理县三寨村曹家路滑坡稳定性

点赞:23143 浏览:106032 近期更新时间:2024-01-13 作者:网友分享原创网站原创

[摘 要 ]以理县三寨村曹家路滑坡为研究对象,利用野外调查和室内数值模拟,对滑坡的成因机制、变形破坏模式和稳定性状态进行了分析.研究结果表明,滑坡前缘河流下切,为滑坡滑动提供了良好的临空条件,而地震和暴雨是滑坡发生的主要原因.滑坡的力学模式为牵引式,而变形破坏模式表现出滑移-拉裂式.滑坡目前处于基本稳定状态,在暴雨和地震作用下处于欠稳定状态.

[关 键 词 ]滑坡 稳定性分析 成因机制 数值模拟

[中图分类号] P642.22 [文献码] B [文章编号] 1000-405X(2015)-2-245-2

0前言

滑坡是指斜坡上的土体或岩体,在一定因素影响下,受重力而沿着一定的软弱面整体或者分散地向下滑动的自然现象.滑坡常常给人民生命财产造成巨大损失甚至是毁灭性的灾难.

理县木卡乡曹家路为一古滑坡.在暴雨、地震等诱因下,于2005年6月发生了滑动,迫使山上的13户居民搬迁,并威胁着下游居民的生命财产安全.因此,通过对该滑坡的成因机制分析和稳定性评价,不仅对该滑坡的合理预测及其防治有重要意义,也为该区域的滑坡灾害研究提供了宝贵的经验和资料.

1工程地质概况

研究区位于川西北高山、极高山区,境内河谷深切,主干河流下游多峡谷.地形较陡,坡度多在20°~50°之间,此范围约占全县总面积的77%.研究区主要出露的地层主要为古生界志留系茂县群(Smx)和第四系(Q)覆盖层,同时有少量古生界泥盆系(Dwg)危关群地层出露.滑区地下水类型包括松散岩类孔隙水、碳酸岩盐岩溶水和基岩裂隙水,区内地下水运动特征是以降水补给为主,地下水径流途径较短,并以泉水或排泄,从而转化为地表水;补给区、径流区和排泄区的水力坡度都较大,水交替活动很强烈.

2滑坡基本特征

滑坡体平面呈舌形,弯弧开口指向河谷,为岩质逆向坡,整体坡面较平直.滑坡主滑方向为345°,整体坡度26°.滑坡坡面后期改造较大,多开垦为梯田,并修筑了从山脚至滑坡中后缘的“之”字形盘山路,但滑坡整体保存仍较完好,形态特征明显.滑坡后缘高程2362m,前缘高程1594m,高差668m,滑坡体长度1774m,前缘宽度1240 m,后缘宽度562 m,平均宽度为 850m,滑坡体平均厚度15m,体积约为2200 ×104 m3,属于特大型滑坡.

该滑坡区第四系主要为残坡积和滑坡堆积的松散碎石土,块碎石含量为30%~60%.块碎石一般呈现棱角状,粒径2~15cm,最大30cm,中-强风化,充填物为浅甘孜黄土.块碎石土主要由基岩风化崩落堆积而成,整个滑体上均有覆盖厚度变化较大,后缘浅处为3~10m,中~前缘可深达25m以上.滑带物质主要为强―中风化炭质千枚岩夹角砾土,基本连续,厚度1~2m.

曹家路滑坡的变形破坏特征主要有以下几个方面:次滑上的拉裂缝、中部次滑的剪出口、主滑中后缘的岩体变形和主滑后缘的崩塌点.据此及现场勘查的滑坡形态、边界特征,将滑坡分成主滑(Ⅰ区)和次滑(Ⅱ区).

3滑坡形成机理及影响因素

滑坡为牵引式滑坡,机制为滑移-拉裂型.其破坏过程总体为:河流下切――前缘滑塌――牵引变形破坏――牵引变形破坏持续发展.

斜坡变形产生与其形成时所处的内在的环境地质条件和外部影响因素有关.对曹家路滑坡而言,不利结构面组合和卸荷变形对边坡的变形演化起到了决定性的作用;地震则是促使斜坡产生失稳破坏的诱发因素.

4滑坡稳定性评价

根据滑坡的形态和结构特征、变形机制及稳定性,确定3种工况(天然工况、暴雨、地震工况)进行稳定性计算(表1).

本次计算的参数主要包括滑体重度,滑带土的抗剪强度,以工程地质类比为基础,反算为主,参照《工程地质手册》,综合确定.

确定计算参数后,应用数值计算程序GeoStudio中的Slope/w模块对滑坡进行稳定性计算.计算模型是在地质原型的基础上概化而成的, 并采用基于理想塑性的弹塑性模型和Mohr-Coulomb屈服准则,应用平面应变问题对模型进行非线性数值分析.

根据曹家路滑坡的地质结构和岩土体特性,将模型概化分为2种材料:上部滑体部分,即块碎石土;下部为基岩,即千枚岩.由于滑区实地勘查时未见明显的泉点出露,且由之前分析知滑坡主控因素为岩层结构,水的影响较小,故考虑地下水埋深较大,而将地下水位线绘制在滑面以下.

依据上述参数,可以用极限平衡法求出滑坡在各种工况下的稳定性系数,计算成果见下表:

从上表计算结果可以看出:主滑在天然工况下处于稳定状态,次滑在天然工况下也稳定;暴雨对滑坡稳定性有较小程度的影响,使2-2’剖面的次滑由稳定转为欠稳定状态;而地震滑坡的影响最大,在地震力作用下,滑坡稳定性系数骤降,使1-1’主滑由稳定转为基本稳定,使2-2’剖面主滑由稳定转为欠稳定,同时也使次滑转为不稳定状态.计算结果说明主滑较稳定,在以上三种工况下均不会失稳,而次滑稳定性较差,尤其在地震工况下会处于不稳定状态.

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虽然坡体之前发生了多次牵引变形破坏,将使坡面坡度逐渐变缓,势能逐渐降低,稳定性将逐渐增高,但目前次滑坡面仍然较高陡,前缘临空面对滑坡的影响仍然较大,滑坡还未达到最终稳定状态,变形仍在继续.在偶然的暴雨,尤其是小概率的地震的作用下,将会使滑坡发生整体失稳.

5结论

本文在大量野外地质调查和对已有资料进行分析类比的基础上,对曹家路滑坡的成因机制、变形特征进行了探讨,并通过定量的方法计算出了其稳定性系数.综合本文研究,可得出以下结论:

(1)曹家路滑坡为陡倾坡内岩质滑坡,受构造运动及风化等营力的作用,岩体产生了与坡面近于一致的潜在滑面.前缘河流下切,使滑坡前缘应力状态改应力状变,致使前缘局部沿潜在不利结构面产生滑塌破坏.地震是促使斜坡产生失稳破坏的主要诱因. (2)定量分析结果说明:曹家路滑坡在天然工况下处于稳定状态;暴雨对滑坡稳定性有较小程度的影响,使次滑转为欠稳定状态;而地震滑坡的影响最大,在地震力作用下,主滑稳定性系数降为1.013,次滑稳定性系数骤降至0.852,次滑将失稳,这与现场勘查所得的定性分析结论相一致.

(3)曹家路滑坡现仍处于牵引变形破坏持续发展阶段,若不及时采取相应有效的措施,在一定的条件下将会整体失稳.

Stability Analysis on Caojialu Landslide of Sanzhai Village in Lixian, Sichuan Province

CHEN Lei-xin1

(1.Chengdu University of Technology,Chengdu, 610059,China)

Abstract:This paper is based on Caojialu Landslide as the main research object, studies the landslide’s geologic framework features and stability of it by field investigation and data collection. The results show that the incised leading-edge by the river provides a good condition for forming a free face, and the earthquake and storm is a major cause of the landslide. Mechanics model for the landslide is tractive type, and deformation and failure model is slip-cracking type. Landslide is in a stable state, while which will be in an unstable state under the hey rain and earthquake condition.

Key words: Landslide; Stability analysis; Geic mechani; Numerical Simulation