超孔隙水压诱发特大型近水平崩坡积层滑坡破坏研究*

2016-12-19 02:39周云涛陈洪凯程英建
工程地质学报 2016年5期
关键词:滑带药铺滑面

周云涛 陈洪凯 张 勇 蔡 强 程英建 梁 炯



超孔隙水压诱发特大型近水平崩坡积层滑坡破坏研究*

周云涛①②陈洪凯③张 勇①②蔡 强①②程英建①②梁 炯①②

特大型近水平崩坡积层滑坡广泛发育于三峡库区重庆段万州城区及云阳地区。基于万州城区太白岩古滑坡以及云阳地区老药铺滑坡两个典型特大型近水平崩坡积层滑坡,分析了其结构特征及破坏特点; 建立了强降雨作用下特大型近水平崩坡积层滑坡破坏的力学模型,解译了此类滑坡的破坏过程,并提出了滑带(面)超孔隙水压力是此类滑坡破坏的诱因。基于孔隙水压力与土体所处的应力状态的内在关系,推导了滑面处每个土条的孔隙水压力及水压力公式,并得出了考虑超孔隙水压力的滑坡稳定系数表达式。云阳地区老药铺滑坡算例表明,若将老药铺滑坡按zk5分为两个滑坡,两个滑坡的中心段是孔隙水压力值较高的区域; 本文的孔隙水压力计算值略大于钻孔量测值,计算误差为5.8%~10%,原因在于滑面超孔隙水压力的消散; 暴雨工况(含超孔隙水压力)下老药铺滑坡稳定系数为0.862,滑坡处于非稳定状态,并已发生破坏,验证了超孔隙水压力对滑坡体破坏的诱发作用; 建议滑坡治理工程中应在按zk5分成的两个滑坡中间段打设排水孔,消除或降低滑面处的超孔隙水压力值,并结合滑坡周围及坡面的截排水工程以及封填裂隙治理老药铺滑坡。

工程地质 超孔隙水压力 稳定系数 特大型近水平崩坡积层滑坡

0 引 言

三峡库区重庆段万州城区和云阳地区广泛发育河流侵蚀堆积形成的多级阶地地貌,地层主要为侏罗纪砂泥岩互层,受强弱风化作用,多形成陡崖,陡崖下发育大型特大型崩坡积层,经历地质历史迁移,逐渐演化成特大型近水平崩坡积层滑坡。目前,万州和云阳地区已查明的滑坡100余个,如安乐寺滑坡、太白岩滑坡、草街子滑坡、枇杷坪滑坡、驸马古滑坡等。此类滑坡往往受雨季影响而发生破坏,破坏后将造成严重的经济损失和灾难隐患。针对万州城区和云阳地区的特大型近水平崩坡积滑坡的结构特点,解译其诱发因素和破坏机制,对三峡库区地质减灾及此类滑坡的基础研究具有指导意义。

特大型近水平崩坡积层滑坡破坏集中在降雨后,强降雨是滑坡破坏的直接诱因,降雨对滑坡破坏的作用目前研究广泛,如孙建平等(2008)采用有限元方法和极限平衡方法建立了边坡渗流与稳定性分析耦合模型,得出当降雨入渗引起坡体渗流场显著变化,特别是引起大范围的孔隙水压力升高时,最容易导致深层滑坡失稳; 陈善雄等(2005)提出了基于总应力法和有效应力法的可考虑渗透力的传递系数法; 张群等(2014)研究强降雨条件下低缓浅土质滑坡结果发现,土层越厚,基覆界面处累积的孔隙水压力越大,斜坡稳定系数越小; 董时俊(2014)对降雨条件下滑坡天然状态与饱和状态应力-应变的力学行为进行比较分析,得出滑坡失稳、破坏与滑移的力学机制; 汪发武(2001)发现在不排水剪切试验中,产生粒子破坏的土体形成了较高的超孔隙水压力,而且孔隙水压力产生的各阶段与排水试验中的体积变化阶段具有良好的对应关系; 王卫(2015)认为降雨增加了滑坡体重度的同时降低了滑坡堆积层与基岩接触面的抗滑能力,上部堆积层在自重作用下发生蠕滑,并从滑坡前缘挤压剪出; 严绍军等(2007)建立了能考虑滑带内存在任意孔隙水压分布情况的稳定系数表达式; 赵国宣等(2015)解译了大型平缓堆积层滑坡形成机理,认为强降雨是必要诱发因素; 王智磊等(2013)给出了降雨过程中滑体非饱和滞水量计算方法; 高连通等(2014)模拟了重庆市西泉街滑坡在强降雨作用下变形破坏规律,滑坡前缘首先产生鼓胀变形破坏牵引滑坡后缘产生拉张变形破坏; 张明等(2014)研究发现缓倾红层滑坡破坏是坡体内静水压力和滑带土抗剪强度降低共同作用的结果; 吴火珍等(2010)认为降雨条件下,雨水沿堆积体表面裂缝入渗,在土-岩接触面上汇流贯通,形成滞水,降低了滑面土体的力学性质,产生动态浮托力; 秦刚等(2006)提出改建公路超挖深切坡脚和持续长时间降雨导致的孔隙水压力作用是边坡发生滑动破坏的主要因素。可以看出,目前针对特大型近水平崩坡积层在强降雨作用下的破坏主要着眼于滑体重度增大、滑面抗剪强度降低、后缘裂隙静水压力以及滑面浮托力,而对滑坡快速变形在滑面形成的超孔隙水压尚未涉及。

本文基于万州城区太白岩古滑坡以及云阳地区老药铺滑坡两个典型特大型近水平崩坡积层滑坡,建立了其力学模型,认为滑坡蠕变形成的超孔隙水压是致使特大型近水平崩坡积破坏的诱因,同时推导了滑带(面)的超孔隙水压力计算公式,给出了考虑超孔隙水压力的稳定系数表达式,结合云阳地区老药铺滑坡验证其适用性。研究成果对于三峡库区地质减灾及此类滑坡的防治具有积极指导意义。

图1 太白岩古滑坡地质剖面图

1 特大型近水平崩坡积层滑坡特征分析

特大型近水平崩坡积层滑坡广泛发育于三峡库区重庆段万州城区及云阳地区。万州城区、云阳地区位于长江三峡库区中上游地带,总体属于构造-侵蚀、剥蚀低山丘陵地貌,地貌形态整体呈台阶状。阶地地貌的形成一方面是由于侏罗纪砂泥岩互层的水平地层差异风化; 另一方面是由于长江及其支流侵蚀堆积形成河流阶地地貌。此类地貌的形成为特大型近水平崩坡积层滑坡提供了物源和滑面。物源来自于上台阶(陡崖)的强风化物,经搬运、堆积至下台阶,经地质历史演变,在下台阶形成崩坡积层。崩坡积层与原始下台阶表面岩层接触,由于崩坡积层后缘裂隙发育,长期降雨水体进入接触面,劣化了接触面岩土体力学参数,此接触面逐渐成为特大型近水平崩坡积层滑坡的滑面。本文以万州城区太白岩古滑坡以及云阳地区老药铺滑坡两个典型特大型近水平崩坡积滑坡为例,分析其滑坡体特征。

1.1 太白岩古滑坡

太白岩古滑坡位于重庆市万州区苎溪河右岸(图1),坡纵长600m,宽1800m,地形坡度东缓(10°~15°)西陡(10°~25°),呈横长式分布,面积1.17km2,体积约4236×104m3,后壁砂岩形成高约100m的陡壁,脚下斜坡地带堆积崩塌块石。

滑床为J2s3-5中上部地层,岩性为紫红色黏土岩夹细粒长石砂岩及粉砂岩,地层产状为150°∠3°~5°,近于水平。滑面平直,埋深30~60m,向北倾斜,倾角小于2°。滑带土在钻孔中揭露为褐红色、灰白色黏土夹砂岩碎块,少数钻孔黏性较强,断口光滑,厚度0.2~2.7m。

由于古滑坡在横向上具有两端高、中部低的特点,出现地表水汇集于中部向外排泄的现象。

图2 老药铺滑坡全貌

1.2 老药铺滑坡

老药铺滑坡 (图2)位于重庆市云阳县双龙镇竹坪村10、11组, 2014年9月1日,受强降雨影响,滑坡区出现了大面积滑塌变形,房屋遭到破坏,对滑坡内的生命和财产安全构成巨大威胁。滑坡区属构造低山地貌,处于硐村背斜南翼,岩层产状168°∠7°。该滑坡发育于斜坡地带,滑坡区地形呈北高南低,滑坡横宽约1700m,纵长约550m,滑体厚度约10~30m,面积93.5×104m2,体积1500×104m3,滑坡后缘位于斜坡后部陡崖,后缘高程650m,滑坡前缘至八个田一带,前缘高程538m,左右边界至两侧冲沟处,滑坡主滑方向142°,地形坡角约16°~35°,属于特大型滑坡。

滑坡主要分为3个区,强变形区、中等变形区及弱变形区。强变形区位于滑坡东侧,横宽约700m,长约400m,土层厚度约20m,方量约560×104m3; 中等变形区位于滑坡中部,横宽约600m,长约500m,土层厚度约20m,方量约600×104m3; 弱变形区位于滑坡西侧,横宽约400m,长约550m,土层厚度约15m,方量约340×104m3。

图3 老药铺滑坡工程地质剖面图

经总结,重庆万州城区太白岩古滑坡和云阳地区老药铺滑坡具有如下共同特征:

(1)滑坡体方量大,为特大型滑坡;

(2)坡体为崩坡积物;

(3)滑面平直,近于水平;

(4)坡体后缘裂缝发育,与陡崖相接;

(5)受强降雨影响显著;

(6)滑坡运移量较小。

2 特大型近水平崩坡积层滑坡模型

2.1 模型建立

如图4 所示,特大型近水平崩坡积层滑坡在强降雨作用下,雨水渗入滑坡体崩坡积层以及后缘裂隙。由于降雨量较大,崩坡积层透水性良好,整个坡体迅速饱和,沿圆弧状滑面移动破坏,后缘形成拉张裂缝,前缘形成鼓胀裂缝。

图4 强降雨作用下特大型近水平崩坡积层滑坡滑移示意图

目前,对于万州城区和云阳地区的特大型近水平崩坡积层滑坡的成因主要有两种:一种认为滑坡主要沿水平层面滑动的基岩破坏; 另一种认为滑坡主要为松散堆积体的滑动(殷坤龙等, 2010)。两种破坏成因都认为滑坡破坏前存在蠕滑阶段,致使后缘产生深长的拉张裂缝,强降雨渗入拉张裂缝形成强大的后缘裂隙静水压力,致使滑坡作平推式滑动破坏。由土力学理论可知,滑坡破坏必须提供足够的下滑力或者降低阻滑力,在强降雨作用下的滑坡体,下滑力来源于滑坡体自身重力和后缘裂隙静水压力,阻滑力降低来源于滑面抗剪强度参数的劣化。对于滑面的抗剪强度参数,劣化是有限度的,滑坡体自重增加可通过饱和重度体现。然而,近水平崩坡积层滑坡自重在滑面剪切方向的分量却少之又少,甚至在滑坡前缘出现阻滑段,因此,近水平崩坡积层滑坡的破坏着眼于后缘的裂隙静水压力,这一点是合理的,同时在一些滑坡中发现了超高的后缘静水压力,如关塘口滑坡。但超高的后缘静水压力并不是普遍现象,太白岩古滑坡、草街子古滑坡以及老药铺滑坡等多个滑坡勘探发现,后缘都存在较深的拉张裂缝,但裂缝与两侧完全贯通,强降雨作用下水流沿着裂缝向两侧迅速转移,并没有形成较高的后缘静水压力,并且经多次滑坡稳定性计算都不能得出稳定系数小于1的现象,因此,后缘静水压力并不是特大型近水平崩坡积层滑坡破坏的唯一原因。基于太白岩古滑坡以及老药铺滑坡两个特大型近水平崩坡积滑坡,提出了一种超孔隙水压诱发滑坡破坏模型。

如图5 所示,特大型崩坡积层滑坡在强降雨作用下模型建立如下:

图5 特大型近水平崩坡积层滑坡力学模型

(1)滑坡破坏前存在蠕滑阶段,并形成后缘拉张裂缝。在强降雨作用下,雨水渗入滑坡体,增大自重。滑坡后缘与陡崖相接,连接处为结构接触面,雨水易于渗入到滑面,致使滑带(面)抗剪强度劣化降低,在强大的自重作用下滑坡沿滑面发生蠕滑,并形成后缘拉张裂缝。

(2)滑带(面)是由土体骨架和随机孔隙组成的断续面,孔隙内充满水,并具有超孔隙水压力p(kPa)。受强降雨作用,雨水从后缘拉张裂隙渗入滑带,滑带土体饱和。由于滑坡发生蠕滑,滑带饱和土体会受到强大的剪切力而产生变形。在降雨量大、时间短的情况下,滑带饱和土体内的孔隙水难以排出,致使滑带土形成超孔隙水压力p(kPa)。为了更好地解释超孔隙水压力的作用,将滑面视为土体骨架和随机孔隙组成的断续面,随机孔隙中水被挤压形成超孔隙水压力,作用于滑面,并与滑面方向垂直,降低下滑力,而孔隙水压力的作用面积即孔隙所占据的面积。同时,超孔隙水压力的上升会导致滑带土抗剪强度参数降低,加剧了滑坡的不稳定性。随着滑坡破坏,孔隙水压力会慢慢消散排出土体,直至超孔隙水压力消失。

(3)滑坡体受自重W(kN)、裂隙静水压力p(kPa)以及超孔隙水压力q(kPa)作用。三者提供滑坡的下滑力,滑面抗剪强度提供阻滑力。

(4)滑坡沿圆弧状滑带(面)滑移破坏,圆弧弧度大,近于水平。滑坡由崩坡积物组成,滑移通常呈现为圆弧滑动状态,但受近水平地层的影响,滑面圆弧弧度较大,近于平直。

2.2 参数求解

2.2.1 超孔隙水压力计算方法

强降雨作用下,雨水沿后缘裂隙迅速渗入滑带(面),滑带土体饱和。对于特大型崩坡积层滑坡,经雨水渗入后,滑体重度增大,导致滑坡重力增加。在强大的上覆重力作用下,滑带处饱和土体的孔隙水一时难以排出,形成较大的超孔隙水压力。同时,滑坡重力增加,导致滑面处切向力Ti和法向力Ni增加(图6)。研究发现,饱和土体中的孔隙水压力与土体所处的应力状态相关(王铁儒等, 1987; 钱寿易等, 1988),对于滑带土,第i个条块底面所受的剪应力τi和正应力σi分别为:

(1)

(2)

其中,Ti=Wisinαi, Ni=Wicosαi,分别代入式(1)和式(2)得到:

(3)

(4)

以上式中,Wi为第i个土条的重力;αi为第i个土条的滑面倾角,其他物理意义同上。

如图7所示,将第i个土条的滑面应力等效为平面应力状态,即:

(5)

(6)

则式(5)和式(6)即为第i个土条滑面所处的应力状态。

图6 第i个土条受力示意图

图7 滑面应力等效

研究发现(王铁儒等, 1987),荷载增加形成的孔隙水压力分为两部分,一部分由平均正应力增量引起,另一部分由剪应力增量引起。同时,也对应于土体的体积变形,由此得到土体的体积变形和应力的关系可表示为(钱寿易等, 1988):

(7)

式中,ΔV/V为土骨架的体积应变; Δσm′为有效八面体正应力增量; Δτm为八面体剪应力增量;K为体积变形模量;Ks为剪胀模量。

设土体的孔隙率为n,用ΔV′/V表示单位土体的孔隙体积变形,cw为孔隙中介质的体积压缩系数,则在不排水情况下的孔隙水压力增量为Δu时的土体孔隙体积应变表达式为:

(8)

土力学原理表明,在低应力或较高应力条件下,土颗粒不会发生变形,则:

(9)

由有效应力原理可知:

(10)

将式(7)~式(10)整理得到土体的孔隙水压力公式为:

(11)

式中,Δσm是八面体总正应力增量。

对于饱和土体,一般情况下水是不可压缩的,即cw=0,则式(11)改写成:

(12)

将式(12)改写成含应力分量的表达式:

(13)

式中,c0=K/9Ks。

在通常情况下,土力学理论认为不排水条件下土体的侧向压力相同并为0,即Δσ2=Δσ3=0,同时认为初始孔隙水压力为0,则对于饱和土体的孔隙水压力为:

(14)

式中,c=2c0。

将第i个土条的最大主应力σ1i和最小主应力σ3i,即式(5)和式(6)代入式(14)可得到第i个条块滑面处的孔隙水压力ui为:

(15)

由此可见,滑面处的孔隙水压力与剪应力大小非线性相关,而与正应力无关。

将式(1)代入式(15),则式(15)改写为:

(16)

假定滑带土:

(17)

水压力pi方向垂直于滑面向上。

2.2.2 滑带(面)抗剪强度参数确定方法

强降雨导致特大型近水平崩坡积层滑坡滑带土体饱和,滑坡沿滑面发生蠕滑,由于降雨量大,滑带内水难以顺利排出形成超孔隙水压力,超孔隙水压力增大,抗剪强度参数降低(张明等, 2010)。因此,在计算特大型近水平崩坡积层滑坡受强降雨作用下的稳定性时应采用固结饱和不排水剪切试验,获得滑带土固结不排水抗剪强度参数。

图8 老药铺滑坡土条划分示意图

2.3 滑坡稳定系数

如图5所示,滑坡沿圆弧状滑面滑动,半径为R,圆心为O。取滑坡一个土条i进行受力分析,如图6 所示。对于圆弧状滑动滑坡体,工程设计时常假定土条两侧Hi、Pi的合力与Hi+1、Pi+1合力大小相同方向相反,且作用线重合。由土条的静力平衡条件知Ti=Wisinαi且Ni=Wicosαi,则滑坡体的倾覆力矩为:

(18)

抗倾力矩为:

(19)

则滑坡的稳定系数为:

(20)

若考虑滑面上的超孔隙水压力,则滑坡的稳定系数表达式改写为:

(21)

(22)

3 实例分析

以1.2节重庆市云阳县老药铺滑坡为例,计算老药铺滑带(面)的孔隙水压力,并分别讨论在不同工况下的滑坡稳定系数。滑坡各物理力学参数(表1)。

3.1 滑带(面)孔隙水压力变化规律分析

为了探讨滑带(面)孔隙水压力变化规律,将老药铺滑坡分为22个土条(图8),并将表1中的老药铺滑坡物理力学参数代入式(16)计算各土条的孔隙水压力值,绘制各土条对应的平均孔隙水压力曲线(图9)。

图9 滑带(面)孔隙水压力值曲线

表1 老药铺滑坡物理力学参数

Table1 Physical and mechanical parameters of Laoyaopu Landslide

滑体滑面天然重度/kN·m-3饱和重度/kN·m-3天然状态饱和状态(不排水)体积模量K/kPa剪胀模量Ks/kPa孔隙率n/%黏聚力/kPa内摩擦角/(°)黏聚力/kPa内摩擦角/(°)19.8320.2522.3311.6619.449.911.67×1057.69×10444.4

从图9 中可以发现,对于不同的土条,滑带(面)的孔隙水压力值是不同的。可将图9 中的孔隙水压力曲线分为2段,第1段为土条1至土条13,第2段为土条13至土条22。第1段孔隙水压力整体呈现为先增大后减小的趋势,土条2至土条11是孔隙水压力值较高的集中区域; 第2段孔隙水压力值波动较大,土条13至土条18出现1个孔隙水压力峰值,而土条18至土条22出现1个孔隙水压力平台,但整体可认为孔隙水压力也是中间大,两侧偏小。从图8 中可以看出,孔隙水压力值第1段和第2段同时也对应于老药铺滑坡的两段,分界点是zk5,此处滑面几乎是水平的,倾角为0.92°。若将老药铺滑坡按zk5分为两个滑坡,那么可知两个滑坡的中心段是孔隙水压力值较高的区域。

为了验证本文滑带(面)孔隙水压力计算方法的适用性,现场对钻孔内滑面土体进行了孔隙水压力量测。如图9 所示,由于钻孔数量有限,仅对zk3、zk4、zk5、zk6进行了孔隙水压力测量,并分别对应于土条2、土条8、土条13以及土条18。量测结果发现,本文的孔隙水压力计算值略大于钻孔量测值,如土条2,本文计算值为1047.4kPa, zk3测量值为982.3kPa; 如土条13,本文计算值为553.2kPa, zk5测量值为523kPa,计算误差为5.8%~10%。本文的孔隙水压力计算值小于钻孔内测量值原因在于超孔隙水压力的消散,钻孔内孔隙水压力量测是在滑坡发生数天后进行的,强降雨停止,形成的超孔隙水压力得以释放,滑坡内水体逐渐排出坡外,造成滑坡滑面孔隙水压力降低。

3.2 滑坡稳定性评价

为了评价老药铺滑坡稳定性状况,分别考虑3种工况下的滑坡稳定系数:

工况一:天然工况;

工况二:暴雨工况(无超孔隙水压力);

工况三:暴雨工况(含超孔隙水压力)。

工况一和工况二采用传统圆弧法进行计算,计算结果发现,滑坡稳定系数均大于1,工况一稳定系数为1.7,工况二稳定系数为1.43,均处于稳定状态,这与现场破坏的老药铺滑坡不符。工况3采用本文的式(22)进行计算,得出稳定系数为0.862,滑坡处于非稳定状态,并已发生破坏,从而验证了超孔隙水压力对滑坡体破坏的诱发作用。

3.3 滑坡工程治理建议

从工况一和工况二计算得到的老药铺滑坡稳定系数可以看出,在未有超孔隙水压力情况下,特大型近水平崩坡积层滑坡是处于稳定状态的,并且稳定系数较高,无需进行治理。对于特大型崩坡积层滑坡,往往剩余下滑力较大,治理工程困难,因此,对于老药铺滑坡,采用消除超孔隙水压力或者降低超孔隙水压力的办法对滑坡进行工程治理。由图9 的滑面处的超孔隙水压力曲线可知,土条2至土条10、土条17以及土条19至土条21超孔隙水压力值较高,应在此段打设排水孔,消除或降低滑面处的超孔隙水压力值,同时,应在滑坡周围及坡面设置截排水工程,封填滑坡裂隙,防止雨水的进一步渗入。

4 结 论

(1)分析了万州城区太白岩古滑坡以及云阳地区老药铺滑坡两个典型特大型近水平崩坡积层滑坡结构特征及破坏特点; 建立了强降雨作用下特大型近水平崩坡积层滑坡破坏的力学模型,解译了此类滑坡的破坏过程,并提出了滑带(面)超孔隙水压力是此类滑坡破坏的诱因。

(2)基于孔隙水压力与土体所处的应力状态关系,推导了滑面处每个土条的孔隙水压力及水压力公式,并得出了考虑超孔隙水压力的特大型近水平崩坡积层滑坡稳定系数表达式。

(3)云阳地区老药铺滑坡算例表明,若将老药铺滑坡按zk5分为两个滑坡,两个滑坡的中心段是孔隙水压力值较高的区域; 本文的孔隙水压力计算值略大于钻孔量测值,计算误差为5.8%~10%,原因在于滑面超孔隙水压力的消散; 暴雨工况(含超孔隙水压力)下老药铺滑坡稳定系数为0.862,滑坡处于非稳定状态,并已发生破坏,从而验证了超孔隙水压力对滑坡体破坏的诱发作用; 建议滑坡治理工程中应在按zk5分成的两个滑坡中间段打设排水孔,消除或降低滑面处的超孔隙水压力值,同时,在滑坡周围及坡面设置截排水工程,封填滑坡裂隙,防止水流的进一步渗入。

Chen S X,Xu X C,Xu H B. 2005. Features and stability analysis of rainfall-induced colluvial landslides[J]. Rock and Soil Mechanics,26(S2): 6~10.

Dong S J. 2014. Deformation mechanism of lingtai loess landslide under rainfall condition[J]. Journal of Railway Engineering Society,10: 44~48.

Gao L T,Yan E C,Liu K. 2014. Accumulation landslides under rainfall condition-a case from Chongqing[J]. Journal of Engineering Geology,22(2): 263~271.

Qian S Y,Fu S C. 1988. Pore water pressure in normally consolidated saturated clays[J]. Chinese Jounal of Geotechnical Engineering,10(1): 1~7.

Qin G,Yao H,Lin Y B. 2006. Mechanism analysis and assessment of Huchaoshan Landslide at Pingtan, Fujian Province[J]. The Chinese Journal of Geological Hazard and Control,17(3): 10~13.

Sun J P,Liu Q Q,Li J C,et al. 2008. Influence study on landslide stability caused by rainfall infiltration[J]. Science in China (Series G:Physics, Mechanics & Astronomy),38(8): 945~954.

Wang T R,Chen L Z,Li M K. 1987. Studies on pore water pressure properties of normally-consolidated clays[J]. Chinese Jounal of Geotechnical Engineering,9(4): 23~32.

Wang F W. 2001. Mechanism of rapid landslides: excess pore pressure generation caused by grain crushing[J]. Journal of Changchun University of Science and Technology,31(1): 64~69.

Wu H Z,Feng M G,Jiao Y Y,et al. 2010. Analysis of sliding mechanism of accumulation horizon landslide under rainfall condition[J]. Rock and Soil Mechanics,31(S1): 324~329.

Wang Z L,Sun H Y,Shang Y Q,et al. 2013. Assessment for backwater amount in unsaturated zone in landslide in rainfall process[J]. Journal of Zhejiang University(Engineering Science),47(6): 1088~1096.

Wang W. 2015. Accumulation landslide mechanism and control measures[J]. Railway Engineering,(6): 121~124.

Yan S J,Tang H M,Xiang W. 2007. Effect of rainfall on the stability of landslides[J]. Hydrogeology & Engineering Geology,(2): 33~36.

Yin K L,Jian W X,Wang Y,et al. Study on genetic mechanism and engineering control for landslide with nearly horizontal sliding surface in Wanzhou District, the Three Gorges Reservoir[M]. China University of Geosciences Press, Wuhan: 2007.

Zhang M,Hu R L,Yin Y P,et al. 2010. Study of transform mechanism of landslide-debris flow with ring shear test[J]. Chinese Journal of Rock Mechanics and Engineering,29(4): 822~832.

Zhang Q,Xu Q,Ning N. 2014. A study of the stability influence factors and coupling for inclined-shallow soil landslides under the condition of rainfall[J]. Hydrogeology & Engineering Geology,41(5): 90~94, 117.

Zhang M,Hu R L,Yin Y P,et al. 2014. Study of mechanism of landslide induced by rainfall in gently inclined red stratum in Sichuan Basin[J]. Chinese Journal of Rock Mechanics and Engineering,33(S2): 3783~3790.

Zhao G X,Lin F,Wang Q,et al. 2015. Mechanise of large-scale gentle inclined accumulation landslides[J]. Journal of Engineering Geology,23(4): 731~737.

陈善雄,许锡昌,徐海滨. 2005. 降雨型堆积层滑坡特征及稳定性分析[J]. 岩土力学,26(S2): 6~10.

董时俊. 2014. 降雨条件下灵台黄土滑坡变形机理分析[J]. 铁道工程学报,10: 44~48.

高连通,晏鄂川,刘珂. 2014. 考虑降雨条件的堆积体滑坡多场特征研究[J]. 工程地质学报,22(2): 263~271.

钱寿易,符圣聪. 1988. 正常固结饱和黏土的孔隙水压力[J]. 岩土工程学报,10(1): 1~7.

秦刚,姚环,林燕滨. 2006. 福建平潭虎潮山滑坡成因机理分析与评价[J]. 中国地质灾害与防治学报,17(3): 10~13.

孙建平,刘青泉,李家春,等. 2008. 降雨入渗对深层滑坡稳定性影响研究[J]. 中国科学(G辑:物理学力学天文学),38(8): 945~954.

王铁儒,陈龙珠,李明逵. 1987. 正常固结饱和黏性土孔隙水压力性状的研究[J]. 岩土工程学报,9(4): 23~32.

汪发武. 2001. 高速滑坡形成机制:土粒子破碎导致超孔隙水压力的产生[J]. 长春科技大学学报,31(1): 64~69.

吴火珍,冯美果,焦玉勇,等. 2010. 降雨条件下堆积层滑坡体滑动机制分析[J]. 岩土力学,31(S1): 324~329.

王智磊,孙红月,尚岳全,等. 2013. 降雨过程中滑体非饱和带的滞水量计算分析[J]. 浙江大学学报(工学版),47(6): 1088~1096.

王卫. 2015. 堆积层滑坡发生机理及防治措施[J]. 铁道建筑,(6): 121~124.

严绍军,唐辉明,项伟. 2007. 降雨对滑坡稳定性影响过程分析[J]. 水文地质工程地质,(2): 33~36.

殷坤龙,简文星,汪洋,等. 2007. 三峡库区万州区近水平地层滑坡成因机制及防治工程研究[M]. 武汉: 中国地质大学出版社.

张明,胡瑞林,殷跃平,等. 2010. 滑坡型泥石流转化机制环剪试验研究[J]. 岩石力学与工程学报,29(4): 822~832.

张群,许强,甯娜. 2014. 降雨条件下低缓浅层土质滑坡稳定性影响因素及耦合研究[J]. 水文地质工程地质,41(5): 90~94, 117.

张明,胡瑞林,殷跃平,等. 2014. 川东缓倾红层中降雨诱发型滑坡机制研究[J]. 岩石力学与工程学报,33(增2): 3783~3790.

赵国宣,林峰,王茜,等. 2015. 大型平缓堆积层滑坡形成机理研究[J]. 工程地质学报,23(4): 731~737.

FAILURE OF SUPER-HUGE LANDSLIDE IN COLLAPSED DEBRIS DEPOSITS WITH NEARLY HORIZONTAL SLIDING SURFACE INDUCED BY EXCESS PORE WATER PRESSURE

ZHOU Yuntao①②CHEN Hongkai③ZHANG Yong①②CAI Qiang①②CHENG Yingjian①②LIANG Jiong①②

Super-huge landslides in collapsed debris deposits with nearly horizontal sliding surface widely develop in Wanzhou District and Yunyang District, Chongqing Municipality in the Three Gorges Reservoir Region. Based on the two typical landslides, Taibaiyan Ancient Landslide in Wanzhou District and Laoyaopu Landslide in Yunyang District, this paper analyzes their structures and failure characteristics, and establishes a mechanical model of failure for super-huge deposit landslides with nearly horizontal sliding surface under the condition of heavy rainfall. This paper explains the failure process for this kind of landslide. Therefore, the excess pore water pressure produced in sliding band(or sliding surface) is the cause of this kind of landslide failure. Taking into account of the internal relation of pore water pressure and soil stress state, this paper deduces expressions of pore water pressure and hydraulic pressure of each soil slip in sliding surface, and obtains landslide stability coefficient expression considering the pore water pressure. The case of Laoyaopu Landslide in Yunyang District indicates the follows. Laoyaopu Landslide can be divided into two landslides by the location of zk5. The higher pore water pressure is located in the center of two landslides. The value of the pore water pressure calculated by this paper is bigger than the measure value in borehole. Its calculation error is 5.8%~10%. The cause can be the dissipated pore water pressure. The stability coefficient of Laoyaopu Landslide was 0.862 under the condition of heavy rainfall(i.e. the condition of excess pore water pressure). This landslide was unstable and has failed, which verified the induced action of the pore water pressure to landslide failure. This paper suggests that drain hole should be hit in the center of two landslides divided by zk5 in landslide project of management, which can eliminate or decrease the pore water pressure in the sliding surface. Besides Laoyaopu Landslide is governed with interception and drain engineering around landslide and in landslide surface, filling cracks.

Engineering geology, Excess pore water pressure, Stability coefficient, Super-huge deposit landslide with nearly horizontal sliding surface

10.13544/j.cnki.jeg.2016.05.002

2016-05-27;

2016-07-20

国土资源部公益性行业科研专项项目(201511051)资助.

周云涛(1988-),男,硕士,工程师,主要从事岩土与地质工程减灾与防治研究. Email: zhouyuntao_13@sina.com

P642.22

A

猜你喜欢
滑带药铺滑面
黄土-三趾马红土滑坡滑带土的长期强度影响因素研究
三峡库区黄土坡滑坡滑带土卸荷状态下的直剪蠕变特性研究
基于环剪试验的四方碑滑坡滑带土残余强度空间差异性和稳定性分析
基于滑面正应力修正的锚固边坡稳定性分析方法
含软弱土层边坡稳定性分析的全局滑面自动搜索技术
考虑剩余剪应力的滑带土强度再生试验
基于矢量和法的三维边坡滑面搜索研究
萝卜出了地 药铺无生意
芦根
本期主题:药铺的故事