玉樹地震作用下松散堆積層緩斜坡變形機(jī)制研究.pdf

1、青海省玉樹縣2010年4月14日發(fā)生7.1級(jí)地震，造成G214線玉樹機(jī)場至結(jié)古鎮(zhèn)中斷，省道308、309線基本可以保持通行，但地震造成的滑坡坍塌、開裂變形和穩(wěn)定性降低等對(duì)道路安全造成極大的威脅。目前，邊（滑）坡抗震穩(wěn)定性計(jì)算仍采用基于極限平衡理論的擬靜力法，缺乏系統(tǒng)完善的評(píng)價(jià)體系。開展公路邊（滑）坡震害調(diào)查，及時(shí)搜集震害資料，分析滑坡地震變形破壞機(jī)理，可進(jìn)一步為我國公路工程抗震研究提供堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)資料。
　　為此，本文以青海省國道G

2、214線機(jī)場-囊謙-多普馬段、省道S308、S309線災(zāi)后重建項(xiàng)目為依托工程，采用了現(xiàn)場調(diào)研、理論分析、數(shù)值仿真試驗(yàn)等手段相結(jié)合的研究方法，重點(diǎn)研究討論研究區(qū)滑坡工程地質(zhì)特征、滑坡巖土強(qiáng)度參數(shù)的選擇及滑坡在靜力和地震作用過程中的變形失穩(wěn)機(jī)制等問題。
　　(1)玉樹地震地質(zhì)災(zāi)害的空間分布地層巖性、地質(zhì)構(gòu)造和地震烈度有極大關(guān)系。堆積層地區(qū)以堆積層滑坡為主，基巖裸露地區(qū)以巖石高邊坡病害為主，河漫灘地區(qū)在地震時(shí)常發(fā)生地基液化變形;受活動(dòng)斷

3、裂影響，道路兩側(cè)滑坡與高邊坡病害分布密集且集中;離宏觀震中越遠(yuǎn)，災(zāi)害數(shù)量明顯減少。
　　(2)根據(jù)研究區(qū)滑坡地質(zhì)結(jié)構(gòu)特征，建立了幾種典型的坡體結(jié)構(gòu)模型，并對(duì)其可能的變形破壞模式進(jìn)行了分析。在此基礎(chǔ)上進(jìn)一步建立滑坡穩(wěn)定性分析的計(jì)算模型，根據(jù)堆積層滑坡坡體結(jié)構(gòu)中是否存在軟弱粘土層，概括為無軟弱帶模型、單層軟弱帶模型和多層粘土模型三種地震滑坡穩(wěn)定性計(jì)算模型。
　　(3)對(duì)滑坡區(qū)的巖土試樣進(jìn)行了多種含水率下的強(qiáng)度試驗(yàn)研究，發(fā)現(xiàn)滑坡峰

4、殘強(qiáng)度相差很大，且不同含水量對(duì)滑坡強(qiáng)度參數(shù)的影響非常大。巖土動(dòng)強(qiáng)度參數(shù)研究發(fā)現(xiàn)強(qiáng)地震動(dòng)作用會(huì)造成滑坡體強(qiáng)度顯著降低。
　　(4)靜力條件下不同地層結(jié)構(gòu)的滑坡變形機(jī)制存在巨大差異。對(duì)于無軟弱帶模型，其變形機(jī)制是中部首先開始變形，然后向后緣牽引，并擠壓滑坡前緣，形成滑坡典型的三段式受力模式;對(duì)于單層軟弱帶模型，變形首先從中后部開始，擠壓滑坡前緣，形成推動(dòng)式滑坡;而雙層軟弱帶模型，滑坡首先從前部開始變形，然后牽引滑坡后緣，形成牽引式滑坡

5、。同時(shí)，滑坡質(zhì)點(diǎn)在巖性分界面處出現(xiàn)位移不連續(xù)，而成為滑坡的薄弱地帶。
　　(5)在地震作用過程中，滑坡體巖性分界面無位移間斷，即使對(duì)于單層和雙層軟弱帶模型，滑坡也沒有沿粘土層產(chǎn)生整體破壞。巖土強(qiáng)度參數(shù)對(duì)滑坡穩(wěn)定性影響研究發(fā)現(xiàn)巖土強(qiáng)度參數(shù)的減小會(huì)使滑坡前緣更加不穩(wěn)定，而滑坡后緣受到的影響較小。地震作用下一段時(shí)間后，滑坡前緣首先屈服失穩(wěn)，接著滑坡后緣開始出現(xiàn)拉裂破壞，隨之屈服范圍逐漸擴(kuò)大并產(chǎn)生坡面蠕動(dòng)滑移，當(dāng)?shù)卣鹱饔媒Y(jié)束時(shí)滑坡前緣坍塌

6、嚴(yán)重但滑坡整體處于穩(wěn)定狀態(tài)。隨著地震動(dòng)強(qiáng)度的增大，滑坡失穩(wěn)范圍也越大，且坡面運(yùn)動(dòng)更加強(qiáng)烈，這就是機(jī)場路滑坡群的地震變形失穩(wěn)機(jī)制。
　　(6)研究發(fā)現(xiàn)，滑坡靜力和地震動(dòng)力作用時(shí)屈服單元的位置、屈服面的形狀表現(xiàn)出極大的差異性，為解釋這一現(xiàn)象，文中提出了滑坡地震作用的“矢量無序機(jī)制”，它能夠比較合理的解釋靜力計(jì)算滑坡巖層界面和軟弱夾層上下出現(xiàn)位移間斷而成為滑坡的優(yōu)勢(shì)破壞面;但地震過程中層面或軟弱夾層的優(yōu)勢(shì)破壞效應(yīng)不明顯，同時(shí)也能夠解釋滑