三峡库区大型滑坡发育机理

体积超过1×10^7m^3的大型滑坡是三峡库区主要地质灾害,其发育机理包括形成机理和诱发机理两方面。通过大量现场调查和观测,运用地貌学方法,揭示了三峡库区大型滑坡在地质历史时期的3种形成机理即危岩链式崩落、泥石流堆积和地震,所占比例分别约为70％、10％和20％;发现存在于斜坡表面的大量危岩链式崩落堆积物是形成大型滑坡的基本条件,滑坡类型主要属于堆积层滑坡,而地震作用主要形成基岩滑坡。通过大量室内土工试验和模型试验,揭示了滑坡目前的3种诱发机理即降雨软化滑坡土体、坡顶加载和坡脚切割或工程弃渣堆积等人类工程活动、库水位变化和滑坡体周期性浸泡等;其中前两类诱发机理主要出现在175m水位以上大量城镇、交通干线及移民等工程建设区段,后一类诱发机理出现在库水位变动带内;位于库水位变动带的大型滑坡,滑坡土体被库水周期性浸泡,强度非线性衰减,同时,库水位降落期间在滑坡体内产生较大的渗透力,两者耦合作用、加速了库岸滑坡的变形与破坏过程。以上研究成果基本概括了三峡库区大型滑坡的主要发育机理。     

新、现代构造应力场对三峡库区危岩发育宏观的作用

文章基于前人对库区新、现代构造应力场的研究,表明新、现代构造应力场最大水平向主压应力方向大体为NE-SW42;通过对库区内3个典型地区近400个危岩体主控裂隙面的研究,从区域内危岩体积、个数两个方面来揭示危岩体发育主控裂隙面走向的关系。结合库区新、现代构造应力场的特点和危岩体发育主控裂隙面走向的关系,运用莫尔-库仑强度准则,揭示危岩体发育与新、现代构造应力场的宏观规律。研究表明：库区危岩的发育不是随机的,而与构造应力场关系密切,其主控裂隙面受构造应力场控制。在此基础上,可以判定库区危岩主控裂隙面的宏观走向,这对区域危岩防治具有重要意义。     

三峡库区龚家方2号斜坡破坏过程离散元数值模拟

以2008年11月三峡库区龚家方2号斜坡破坏问题为基础,采用离散元软件PFC2D对此斜坡进行模拟,模拟结果表明,三峡水库蓄水后,斜坡上覆崩坡积层会沿着岩土分界面向下滑动;整个滑动过程可以分为底端变形、上段及中段垮塌、整体滑动、固化稳定等4个阶段,其中底端变形形成的“鼓包”是否破裂是斜坡启动的关键;斜坡的滑动速度在初始阶段速度会迅速增大,之后缓慢减小,直至稳定。将模拟结果与观测资料对比分析,与实际破坏情况一致,说明二维离散元软件PFC2D能够较好的模拟三峡库区龚家方2号斜坡破坏过程。
     

库岸滑坡破坏模式识别方法研究———以三峡水库青石滑坡为例

青石滑坡是三峡水库岸坡消落带典型的崩坡积层滑坡,基于现场调查和工程勘察分析了三峡水库蓄水运行期间青石滑坡的变形与破坏特征;将滑动面位于175m水位以上的部分假定为弹性介质,位于145~175m之间的部分假定为应变软化介质,提出了两种介质材料的本构模型;通过对滑坡滑动面弹性应变能、滑坡重力势能和地下水渗透势能的计算,采用突变理论建立了滑坡破坏模式判别指标,据此可将滑坡破坏模式分为缓动型和剧动型两类。计算结果表明,青石滑坡在水库运行期间的破坏模式属于缓动型,与实情相符。研究成果对于探索三峡水库岸坡滑坡灾害的形成机制及其减灾具有积极意义。
     

重庆市合川区磨子岩危岩形成过程有限元数值模拟

重庆市合川区磨子岩危岩3个独立危岩W1～W3中，W2 危岩方量最大，岩性齐全，选取 W2 危岩为研究对象，对它的形成过程进行数值模拟。模拟结果表明，随着采空范围的扩大，陡崖内部各点应力应变增大。模型所示开采条件下，陡崖 X 方向的最大位移达到 0.203 6 m，最大应力为 7.75 MPa，陡崖顶部和采空区上方围岩应力应变变化明显，形成一个临空面附近的应力应变变化集中区；危岩体内部各点应力应变逐渐增大，后部裂缝扩展并贯通成主控结构面，岩体内部各点位移增至 7.091×10-3～19.339×10-3m，应力增至为-1.28～1.73 MPa。数值模拟结果对认识该地采矿活动下危岩的变形破坏特性有积极意义。
     

三峡水库岸坡崩坡堆积物力学特性数值试验研究

基于三峡水库崩坡堆积物岸坡变形破坏问题,采用三维离散元软件 PFC3D ,建立了崩坡堆积层土石混合体大型三轴剪切试验模型,并对含石量分别为 0% , 20% , 40% , 60% , 80% 和 100% 以及截面尺寸分别为 60cm×30cm , 65cm×32.5cm , 70cm×35cm , 75cm×37.5cm 和 80cm×40cm 的试样进行剪切破坏模拟。结果表明:土石混合体粘聚力随着含石量的增加而减小,近似呈线性关系。内摩擦角在含石量小于 40% 时,几乎不变;当含石量大于 40% 且小于 60% 时,内摩擦角处于过渡阶段,开始增大,且增大程度越来越快;当含石量大于 60% 时,内摩擦角急剧增加。同一含石量试样的粘聚力随着试样尺寸的增大而逐渐减小,且减小程度在含石量 40% 左右达到最大。随着试样尺寸的增大,含石量为 0%的试样内摩擦角几乎不变;20% , 40% 和 60% 含石量的试样内摩擦角减小; 80% , 100% 含石量的试样内摩擦角增大。崩坡堆积物试样破坏在“低含高围”情况下时出现“剪涨”现象,在“高含低围”情况下出现“剪缩”现象。研究认为 PFC3D 程序可以较好地研究水库崩坡堆积层的力学特性。
     

三峡库区类土质岸坡破坏机制研究——以巫山县江东寺岸坡为例

2015年6月24日，重庆市巫山县发生江东寺岸坡垮塌事件，造成人员伤亡、财产损失，社会影响较大。针对江东寺类土质岸坡垮塌事件，介绍了岸坡灾情，解译了江东寺滑坡破坏的库水位上升浸泡软化、库水位下降渗流驱动力、降雨入渗劣化等3个诱发机制。结果显示：库水位上升浸泡软化降低了滑体、滑面物理力学参数，在岸坡坡脚形成软化区；库水位下降渗流驱动力增加了顺坡向的下滑力；降雨入渗进一步降低滑体、滑面物理力学参数，增大渗透力和浮托力。3种诱发机制的联合作用是导致江东寺岸坡垮塌的原因。采用PFC2D对江东寺岸坡进行数值模拟发现，库水位上升对类土质土体具有劣化作用；145 m水位处的滑坡破坏运动速度最大，达0.59 m·s-1，岸坡破坏具有突发性。数值模拟破坏过程与现场监测数据吻合。
     

三峡库区消落带滑坡灾害引发生态环境问题的研究进展

【目的】分析三峡库区消落带滑坡灾害形成机制、崩解特性和破坏机理以及土壤污染问题研究现状的分析，指出当前研究的不足并提出展望性建议。【方法】查阅相关文献，分析当前研究进展与趋势。【结果】三峡库区岸坡经库水位升降、降雨或长期风化作用形成层状碎裂岩体结构；库水位在消落带之间反复升降，消落带泥岩处于周期性“干湿”交替环境中，泥岩内部部分可溶物质溶解，胶结作用降低，裂隙逐渐扩展，导致崩解；在库水位变化过程中，滑坡体涉及饱和-非饱和的相互转化过程，进而影响滑坡岩土体强度、局部孔隙水压力，最终引发滑坡灾害；消落带滑坡灾害引发了坡内土壤重金属含量总体呈现库区上游及下游较高、库区中游较低的空间格局，土壤处于轻度污染等级，进而促使消落带区域内土壤有机污染对库区下游生态环境具有潜在的生态风险；消落带植物的种类因水位的涨落而出现较大幅度的降低，其中草本植物占极大优势。【结论】三峡库区消落带滑坡灾害研究不够系统，对滑坡形成机制、崩解特性和破坏机理还需进一步研究；消落带土壤的侵蚀、理化性质的变化与地质灾害的关联性研究不充分；消落带滑坡区域内导致的土壤污染的研究多为现状调查，早期研究未形成权威可靠的参考背景值，导致土壤污染评价的依据不够充分；区域内土壤污染物迁移转化规律研究不够完善；除常规污染物外，对其他非常规污染物关注度不够；区域内植物群落变化的研究多数仅停留在变化特征描述上，未对形成机制开展深入探讨。     

石漠化地区乔木种植基盘技术研究

中国是世界范围内石漠化最严重的国家之一,植被恢复是治理石漠化灾害的根本途径,而重建石漠化地区乔木-灌木-草本生态系统是一项全球性的环境科学问题。着眼于灰岩地区岩体裂隙发育且裂隙内地下水较丰富的地质环境条件,遵循从“乔木→灌木→草本”的石漠化地区生态系统重建思路,提出了“一个基盘一棵树”的乔木树种栽种原则,研发了乔木种植基盘技术。乔木种植基盘包括基盘母体、汲湿根和防蒸发盖三部分,其中基盘母体和汲湿根内填充有保水性营养土,通过试验遴选出了营养土的组成成分并得到优化配合比。给出了基盘技术的现场应用方法。该技术能保障基盘内所栽种乔木树苗的早期成活和后期可持续生长,特别是汲湿根是乔木树苗根系深入岩体并可持续吸收裂隙水的良好通道。研究结果表明,该技术实用性强,为有效解决石漠化地区植被恢复问题找到了一条新路径。