后缘充水型楔形岩质滑坡成因机理与稳定性评价方法研究

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通过对三个典型滑坡实例:汶川—卧龙公路K24滑坡、双基沟滑坡、城口滑坡的深入分析,得出后缘充水型楔形岩质滑坡的成因机理。然后通过物理模拟实验对滑坡的水压力分布特征进行研究,包括三部分:不同水头作用下的水压力特征研究,同一水头作用下水压力随时间变化的水压力特征研究,在水头持续升高条件下的水压力特征研究,得出水压力的两种分布模式的特征。然后分别对三角形分布模式和梯形分布模式下的失稳判据研究,得出失稳判据——临界水头的计算式,最后对分别在两种水压力分布模式下的后缘充水型楔形岩质滑坡进行稳定性分析,得出如下结论:(1)后缘充水型楔形岩质滑坡的形成发展主要分为以下五个阶段:后缘水压力增大阶段,岩土体破裂阶段,滑面贯通阶段,快速滑动阶段,堆积阶段。(2)通过对后缘充水型楔形岩质滑坡的水压力特征的物理模拟实验研究得出如下水压力分布模式的规律:①当空隙连通性较好时,水压力一般呈三角形分布模式,空隙连通性较差时,水压力一般呈梯形分布模式;②当前缘渗水的速率大于或等于后缘的注水速率时,水压力主要呈三角形分布模式;当前缘渗水的速率小于后缘的注水速率时,水压力主要呈梯形分布模式;③得出梯形分布模式有三种:一是先增大后减小型(Ⅰ型),即水压力从后缘到前缘,先增大到最大值,然后逐渐减小到0,最大水压力出现在滑移线上中间某处;二是先不变后减小型(Ⅱ型),即水压力从后缘到前缘,先以一个最大的水压力出现,然后在滑移线上的某处出现一个拐点,然后水压力逐渐较小到0,最大水压力的位置在滑移线起点至拐点处,三是逐渐减小型(Ⅲ型),即水压力从后缘到前缘,逐渐减小到0的趋势,但在滑移线上某处会出现一个拐点,这种模式下的水压力最大值位置在滑移线起点处。④在不同水头作用下,其水压力分布模式是有从梯形逐渐变成三角形的趋势;⑤在同一水头作用下,在初始阶段,其水压力分布模式呈三角形,随着作用时间的增加,直到水压力达到稳定时,其分布模式可能转变成梯形或者仍是三角形,即两种分布模式之间的总体转变过程为:三角形→Ⅰ型梯形→Ⅱ型梯形→Ⅲ型梯形→三角形或梯形;⑥在梯形分布的三种模式下,水压力值在拐点至前缘的水压力分布模式均是三角形,(3)通过极限平衡分析方法进行分析,得出三角形分布模式下的滑坡失稳判据如4-9式:对于梯形分布模式下的失稳判据如4-15式:(4)通过对在后缘充水型楔形岩质滑坡的稳定性评价方法的研究得出:在正常情况下,两种分布模式下的后缘充水型楔形岩质滑坡的稳定性有如下的关系:Ⅰ型梯形>Ⅱ型梯形>Ⅲ型梯形>三角形。即Ⅰ型梯形分布模式稳定性较好,而三角形分布模式较差。
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