玉樹地震作用下松散堆積層緩斜坡變形機制研究.pdf

1、青海省玉樹縣2010年4月14日發(fā)生7.1級地震，造成G214線玉樹機場至結古鎮(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)定性降低等對道路安全造成極大的威脅。目前，邊（滑）坡抗震穩(wěn)定性計算仍采用基于極限平衡理論的擬靜力法，缺乏系統(tǒng)完善的評價體系。開展公路邊（滑）坡震害調查，及時搜集震害資料，分析滑坡地震變形破壞機理，可進一步為我國公路工程抗震研究提供堅實的基礎資料。
　　為此，本文以青海省國道G

2、214線機場-囊謙-多普馬段、省道S308、S309線災后重建項目為依托工程，采用了現(xiàn)場調研、理論分析、數(shù)值仿真試驗等手段相結合的研究方法，重點研究討論研究區(qū)滑坡工程地質特征、滑坡巖土強度參數(shù)的選擇及滑坡在靜力和地震作用過程中的變形失穩(wěn)機制等問題。
　　(1)玉樹地震地質災害的空間分布地層巖性、地質構造和地震烈度有極大關系。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)在地震時常發(fā)生地基液化變形;受活動斷

3、裂影響，道路兩側滑坡與高邊坡病害分布密集且集中;離宏觀震中越遠，災害數(shù)量明顯減少。
　　(2)根據(jù)研究區(qū)滑坡地質結構特征，建立了幾種典型的坡體結構模型，并對其可能的變形破壞模式進行了分析。在此基礎上進一步建立滑坡穩(wěn)定性分析的計算模型，根據(jù)堆積層滑坡坡體結構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)定性計算模型。
　　(3)對滑坡區(qū)的巖土試樣進行了多種含水率下的強度試驗研究，發(fā)現(xiàn)滑坡峰

4、殘強度相差很大，且不同含水量對滑坡強度參數(shù)的影響非常大。巖土動強度參數(shù)研究發(fā)現(xiàn)強地震動作用會造成滑坡體強度顯著降低。
　　(4)靜力條件下不同地層結構的滑坡變形機制存在巨大差異。對于無軟弱帶模型，其變形機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，滑坡質點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。巖土強度參數(shù)對滑坡穩(wěn)定性影響研究發(fā)現(xiàn)巖土強度參數(shù)的減小會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大并產(chǎn)生坡面蠕動滑移，當?shù)卣鹱饔媒Y束時滑坡前緣坍塌

6、嚴重但滑坡整體處于穩(wěn)定狀態(tài)。隨著地震動強度的增大，滑坡失穩(wěn)范圍也越大，且坡面運動更加強烈，這就是機場路滑坡群的地震變形失穩(wěn)機制。
　　(6)研究發(fā)現(xiàn)，滑坡靜力和地震動力作用時屈服單元的位置、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“矢量無序機制”，它能夠比較合理的解釋靜力計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)勢破壞面;但地震過程中層面或軟弱夾層的優(yōu)勢破壞效應不明顯，同時也能夠解釋滑