论文部分内容阅读
通过对5·12汶川地震重受灾区北川的现场工程地质调查发现,由汶川特大地震诱发的地震滑坡,与重力作用下产生的滑坡破坏机理和运动特征有着明显的差异。这些巨型滑坡在浅震源、高强度、长持时的地震作用下,往往具有高速滑动、远程运动、高位抛射、强烈的流体化等破坏和运动特点。这些由强震诱发的巨型次生地质灾害犹如一个大型的“吞噬机”,将所到之处全部夷为平地,造成大面积的山河改观、建筑物损毁、人员伤亡。因此,研究分析汶川地震触发的高速远程滑坡的破坏机理、运动特征具有十分重要的理论和现实意义,同时也为动荷载作用下边坡的稳定性研究与灾后防治工作提供了科学依据。
本文的研究来源于中国地质调查局地质灾害调查项目“汶川地震区岩体稳定性评价”,本人跟随项目组于2009年8月、2009年11月、2010年7月,前后三次深入汶川地震重灾区之一的北川陈家坝地区,通过对该地区由地震诱发的次生灾害的野外调查,选取了具有代表性的孙家园子地震滑坡作为本论文的研究对象,孙家园子地震滑坡具有滑速快、滑距远、运动转向、诱发次生堰塞湖等典型强震诱发滑坡的特征,因此,关于孙家园子滑坡在强震作用下的破坏机理、运动特征、动力响应、动力边坡稳定性方面的研究还是值得深入地分析和探讨的。
本文从现场的工程地质调查出发,结合室内试验、工程地质定性评价方法和数值模拟方法,对强震作用下孙家园子滑坡破坏运动全过程进行了分析,主要研究成果包括以下几点:
(1)强震作用下孙家园子滑坡破坏机理主要分为以下四个阶段:滑坡体震裂阶段:滑坡体启动阶段;滑坡体运动堆积阶段;滑坡体稳定阶段。
(2)强震作用下孙家园子滑坡运动划分:首先滑坡体从静止到启动,由于破坏累计效应,滑坡体开始启程,然后受地形条件控制,使滑动方向发生转变,摧毁村庄,最后滑体的动能逐渐降低,滑体处于趋于稳定。
(3)恢复原始地形,建立工程地质模型,对自重作用下边坡的位移场、应力场、稳定性进行了分析,应用强度折减法得到稳定性系数Fs=1.17。
(4)强震作用下速度、加速度动力响应规律:仅在水平地震波作用下,水平方向的破坏是主导作用;在模型界面上由于地震波反射,速度、加速度有放大效应;动力边坡中能量的衰减主要包括:具有内摩擦角材料本身、局部阻尼的设置、坡高较高、较低的岩体模量参数。
(5)强震作用下的变形破坏规律:边坡前缘发生剪切破坏,后缘发生拉裂破坏,动力边坡滑动面的贯通是由前缘剪切破坏面和后缘拉裂破坏面构成。
(6)根据动力边坡数值计算收敛标准得到:强震作用下边坡失稳发生在t=5~8s之间。根据位移等值线图的突变特征,选取了t=6s时的最危险滑动面作为孙家园子地震滑坡的潜在滑动面,利用tecplot软件确定了滑动面的位置。
(7)利用极限平衡理论和滑动面近似应力积分的方法,推导处稳定性系数求解公式()在(6)的基础上,求解了动态稳定性系数时程曲线,研究表明,在强震阶段,边坡的稳定性系数最低,说明强震是诱发边坡失稳的主要因素。