G318西藏境内溜砂坡流水作用下失稳与运动机理

Yupu conuty to Ranwu county is 32km, where is a section of state road 318 in Tibet, there are 51 talus slopes of larger scale, among them 49 slopes are existing obvious mixed water and sand flow phenomenon. The geology disasters seriously affect the safe operation of the state road 318. Because of severe weather and environment, a longtime observation to talus slopes is difficult, leading to the study to the formation and movement of talus slopes is insufficient, so the treatment measures for them need completed. In this paper, the longtime observation, model test, numerical simulation and theoretical analysis methods are used to study the mechanism of talus slopes’ failure and movement under surface water. Some references for the theory of talus slope are provided and more proper and reliable treatment measures are put forward. The study results can provide guides for talus slope treatment in state road 318, Sichuan to Tibet railway and Yunnan to Tibet railway.

国道G318西藏境内玉普至然乌段溜沙坡32km集中了51处较大规模的溜砂坡地质灾害，其中49处存在明显的地表水作用，严重影响G318公路的安全营运。由于野外调查受恶劣天气和险恶环境等因素影响，长期持续观测较为困难，导致溜砂坡形成和搬运因素的认识不足，工程治理措施欠完备，治理效果不甚理想。本项目将采用野外长期观测调查、模型试验、数值模拟及理论分析方法，进一步深入研究溜沙坡在地表水作用下失稳与运动机理，丰富和完善溜砂坡的理论，以提出更为合理可靠的治理措施，为国道G318整治及川藏铁路、滇藏铁路的修建提供可靠的防治措施。

通过野外调查发现：溜砂坡在地表水作用下形成水砂流失稳、运动、堆积影响公路的安全畅通，且每年的经济损失达数十万元，然而水砂流研究仍然处于空白，导致溜砂坡的治理效果不佳，因此，很有必要对其进行系统研究。本课题运用野外采集溜砂坡相关数据，收集研究区域相关资料, 观测温度及降雨对溜砂坡的影响；然后利用模型试验研究溜砂坡在降雨或融雪形成地表水作用下溜砂坡的失稳和运动机理；再运用三维实体数值模拟，获取并验证溜砂坡在地表水作用之下的失稳及运动特征数据；最后计算分析力学特征、推导运动方程以及提出治理措施。研究得出：（1）根据野外调查，统计了灾害的类型、数量以及空间分布规律。（2）通过野外调查测试和室内样品测试，分别获取三类碎屑物质的物理性质、水理性质和力学性质等参数。（3）研究表明，溜砂坡的形成与西藏该区域独特地质及气候环境密切相关，在地震和降雨等作用下，其失稳运动模式为颗粒滚落和水砂流为主，分别堆积于坡脚和坡体表面。（4）利用信息熵、随机森林和灰色关联分析溜砂坡的失稳因素，得出溜砂坡失稳最主要的因素为降雨融雪、坡度、颗粒性质、地震、冻融作用、植被覆盖率。（5）通过模型试验、数值模拟以及理论计算，研究了溜砂坡在流水作用下的失稳机理及运动模式，有效补充了溜砂坡失稳破坏的机理以及运动机理。（6）根据溜砂坡的特征、搬运方式、规模大小以及当地的气象、环境等特征提出采用起伏状SNS渗水保水主动防护网+沙棘护坡的治理新方法。该防治措施还可以用于高原相同条件的坡面流整治及边坡的绿化。