滑坡型泥石流转化机理研究—以四川省达县青宁乡滑坡为例
  • 【摘要】

    滑坡型泥石流是指在很短时间内,由滑坡体的位能快速转化为动能的一次性滑移-流动堆积,由整个块体连续运动过程中发展的两个阶段(先滑坡滑动,而后转化泥石流流动)组成.在国内外,滑坡型泥石流造成严重的生命财产损失的事故时有发生.滑坡型泥石流的转化机理研究,是滑坡动力学与泥石流启动学的交叉点,既是灾害学科的边缘问题,也是灾害学科的前沿问题.本文以四川省达县青宁乡滑坡型泥石流为例,主要通过室内试验和数值模拟,... 展开>>滑坡型泥石流是指在很短时间内,由滑坡体的位能快速转化为动能的一次性滑移-流动堆积,由整个块体连续运动过程中发展的两个阶段(先滑坡滑动,而后转化泥石流流动)组成.在国内外,滑坡型泥石流造成严重的生命财产损失的事故时有发生.滑坡型泥石流的转化机理研究,是滑坡动力学与泥石流启动学的交叉点,既是灾害学科的边缘问题,也是灾害学科的前沿问题.本文以四川省达县青宁乡滑坡型泥石流为例,主要通过室内试验和数值模拟,对降雨型滑坡失稳及转化泥石流的机理进行了深入的研究,取得的主要成果如下: 1.青宁乡滑坡失稳的主要机理是降雨入渗引起坡体内承压水头上升,坡体安全系数下降.青宁乡滑坡型泥石流发生之前的22天,滑坡区的累计降雨量高达521.6mm.勘察资料及现场考察的结果表明,青宁乡滑坡区的地层条件即坡体内强风化基岩及厚层的滑带土为承压水头的产生及作用提供了良好的条件.进一步利用有限元软件对青宁乡滑坡发生前22天里地下水渗流变化及坡体安全系数进行计算,结果表明,随着降雨的进行,坡体内的承压水头迅速上升,有效正应力减小,边坡的安全系数随之减小,是滑坡发生的主要原因.另外,滑体后壁的危岩体由于雨水的作用而脱离母岩对滑体施加一定的推力,是坡体失稳的最直接诱发因素. 2.提出了滑坡型泥石流的转化模式,并且把其过程分成三个阶段:滑坡失稳阶段、转化阶段和泥石流阶段.滑坡失稳阶段包括滑坡由于降雨影响开始局部蠕滑到滑坡整体失稳剧滑的过程;转化阶段为滑体失稳以后和完全解体成为泥石流以前的过程,包括滑体在滑床及滑出剪出口以后在前方坡面上的滑动;泥石流阶段指滑体已经完全解体成为泥石流并顺坡面流向沟谷堆积的阶段. 3.通过取青宁乡滑坡滑面附近土样进行室内环剪试验,对滑坡型泥石流的转化机理进行了深入的研究,结果表明其转化机理主要为两点:a.滑体在滑动剪切的过程中,滑体土的剪缩效应及颗粒破碎导致土体体积减小而产生孔隙水压力,且产生速率远远大于消散速率,积累的超孔隙水压力使滑体土的剪切强度急剧下降;b.滑体在滑动剪切的过程中产生颗粒的破碎及分层,在滑体的底部形成厚层粉土液化层,粉土液化层的含水量高且剪切强度极低,随着剪切距离的增大,液化层也越厚.液化层托着上部滑体高速向前滑动,"软弱基座"效应使滑体的整体稳定性降低.超孔隙水压力及"软弱基座"效应的作用,再加上坡面低洼处蓄积地表水的参与,滑体最终解体成为泥石流. 4.利用环剪试验研究了滑体厚度和滑体土中细粒含量对滑坡型泥石流转化的影响,结果表明:a.滑体厚度增加对滑坡型泥石流的转化有两方面影响,首先,滑体剪切产生的超孔隙水压力增大,滑体土流动性随之增大;其次,滑体底部的粘质粉土液化层厚度增加,"软弱基座"效应增强,因此,滑体厚度增加有利于滑坡转化为泥石流.b.滑体土细粒含量对滑坡转化泥石流的影响是双重的,细粒含量增加能降低孔隙水压力产生速率;但是同时也能减小滑体土渗透系数,降低孔隙水压力消散速率,在其他转化条件不变的情况下,存在一个细粒含量值能使滑体土孔隙水压力的消散速率与产生速率的差值最大,最有利于滑体转化为泥石流. 5.通过离散元数值模拟,再现了青宁乡滑坡转化泥石流的全过程,并且通过实时监测转化过程中土体的各项参数(包括滑体各个部位的孔隙水压力、滑体内颗粒破碎及颗粒分层情况等等)变化,验证和补充了由室内环剪试验得出的滑坡型泥石流转化机理. 收起<<

  • 【作者】

    张明 

  • 【学科专业】

    地质工程

  • 【授予学位】

    博士

  • 【授予单位】

    中国科学院地质与地球物理研究所

  • 【导师姓名】

    胡瑞林

  • 【语种】

    chi

  • 【关键词】

    滑坡型泥石流%青宁乡滑坡%转化机理%环剪试验%数值模拟%剪缩效应%孔隙水压力%液化层%颗粒破碎%颗粒分层%软弱基座效应