,但依然处于欠稳定状态;预测如果滑坡不及时采取治理措施,遇见暴雨天气,滑坡将发生快速变形。所以建议在雨季来临前,对滑坡进行及时治理,以免对下方的工程建设造成损坏。
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