倒梨形滑坡形成机理研究——以庄子滑坡群为例

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滑坡作为最为普遍的地质灾害,给人民生命财产安全带来了极大的危害,使国内外学者对滑坡展开了大量研究。由于各滑坡的形态、规模、类型的不同导致其形成机理各异,进而引起的破坏程度、治理措施也有较大差异。“倒梨形”滑坡作为一种比较少见的滑坡具有特殊的平面特征和形成机理,且国内外对该类滑坡开展的研究较为稀少,对该类滑坡的形成机理分析研究可以为后续的稳定性评价提供定性依据,也可以为该类型滑坡的治理措施提供一定的指导,具有理论的研究意义和实际的应用价值。本文以平面形态呈上大下小的倒梨形庄子滑坡群为具体研究对象,通过勘察调研、钻探取样、室内试验等分析手段,对该类型滑坡的不同成因、形成过程进行分析总结。采用传递系数法对滑坡规模中最大的庄子1号滑坡稳定性进行计算,对后续的变形破坏及其发育特征进行分析,并对该类滑坡的治理设计工作提出建议措施,最终利用离散元数值模拟软件Mat DAM对该类滑坡的运动过程进行数值模拟。主要得出的结论如下:(1)庄子滑坡群位于河流堆积地貌和构造侵蚀残山地貌的交汇斜坡上,由三个大小不同的庄子1、2、3滑坡组成,其总体特征表现为:(1)平面上呈上大下小的倒梨形;(2)滑坡前部及中部发育有较明显的冲沟;(3)1号滑坡滑体表面呈向下倾斜的台阶状,2、3号滑坡基本呈一面坡状,三个滑坡厚度较小;(4)滑床(面)较平直。(2)倒梨形滑坡多发生于集中降雨较多的缓坡山地地貌中,地层情况为上土下岩“双层异质”的特殊结构。降雨作用下部分雨水以地表水形式汇入坡脚并形成冲沟对坡体产生冲刷掏蚀;部分入渗至下层相对隔水层,对土岩接触面引起物理化学及力学方面的不良作用,进而诱发冲沟上部的滑体逐渐失稳。查明了水是该滑坡的主要诱发因素,地震则为促成滑坡的附加因素。(3)倒梨形滑坡是斜坡下部冲沟长期冲刷导致的多次牵引式滑动,最开始为坡脚发育冲沟的沟帮和沟头的小规模滑动,将冲沟堵塞后在流水作用下二次冲开,在长期的流水作用下将残留的滑体物质以泥石流的形式沿冲沟带走,冲沟向上发展形成新的更大的临空面,沟头和两侧的斜坡稳定性逐渐变差,发生二次滑动。长此以往重复该过程逐渐形成上大下小的倒梨形。(4)该类滑坡的边界位置受地形地貌和地层岩性等多因素的影响,主要发展情况不一,但大都呈现逐级向上及两侧扩大的趋势;每次发生滑坡的滑向不一,但基本向冲沟内滑动。其规模较小,每次滑动释放的能量也较小,致使滑体表面呈现多个方向的台阶状。(5)运用传递系数法对庄子1号滑坡在各个工况下的典型断面进行稳定性计算,从抗滑力与下滑力的角度分析得出该类滑坡在冲沟长期冲蚀作用下稳定性会逐渐变差。(6)结合滑坡的形成机理得出该类型滑坡每次滑动规模普遍偏小,其形成的危害也不大,对其治理建议采取滑坡前部冲沟回填反压、坡体内地表水统一疏导的工程措施。(7)利用离散元数值模拟软件Mat DEM从二维的角度对庄子1号滑坡的形成过程进行了数值模拟,根据其在多次滑动中的不同时刻的位移和速度分析得到了倒梨形滑坡的力学破坏形式,属于前缘带动后缘的牵引式破坏。根据每次滑动前后的模型比对得到了后续滑动对前次滑动残留滑体的推挤裹挟作用。从数值模拟的角度对定性的形成机理研究提供了定量的数据支持。
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