天台乡滑坡降雨启滑机制三维数值模拟

来源 :中国地质大学(武汉) | 被引量 : 0次 | 上传用户:chenrongxu222
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四川省宣汉县天台乡滑坡是典型的缓倾角红层基岩顺层滑坡,此滑坡发生在侏罗系遂宁组红层中,滑面倾角仅7°~10°。重力沿平行滑动面的分力很小,与滑面抗剪强度相比较,无法合理解释其启滑机制。所以,其形成必定有着特殊的地质背景。要解释它的成因机制、必须对其蠕滑机制展开细致的研究。 论文以天台乡滑坡为研究对象。在研究过程中,首先广泛收集前人勘查资料,内容包括地形地貌、地层岩性、地质构造、气象水文、地形等高线图等,并进一步开展对天台乡滑坡的野外调研,了解滑坡治理的情况,同时采取泥岩定向样品,在室内浸水条件下进行剪切蠕变试验,研究泥岩软化作用。然后在野外调研、室内试验结果以及前人勘察、研究成果基础上,对滑坡影响因素进行分析。最后采用FLAC3D软件对整个蠕滑过程进行三维数值模拟。 采用FLAC3D软件进行分析时,首先建立滑前斜坡地质模型,即对勘查报告中提供的滑坡剖面进行滑前恢复,确定地质模型的材料性质;结合已有的等高线图,确定地质模型范围和材料厚度;根据滑坡影响囚素分析,确定地质模型所经历不同的外部环境。然后在地质模型基础上,对模型进行量化建立计算模型。紧接着充分搜集模型材料力学参数,并结合试验结果,选取合适的模型参数进行模拟,并对模拟结果进行验证。最终在验证结果基本一致的基础上,分析蠕变特征。 通过以上研究工作,并结合模拟结果得出以下结论: (1)经过数次的现场勘测、调研工作,并对天台乡滑坡勘查报告中提供的纵剖面进行滑前恢复,结果表明天台乡滑坡滑前斜坡体地层岩性组合由上至下依次为第四纪松散堆积体、侏罗系中统遂宁组(J2sn)泥岩(强风化、中风化)、砂岩(中风化),滑坡区域内对泥岩样品的采取比较困难,易碎、局部夹杂较多的铁锰质氧化物。 (2)对采集的泥岩样品进行室内直接剪切试验和剪切蠕变实验研究,得出天然状态下的泥岩剪切强度为:c=0.998MPa,(φ)=31.42°;泥岩在剪切变形中瞬时变形占很大部分,而蠕变只占很小部分。剪切蠕变随剪应力的提高而增大。在低应力水平下,岩石表现为稳定型蠕变;在较高应力水平下,表现为亚稳定型蠕变;当应力水平足够高时,则表现为非稳定型蠕变;其饱和状态下的长期强度为:C∞=0.778MPa,(φ)∞=24.51°。 (3)根据文中计算模型模拟结果显示,滑坡滑前三维地质模型在赋加初始应力后,在工况Ⅰ(旱季或降雨量较小)条件下模型整体基本上是稳定的;当强降雨发生后(工况Ⅱ),变形区显现,滑坡发生,与实际情况一致,从而确定强降雨导致滑坡产生的主要诱发因素。 (4)文中滑坡发生后斜坡体表面位移特征与野外调研结果一致,进而分析得出斜坡体前缘和陈家院子一带发生下滑主要受地质构造方面的影响,长时间强降雨和地下水位抬升浸泡诱发其滑动;松林包至马家祠堂一带发生滑动是地质构造和降雨共同作用的结果;由于滑坡中前部相继发生滑动,后部失去支撑而导致中大坪一带形成后缘裂隙:由此形成的三个明显变形区域呈阶梯状分布,且存在若干次级滑动面,因此天台乡滑坡是典型的牵引式滑坡。 (5)对模拟结果进行论证得出,天台乡滑坡降雨启滑机制三维地质原始模型的建立是成功的,采用FLAC3D软件建模,后处理功能好,可视性强。
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