堆积层滑坡临界位移预警判据研究——以芦山灾区震后滑坡为例

作     者：何健保 hejianbao

作者单位：成都理工大学 

学位级别：硕士

导师姓名：汤明高;李九乾

授予年度：2016年

学科分类：081803[工学-地质工程] 08[工学] 0818[工学-地质资源与地质工程] 

主      题：堆积层滑坡 临界位移 预警判据 数量化理论 强度折减法 

摘      要：堆积层滑坡分布广、数量多、危险性大。一次强震往往会形成大量的松散堆积物。2013年4.20芦山地震后,仅宝兴县就新增200多处滑坡灾害隐患点,其中堆积层滑坡占有相当大的比例。目前针对堆积层滑坡采取监测预警是常用的防灾减灾手段之一。开展堆积层滑坡预警判据研究具有重要现实意义。滑坡位移预警研究是国内外学者广泛关注的课题,也是一个值得深入探索的问题。已有研究显示,对于堆积层滑坡虽然没有一个普适的临界位移指标,但是对于一个特定的堆积层滑坡,往往是在滑坡变形发展到一定程度后才会发生。因此,本文针对与滑坡变形发展过程相适应的临界位移问题进行了探讨和研究。论文首先针对堆积层滑坡变形演化过程进行了分析,界定了研究中的临界位移。接下来以国内外典型堆积层滑坡为样本,通过统计分析、运用数量化理论I构建了堆积层滑坡临界位移预测模型,同时采用数值模拟的方法对特定滑坡的临界位移进行了模拟分析。最后将上述方法应用于芦山地震灾区震后典型堆积层滑坡,分析提出了其临界位移预警建议值。取得如下成果和认识:(1)堆积层滑坡变形曲线具有三阶段演化特征,研究发现以滑坡加速变形阶段的位移增量作为滑坡临界位移具有一定科学性和实用性,滑坡临界位移的取值时间点对应于滑坡塑性变形(加速变形)阶段末期,由蠕变位移、压缩位移、塑性位移和整体滑动位移4部分构成,其大小与滑坡岩土体物理力学性质、滑体长度、厚度、坡度等因素有关。(2)选取滑坡变形模式、滑坡方量、滑坡长度、滑坡坡度、滑体厚度、滑体物质组成共6个变量作为一级指标,结合数量化理论方法,将预测指标细化分为11个指标,建立了滑坡临界位移预测指标体系。通过相关性分析得出各指标与滑坡临界位移的线性相关性较好,且指标间的共线性问题不是很严重。收集国内36例典型堆积层滑坡样本,运用数量化理论I构建了堆积层滑坡临界位移预测模型,并经拟合度、残差分析回判效果检验了预测模型的合理性。根据偏相关系数对滑坡临界位移影响指标权重进行分析得到滑坡临界位移大小主要取决于滑坡几何特征,其次是滑体物质组成和滑坡变形模式。(3)以典型滑坡中的新滩滑坡为对象,基于FLAC3D有限差分软件进行了临界位移模拟分析,选取“特征点位移突变作为失稳判据,对构建的地质–力学–变形模型进行强度折减计算,得出各监测点折减系数与合位移满足指数函数方程=a(?+),分析推导得到新滩滑坡临界位移预测值为10.824m,与实际监测值9.1758m非常接近。研究认为通过数值模拟方法获取堆积层滑坡临界位移预警判据具有一定可行性。(4)综合工程地质分析与数值模拟结果:顺山路滑坡变形主要集中在滑坡前缘,位移量由坡表至坡内逐渐减小,坡脚处剪应力集中易形成剪出口;滑坡以浅层次级滑动破坏为主,整体滑动可能性不大,破坏机制属于“蠕滑–拉裂型,变形发展模式为渐进后退式;对于降雨型滑坡,降雨引起滑坡非饱和区岩土体基质吸力降低是导致滑坡稳定性下降的主要原因。(5)将堆积层滑坡临界位移预测模型应用于芦山地震灾区顺山路滑坡,得出该滑坡整体破坏临界位移预警建议值为1.8023m,前缘局部破坏临界位移预警建议值为0.2860m,经论证预报结果准确。可见,在滑坡工程地质分析的基础上,结合本文提出的临界位移预警判据对滑坡进行综合预判,方法合理、技术可行、预测结果较准确。