云南镇雄县赵家沟滑坡成因机理研究

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2013年元月11日上午8时20分,云南省镇雄县果珠彝族乡高坡村赵家沟村民组发生山体滑坡,滑坡范围共涉及16户68人,造成14户民房、48人被山体掩埋,是近年来造成重大伤亡的又一次重大地质灾害事件。该滑坡发生在少雨的冬季,并未在地质灾害易发期—汛期。因此,其成因机理引起了相关部门和众多学者的高度关注。本文以云南镇雄县赵家沟滑坡为研究对象,根据工程地质分析原理,在大量收集了镇雄滑坡的工程地质及水文地质相关资料的基础上,研究滑坡岩土体物理力学性质。然后通过分析滑坡形成条件,研究滑坡的成因机制,建立了镇雄赵家沟滑坡的地质模型。最后通过数值模拟分析滑坡形成机制。取得了以下几点成果和认识:(1)赵家沟滑坡总体长约900m,滑坡前缘宽约100m,滑坡中部宽约250m,滑坡滑源区宽约110m,堆积体平均厚度约为1~3m,堆积体总方量约为40×104m3,滑坡总面积约为0.11平方公里。滑坡地形总体上呈“上陡-中缓-下陡”的形态特征,发育有两级侵蚀台地,滑坡所在斜坡为反向坡。(2)根据赵家沟滑坡的运动和堆积特征,结合航空拍摄,将滑坡分为滑源区、流通-堆积区、停积成灾区。根据流通-堆积区堆积特征的差异,将流通-堆积区细分为3个区。滑坡发生后在滑源区后部形成一个三棱柱状的凹槽,后壁基岩裂隙持续有水流出;流通-堆积区地貌变形特征丰富,有土丘林、铲刮带、碎石堆积条带、侧积垄、张性台坎等;来源于滑源区的堆积体经流通-堆积区滑覆在停积成灾区。(3)赵家沟滑坡的形成条件可归纳为以下几点:滑坡特殊地形形成了良好的持蓄水条件,为滑坡失稳提供了有利条件;滑坡后壁基岩裂隙和结构面的发育,为地下水的流动提供了通道;倾坡外的软弱夹层为滑带土的形成提供基本条件;雨雪天气和基岩裂隙水的入渗触发了滑坡的启动。(4)通过各项物理力学性质试验得出:滑带土粘土矿物的存在,不仅使滑带土具有亲水性强、遇水膨胀-失水干缩的物理特性,而且使滑带土遇水软化效应明显,这是滑坡发生在持续降雨后失稳根本原因。(5)滑带土在水的长期浸泡过程中,强度衰减非常明显:饱水20天下强度试验值与天然状态相比大幅降低。根据滑带土长期浸水软化效应试验结果计算滑坡稳定性,结果显示滑带土饱水第六天,稳定性系数接近为1,滑坡进入不稳定状态。(6)在分析滑坡失稳过程的基础上,结合工程地质条件以及斜坡变形地质力学模式,综合分析认为其演化发展的地质力学模式为“蠕滑—拉裂”模式。滑坡变形破坏过程可分为:一、在持续降雨融雪的作用下,滑坡土体吸水,抗剪强度降低,滑坡后缘出现裂缝;二、随着融雪降雨和基岩裂隙水的入渗,在斜坡坡体上层局部滞水,滑带部位逐渐形成了蠕变剪切带;三、当剪切带抗滑力小于下滑力时,斜坡失稳,形成滑坡。(7)二维渗流数值模拟分析了滑坡在雨雪条件下渗流场的变化过程,结果显示:雨雪条件下,坡脚地下水位线有明显的抬升,孔隙水压力增大;斜坡整体稳定性随着时间不断降低,稳定性系数的下降具有滞后性,表现为在融雪降雨停止一段时间后,稳定性才大幅度降低;降雨融雪引起斜坡坡体局部应力集中,滑带、滑坡后缘以及斜坡坡脚最大剪应变增大。强风化基岩渗透系数的改变对斜坡坡体渗流场和应力场都有一定的影响。
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