北川縣某老滑坡復(fù)活機(jī)制研究

李鎮(zhèn)鴻　郝彥鵬　童偉　陽萬權(quán)　楊杰

摘 要：以北川縣某滑坡為研究對象，結(jié)合滑坡地質(zhì)環(huán)境、物質(zhì)組成、坡體結(jié)構(gòu)特征、形態(tài)特征及變形破壞特征，對滑坡的復(fù)活機(jī)制進(jìn)行研究。利用Flac3D有限差分法模擬分析在地震與暴雨作用下滑坡堆積體復(fù)活機(jī)制，通過數(shù)值模擬，可見在地震作用下，堆積體的位移較小，地震促進(jìn)老滑坡復(fù)活；老滑坡堆積體在降雨作用下位移量較大，降雨誘發(fā)堆積體復(fù)活。

關(guān)鍵詞：滑坡；復(fù)活；地震；降雨

1 概述

“5.12”汶川地震期間，地震災(zāi)區(qū)斜坡的坡體受到強(qiáng)震的影響，產(chǎn)生規(guī)模不等的滑坡1萬多處，其中多為是巖質(zhì)滑坡，例如大光包滑坡0、王家?guī)r0滑坡等。地震后老滑坡復(fù)活主要表現(xiàn)為震裂松動，穩(wěn)定性降低；震后，松動的堆積體在雨季強(qiáng)降雨作用下易誘發(fā)整體或局部失穩(wěn)破壞。此外，大量學(xué)者對地震災(zāi)區(qū)的地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生規(guī)律進(jìn)行研究，研究結(jié)果0顯示，震后汶川地震災(zāi)區(qū)的地質(zhì)災(zāi)害高發(fā)期將會持續(xù)20～25年。作者以北川縣某老滑坡為研究對象，對滑坡的復(fù)活機(jī)制進(jìn)行研究。

2 滑坡基本特征

老滑坡平面形態(tài)呈舌狀，前緣位于沖溝溝底，縱向（主滑方向）長度約1000m，橫向平均寬度約280m，面積約28×104m2，堆積體平均厚度約25m，體積約700×104m3，主滑方向?yàn)?30°，整體坡度約24°。滑坡區(qū)地形呈南東高、北西低，滑坡周圍地形較陡，坡度在35°～45°。

3 滑坡復(fù)活影響因素分析

滑坡的復(fù)活受多種因素影響，現(xiàn)場勘探和訪問，滑坡復(fù)活變形主要受地形地貌、巖土體結(jié)構(gòu)、地震、降雨與地下水影響。

3.1 地形地貌影響

滑坡區(qū)地形地貌形態(tài)整體上為中低山區(qū)河谷構(gòu)造侵蝕地貌，滑坡體在滑面上的重力分量很大程度受地形地貌條件影響，前后高差較大，滑體具有較大勢能。

3.2 巖土體結(jié)構(gòu)影響

滑坡滑體物質(zhì)組成主要較松散的碎石土，為老滑坡堆積體風(fēng)化解體的產(chǎn)物，大氣降雨入滲坡體后，雨水下滲到塊碎石土的底部，由于基覆界面處分布的一層含角礫粉質(zhì)粘土，為滑坡物質(zhì)結(jié)構(gòu)中的相對隔水層，導(dǎo)致水沿著基覆界面運(yùn)移、富集，軟化接觸面上的巖土體，降低其抗剪強(qiáng)度，最終形成滑帶。

3.3 地震影響

“5.12”地震期間，研究區(qū)所在地的地震烈度為Ⅹ度，且滑坡的主滑方向與地震波的傳播方向相近，因此受地震影響較大。地震通過地震波對該滑坡產(chǎn)生波動震蕩作用，在坡體內(nèi)部形成附加應(yīng)力，使得坡體破裂松動。

3.4 降雨與地下水影響

坡體受汶川地震影響，坡體出現(xiàn)裂縫且結(jié)構(gòu)變松散，另外坡體上植被發(fā)育差，除局部是高大灌木外，大部分生長稀疏草本植物與耕地，為雨水的入滲轉(zhuǎn)化為地下水提供有利條件。

4 滑坡復(fù)活機(jī)制三維數(shù)值模擬分析

4.1 地質(zhì)模型建立

依據(jù)滑坡區(qū)地形地貌特征，建立滑坡計(jì)算模型空間形態(tài)特征，根據(jù)滑坡周界及鉆孔揭露的基覆界面深度建立滑體（圖2）。建立的計(jì)算模型范圍主要為滑坡區(qū)及外圍一定范圍，模型長1300m，寬1000m，高程范圍760-1300m。

4.2 模擬結(jié)果分析

4.2.1 最小主應(yīng)力分布特征

通過模擬分析，最小主應(yīng)力主要為壓應(yīng)力，在斜坡后部與溝谷底部出現(xiàn)壓應(yīng)力集中；由于堆積體與基巖接觸面為軟弱面，在堆積體邊界上出現(xiàn)拉應(yīng)力分布，此外，在堆積體后部及地形較陡的位置，也出現(xiàn)了拉應(yīng)力。斜坡邊界及內(nèi)部出現(xiàn)拉應(yīng)力集中帶，是由于地震波從硬質(zhì)巖傳入較軟的巖土體時(shí)，產(chǎn)生拉伸波，造成滑坡體上拉應(yīng)力增大。在暴雨雨起容重增加及巖土體力學(xué)參數(shù)降低的條件下，與天然狀態(tài)相比，降雨?duì)顟B(tài)下滑坡體最小主應(yīng)力值整體有所增加，并且出現(xiàn)局部的應(yīng)力集中。

4.2.2 總位移分布特征

通過模擬分析，地震作用下，最大位移主要集中在堆積體后部；其次，在厚度較大且地形凸起的前部堆積體上也出現(xiàn)位移集中區(qū)，這與加速度時(shí)程曲線分析結(jié)果形同；滑坡后部出現(xiàn)位移集中區(qū)是由于滑坡后部的地形較高陡，較高程小的前部受地震的影響較大，2#復(fù)活區(qū)的位移集中區(qū)是由于凸形坡形與臨空條件好造成。另外在前部出現(xiàn)兩個(gè)相對較弱的位移集中區(qū)，左側(cè)相對右側(cè)位移值大，分別于2#與3#復(fù)活體相對應(yīng)。

5 結(jié)束語

（1）老滑坡坡體結(jié)構(gòu)松散，為滑坡復(fù)活提供了不良的地質(zhì)基礎(chǔ)，在地震作用下，坡體出現(xiàn)裂縫，且結(jié)構(gòu)更加松散，為后期降雨提供良好的滲流通道。降雨入滲后轉(zhuǎn)化為地下水，對坡體加載，產(chǎn)生靜水壓力與滲透力，并且軟化滑帶，造成下滑力增加而抗滑力減小，滑坡堆積體開始出現(xiàn)蠕滑變形，導(dǎo)致老滑坡的復(fù)活。

（2）通過數(shù)值模擬，可見在地震作用下，堆積體的位移較小，地震促進(jìn)老滑坡復(fù)活；老滑坡堆積體在降雨作用下位移量較大，降雨誘發(fā)堆積體復(fù)活。

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