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滑坡形成条件体系及其主控因素,暴雨与滑坡相互作用机理及暴雨作用下的滑坡渗流场、稳定性及位移场演化特征等课题是滑坡领域研究的热点与难点问题,在深入研究这些关键性问题基础上,研究铜仁地区滑坡类型及孕灾模式对于铜仁及类似地质环境地区具有重要的理论意义及工程实践价值。
本文以贵州省铜仁地区降雨型滑坡为研究对象,选取具有代表性的51个降雨型滑坡灾害点,在工程地质勘察、现场监测等资料的基础上,充分运用岩石学、地层学、地貌学、构造地质学、水文地质学、地下水动力学、工程地质学、岩土力学等学科的理论知识,采用数理统计、主成分分析、饱和-非饱和渗流计算、极限平衡理论、有限元数值计算等研究手段研究贵州铜仁地区滑坡类型及典型滑坡孕灾模式。其主体思路为:首先在影响因素体系构建的基础上,运用综合贡献率统计方法,对降雨型滑坡形成过程中内因和外因的敏感性指标进行分析,采用主成分分析方法,对在暴雨外因作用下的滑坡内因影响权重进行研究,得出铜仁地区降雨型滑坡的主控因素;其次选取石灰溪滑坡作为铜仁地区的典型降雨型滑坡,在不同的降雨强度、降雨历时等降雨参数作用下研究滑坡的渗流场及相应的稳定性演化特征;最后在特定的降雨参数作用下,研究石灰溪滑坡的变形演化过程,并在其地质模型的基础上研究孕灾模式。通过本文的研究,主要得出以下结论:
(1)内阶梯型和凸形斜坡形态、较陡坡和极陡坡两种坡度、矮坡和高坡、较厚层滑体、陡倾角滑面、软质岩滑床、中等倾角和缓倾角的滑床基岩、顺向坡和斜交坡的滑床结构、外界降雨等因素最易发生滑坡,敏感性最高。滑床特征因素是第一控制因素,其权重为0.41,地形地貌因素是第二控制因素,其权重为0.39。以单个因素影响权重0.09作为分界点,则可选择斜坡形态、滑面倾角、斜坡坡度、斜坡高差、滑床岩性、基岩倾角六个因素为暴雨滑坡形成的主控内在因素,累积影响权重为0.87。
(2)不同的降雨强度会分别在边坡表面形成了暂态饱和区域或孔隙水压力增高区域,且随着降雨强度的增大,边坡表面的暂态饱和区域面积随着增多,但是增幅不同,降雨之后7天,随着降雨强度的增大,地下水位线抬高的幅度增大。随着降雨历时的增大,边坡表面的暂态饱和区域面积明显增多,降雨之后7天,边坡地下水位明显抬高。
(3)不同降雨强度下的稳定性曲线基本显示了相同的规律,即第一天降雨过后,滑坡稳定性急剧恶化,稳定性系数迅速较小,在降雨过后的一两天,滑坡稳定性系数有一定的波动,降雨过后三四天,滑坡稳定性系数变化较小,说明石灰溪滑坡的降雨滞后性问题较小,主要在于该滑坡滑体较薄、渗透性较好。且随着降雨强度的增大,滑坡稳定性恶化明显,初步把滑坡的临界降雨强度界定在190mm/d。不同降雨历时下的稳定性演化规律基本相同,且随着降雨历时的增大,滑坡稳定性恶化明显,当降雨历时为2d、3d时,滑坡已经整体失稳
(4)在降雨过程中,滑坡中部较前后缘具有较大的X方向位移,滑坡中后部具有较大的Y方向位移,其XY方向位移均较稳态状态下增加较大,且比较XY方向的位移发现,滑坡变形是从后缘起步的,滑坡体上部基本没有剪应变,而中部具有微小的剪应变,靠近滑面位置剪应变明显,其量值较滑坡体中上部相对要大,初步判定该滑坡变形首先为后缘下沉开裂,其后中部前移下滑,滑面逐渐孕育发展乃至贯通,最后失稳破坏。
(5)受降雨影响,铜仁地区土质(碎石土)边坡孕灾模式为后缘拉裂-中部剪切-前缘隆起的变形破坏机制,按照滑坡孕育发生发展过程可将其划分为后缘拉裂孕灾阶段、中部破裂扩展孕灾阶段、滑面贯穿孕灾阶段的三阶段模式。