碎石土滑坡复活机理及其稳定性研究——以玉马滑坡为例

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近年来,随着中国基础设施建设的不断延伸,公路、桥梁以及各类建筑等工程活动的不断加强,因工程活动产生的滑坡失稳而造成的一系列经济损失不断增加,同时对人民的生命安全造成了巨大威胁,其中降雨入渗、河流侵蚀以及人类工程活动等常成为公路滑坡的主要诱发因素。2020年大暴雨后,玉马滑坡后缘道路大面积开裂垮塌,导致公路断交,给居民出行造成极大不便。该滑坡滑体主要为碎石土,结构松散,滑体表面区域形成两处台阶状平地,排水条件差,坡体前缘由于河流不断淘蚀,坡体后缘常有大型拉煤重载货车通行,给坡体施加外部荷载,该滑坡处于蠕动变形阶段,可能会进一步的变形并产生滑动破坏。本文以西南山区水城县勺米镇古滑坡为研究对象,基于现场调查和室内外实验,结合数值模拟分析降雨、水位涨落交通荷载等外部因素对滑坡复活变形的影响,并取得如下研究成果:(1)研究区域为古滑坡区,在玉马滑坡区域以外并未发现明显变形破坏现象。通过钻探发现滑坡体下方无采空区,根据滑坡周边变形情况及数值分析,底部采矿对玉马滑坡稳定性无影响。(2)本文采用Geostudio软件模拟分析了玉马滑坡主滑面在交通荷载、降雨及水位涨落作用下变形特征、渗流变化特征以及稳定性系数变化。结果表明:玉马滑坡宽缓平台区域边缘发育大型拉张裂缝,为大气降水提供了渗流通道,降雨条件下滑坡稳定性较差。不考虑交通荷载条件,在强降雨+水位上升条件,前缘浸润线明显上升,中后部浸润线小幅度抬升,安全系数开始增加,后急剧下降,变形最大处位于中前部滑体,即滑坡主滑部位为中前部滑体;在水位下降+日常降雨条件下,后部基岩裂隙水及降雨产生的渗流来不及排出,在坡体中后部不断产生积水,导致坡体中后部浸润线明显抬升,而前缘内部浸润线随河水位迅速下落出现显著下降,导致玉马滑坡区域开始出现变形,此阶段滑坡主滑部位为中部滑体。考虑交通荷载后,在强降雨+水位上升条件下,4h时安全系数有一定程度降低,但整体安全系数较无交通荷载时基本一致,交通荷载对滑坡整体滑面稳定性影响较小;在日常降雨+水位下降条件下,整体安全系数较无交通荷载时有明显降低,最大降低约0.11,玉马滑坡区变形明显增加,玉马路周边变形区域由人工填土与碎石土交界处扩展至碎石土与强风化基岩的交界处,对该滑坡的老滑动面变形产生影响。(3)本文采用相似模型实验研究了交通荷载、降雨及水位涨落条件下滑坡体的应变特征和变形破坏过程,并和Geostudio模拟结果做对比。通过实验发现:由于碎石土结构疏松,在暴雨的不断冲刷下碎石土滑坡体表面容易产生冲沟;由于水位涨落导致滑坡体地下水位变动,产生的动水压力极易将滑体中的细小颗粒携带出来,形成渗流通道,降低滑体稳定性。(4)玉马滑坡典型剖面DF3-3’和剖面DF4-4’在天然工况下安全系数为1.04~1.06,处于欠稳定~稳定状态,在降雨工况下安全系数均小于1,处于不稳定状态。
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