许强：水对斜坡稳定性的的影响

成都理工大学地质灾害防治与地质环境保护国家重点实验室2012年04月13日报告人：许强2012年贵州讲座水对斜坡稳定性的影响突发性地质灾害的触发因素地震降雨冻融重力人类活动18%41%8%12%21%从工程地质和岩土力学的角度讲，地下水对滑坡灾害的作用可分为三大类：(1)力学作用:孔隙水压力效应、浮托效应(有效应力)、动水(渗透)压力效应、饱水加载效应。(2)物理作用:软化效应、润滑、泥化作用及结合水的强化作用;淘蚀、侧蚀作用。(3)化学作用:离子交换、溶解、水化、水解、溶蚀及氧化还原等。水对斜坡稳定性的影响从力学角度讲，地下水诱发滑坡灾害主要出现在地下水位发生突变的时候，而诱使地下水位发生突变的外因一般是集中降雨、大型水域(如水库)地表水位的骤然变化、以及高山区冰雪融化。(1)降雨(2)库水位变动(3)冰雪融化1.地下水的力学作用时间滑坡基本情况资料来源1981年6月特大暴雨共发生6万余处滑坡灾害，基岩滑坡多发生在侏罗系和白垩系的红层中王兰生等,王少东1989年7月特大暴雨红层中发育了大量的滑坡，仅大竹、武胜、垫江等县就发生几万处滑坡，体积在万立方米以上的三百多处孔纪名，陈自生1998年特大暴雨在长江流域诱发数千处滑坡灾害，在四川盆地也有数百处地质灾害发生相关专业队伍调查报告2007年特大暴雨在达州、巴中、渠县等地发生了数百处滑坡灾害，近达县境内就发生了20余处大型滑坡，最具代表性的有青宁乡岩门村滑坡、嘎云村特大型滑坡。核工业137队现场调查报告；许强等2011年9.16-9.20巴中特大暴雨在巴中市的南江县、通江县和平昌县发生群发性滑坡，近南江县新增滑坡1162处604地质队现场调查在四川盆地，主要由近水平砂泥岩互层组成的红层地区，上世纪80年代以来特大暴雨诱发了数以万计的滑坡，(1)松散堆积层滑坡：降雨入渗坡体到达潜水面经历了一个非饱和到饱和的过程，在这个过程中由于重度、动水压力及孔隙水压力等的变化，从而导致斜坡稳定性发生变化；(孔隙介质-体力)。(2)基岩滑坡：集中高强度暴雨灌入坡体裂缝和滑带后，对坡体产生强大的侧推力和扬压力(裂隙介质-边界力)。降雨诱发滑坡非饱和：固-液-汽相饱和：固-液相基质吸力变化；地下水位变化(土体重度、受力等)；软化效应的变化；1.1降雨诱发松散堆积层滑坡24481.040240.991.031.021.011.00稳定性系数0降雨2401.061.05时间（小时）1681447296120144降雨停止以后487296120非饱和非饱和饱和(I)描述了降雨过程中斜坡稳定性的动态变化过程;(II)解释了降雨型滑坡的滞后效应。1.1降雨诱发松散堆积层滑坡1.2降雨诱发基岩滑坡降雨诱发基岩滑坡平面单面滑动空间楔形块状滑动近水平岩层平推式滑坡基本对称楔形块状滑坡非对称楔形块状滑坡顺层滑坡板梁状平推式滑坡单级平推式滑坡多级平推式滑坡平缓岩层顺层滑坡常规顺层滑坡非对称I型滑坡非对称II型滑坡10°20°~50°10°-20°20°-50°10°平面单面滑动平推式滑坡板梁状平推式滑坡(10°)单级平推式滑坡(10°)多级平推式滑坡(10°)平面单面滑动顺层滑坡平缓顺层基岩滑坡(10°~20°)平缓顺层土质滑坡(10°~20°)常规顺层滑坡(20°~50°)空间楔形块状滑动基本对称楔形块状滑坡非对称楔形块状滑坡I型II型1.2.1降雨诱发基岩滑坡类型1：平推式滑坡在我国特别是在三峡库区和四川盆地普遍存在一类十分特殊的滑坡，这种类型的滑坡多发育于近水平砂、泥岩互层的岩体中，岩层倾角一般仅3°～10°，如三峡库区的万州和平广场滑坡群、重庆巴南麻柳嘴滑坡群、四川省冯店垮梁子滑坡、宣汉县天台乡滑坡。由于该类滑坡滑面近于水平，常在暴雨期间，受岩体裂缝中充水的静水压力和沿滑移面扬压力的联合作用而被水平推出，故称其为平推式滑坡。南江县大河中学(1)板梁状平推式滑坡南江县大河中学南江县兴马中学南江县兴马中学南江县兴马中学南江县兴马中学南江县大河兴马中学南江县大河兴马中学(1)板梁状平推式滑坡(1)斜坡主体为厚层—巨厚层较完整砂岩，底部一般为泥岩——岩性条件；(2)坡角陡直，发育一组平行坡面的结构面——斜坡结构条件；(3)外层结构面具有一定的张开度，但两侧基本处于封闭状态——汇水条件;(4)强暴雨——促发条件;板梁状砂岩平推式滑坡的形成条件？南江县大河兴马中学南江县大河兴马中学拉陷槽推测滑面(2)单级平推式滑坡成－南高速公路冯店垮梁子滑坡滑坡宽约1100m，纵长约360m~390m，滑体平均厚度50m，最大厚度约90m，面积约0.51km2，体积约2550万m3。基岩陡崖I区II区III区基岩陡崖1949年、1981年的强降雨导致两次大规模的平推式滑动3.5垮梁子勘查结论3、拉陷槽发育特征拉陷槽I拉陷槽II滑坡南半侧（III区）拉陷槽发育特征3.5垮梁子勘查结论3、拉陷槽发育特征拉陷槽I拉陷槽II滑坡北半侧（I区）拉陷槽发育特征HP1HP2BX1LH2HP3LH1LQ1剪出口HP1溜滑体滑坡I区地表变形特征LH2HP2HP3BX2BX2隆起滑坡II区南侧地表变形特征BT1隆起I区典型剖面II区典型剖面冯店垮梁子滑坡深部位移监测成果•汛期平推式滑动:1949年20~30m;1981年10m•非汛期蠕滑变形:60年10~20m斜坡变形的时间效应与力学条件：tS稳定蠕变非稳定蠕变渐变型突发型ffc：长期强度：c流变下限：f峰值强度不同滑坡的变形特点颗粒间(内)的微破裂颗粒的“流动”万州和平广场滑坡安乐寺草街子枇杷坪太白岩吊岩坪五桥区陈家坝和平广场苎溪河龙宝区天城区长江万州滑坡群长江駙马乡关塘口后缘裂谷宽约20～30m，深约10～15m，山脊处达40m左右。谷底被堆积物充填，无积水。云阳裂口山滑坡(1)快速滑动、自行制动。(2)单级平推式滑坡发生滑动后，滑坡后部常留下一个明显的拉陷槽或孤立山脊。(3)前缘带状出水和湿地；(4)古老的平推式滑坡拉陷槽内可能出现不同时代的多层堆积。单级平推式滑坡的主要特征清江后缘拉裂槽东耳沟湖北省恩施市新塘滑坡(灰岩)余家河沟麻柳树沟凉水井沟大河沟(3)多级平推式滑坡•滑坡原岩：顺倾侏罗系遂宁组J2s泥岩、砂岩互层，倾角5º~8º•顺坡向长：950～1200m•横向宽：1400～1600m•滑体厚度：平均23m•滑坡区面积:1.2km2•体积：2500×104m3•剪出口高于原河床：45~64m宣汉天台乡滑坡基本特征（1）滑坡过程持续时间长：滑体前部“滑块”首先平推滑出，然后滑动逐渐向后部和两侧扩展，整个滑动过程从9月5日15:00持续到23:30约8个半小时。（2）槽脊相间地貌显著：滑坡发生后，后部留下明显的拉陷槽，最大宽度超过50m。中后部“槽脊相间”的地貌明显。（3）分块滑动：滑坡发生后，在滑体上可数出近50个次级滑块。这些滑块其速度、方向差异性较大。总体显示出：前部主滑体滑动后，“牵引”后部和两侧滑动的特点。宣汉天台乡滑坡变形特征后缘拉陷槽槽脊相间的地形滑移约140m约6m高擎天柱滑坡体上房屋的水泥地坪滑坡南侧陡壁次级滑动形成的陡壁滑坡前缘滑坡后缘陡壁分块解体宣汉天台乡滑坡变形特征多级平推式滑坡成因机制(4)平推式滑坡成因的物理模拟槽内注水将滑面倾角依次固定在3o、5o、6o、7o、8o、9o和10o，进行试验滑面倾角为3o，滑前照片滑面倾角为3o，滑后照片(4)平推式滑坡成因的物理模拟倾角（o）摩擦角（o）容重KN/m3模型尺寸临界水头高度位移(cm)长度(m)滑体后缘高(m)实测值(cm)计算值(cm)012.820.81.00.5－－－312.820.81.00.537.239.636.5512.820.81.00.535.934.499.7612.820.81.00.531.131.6711.0712.820.81.00.529.028.6514.7812.820.81.00.526.825.3712.2912.820.81.00.516.521.7413.31012.820.81.00.513.017.6623.3(4)平推式滑坡成因的物理模拟2/122]sincos8[cos21tgWtgLhwcr0.005.0010.0015.0020.0025.0030.0035.0040.0045.00234567891011滑面倾角（o）临界水头高度（cm）实测值计算值倾角（o）摩擦角（o）容重KN/m3模型尺寸临界水头高度位移(cm)长度(m)滑体后缘高(m)实测值(cm)计算值(cm)012.820.81.50.5－－－312.820.81.50.547.8045.603.2512.820.81.50.540.0039.454.8612.820.81.50.536.5036.097712.820.81.50.530.5032.509.4812.820.81.50.527.0028.608.3912.820.81.50.518.8024.339.11012.820.81.50.515.2019.54120.005.0010.0015.0020.0025.0030.0035.0040.0045.0050.00234567891011滑面倾角（o）临界水头高度（cm）实测值计算值(4)平推式滑坡成因的物理模拟滑面倾角为3o的平推式滑坡变形的变形破坏过程(4)平推式滑坡成因的数值模拟滑面倾角为－3o的平推式滑坡变形的变形破坏过程(4)平推式滑坡成因的数值模拟在反倾岩层中，只要具备一定的地质条件、临空条件和降雨条件等，也可发生平推式滑坡。数值模拟和启动判据公式计算所得临界水头高度对比表倾角o摩擦角（o）容重KN/m3临界水头高度数值模拟计算值（m）启动判据（式4.8）计算值(m)－312.020.020.1519.82012.020.016.1215.88312.020.013.7013.49512.020.012.8011.49712.020.09.019.340.004.008.0012.0016.0020.0024.00-4-3-2-1012345678滑面倾角（o）临界水头高度（cm）数值模拟计算值启动判据公式计算值(4)平推式滑坡成因的数值模拟滑面倾角为3o时，不同滑带土内摩擦角时的临界水头高度值表倾角（o）摩擦角（o）临界水头高度数值模拟计算值（m）启动判据（式4.8）计算值(m)37.09.69.218.010.610.269.011.511.1910.012.312.0211.012.912.7812.013.713.4913.014.014.1514.014.914.7715.015.315.3516.015.915.9002468101214161856789101112131415161718滑带土内摩擦角（o）临界水头高度（m）数值模拟计算值启动判据公式计算值(4)平推式滑坡成因的数值模拟(1)板梁状砂岩平推式滑坡的治理措施？(6)平推式滑坡防治措施(2)单级平推式(古)滑坡的治理措施？南阳碥滑坡地表截排水工程布置图(2)单级平推式(古)滑坡的治理措施？(3)多级平推式(新)滑坡的治理措施？坡面平整场地平整南侧排水廊道A段B段C段地表截排水系统＋地下排水廊道地下排水廊道垂直排水孔1.2.2平缓岩层顺层滑坡石龙河后缘拉陷区滑坡中部整体推移区滑坡前缘垮塌区2010.7南江牛马场滑坡南江将营村滑坡(2011.9.16)南江县将营村滑坡(2011.9.16)南江将营村滑坡(2011.9.16)南江顺层土质滑坡(2011.9.16)南江顺层土质滑坡(2011.9.16)川东北红层单斜山体成为潜在滑坡区川东北红层单斜山体成为潜在滑坡区1.2.3楔形块状滑坡：基本对称楔形块状滑坡2010年7月19日重庆城口滑坡2010年7月19日重庆城口滑坡2010年7月19日重庆城口滑坡2010年7月19日重庆城口滑坡2010年6月14日康定金汤河金平水电站滑坡，23人死亡2010年6月14日康定金汤河金