陡倾顺层斜坡动力失稳机理研究

The steep-dipping angle bedded rock slopes have time dependent behavior of deformation, called as slip-bending, which has a long time of geological process. The investigation report of landslides triggered by the Wenchuan Earthquake indicates that the process could be shortened greatly in the seismic condition while deformation occurs in this kind of rock slope. Study on the mechanism of deformation and disruption under seismic load, and ensure the location of potential slidesurface in rock slope, therefore, appear to be of great significance for mitigating geological disaster in strong ground motion zone. Based on the previous studies, this research takes landslides with steep-dipping angle bedded in the earthquake area as example, to establish two kinds of geological model with weak rock and hard rock. Combined centrifuge shaking table testing with DEM numerical simulation by different seismic load, this study contains process of crack surface under different slope and dip angle in slope with weak rock and hard rock, and slope stability influenced by seismic wave, and relations between process of crack surface and seismic wave, dip angle, and slope gradient. At last, the identification index and criterion,respectively, will be put forward in this study.

陡倾顺层斜坡一般情况下产生时效变形特点的滑移-弯曲变形，其变形往往要经历长期的地质过程。汶川地震诱发滑坡调查结果表明，地震条件下陡倾顺层斜坡中这类变形的发展过程极大缩短。因此研究地震荷载作用下陡倾顺层斜坡变形破坏机理，确定潜在滑动面位置对于强震区地质灾害防治具有重要意义。本课题以汶川地震灾区陡倾顺层滑坡为典型案例，根据前期研究结果，建立软岩和硬岩两类斜坡地质模型，通过离心机振动台实验结合离散元数值模拟，研究不同地震荷载作用下，软岩和硬岩陡倾顺层斜坡在不同坡度、不同岩层倾角条件下斜坡内破裂面的发展过程，研究地震波对陡倾顺层斜坡稳定性，建立不同岩性和结构特征斜坡岩体破裂面发展与地震波、岩层倾角、坡度之间的关系，建立相应的识别指标和判据。

一般说来，陡倾顺层边坡的整体稳定性较中缓倾角顺层边坡要好。但在对5.12汶川地震诱发的地质灾害的调查中发现，存在大量的陡倾顺层斜坡整体失稳的现象，且其失稳模式也存在较大差别，唐家山滑坡、肖家桥滑坡和干磨坊1号滑坡失稳以整体滑移-弯曲式为主，其滑坡后壁存在光面陡壁；而干磨坊2号滑坡和天池乡滑坡主要有中至厚层的灰岩组成，其失稳主要在斜坡的顶部一定范围，其失稳主要是坡体顶部的崩落或者抛射为主。从这些事例可看出，陡倾顺层斜坡中滑移-弯曲-剪断或局部倾倒的失稳模式和稳定性评价方法，难以用于评价强震条件下的变形破坏机理和稳定性，需要开展进一步深入研究。.本课题针对汶川地震区典型陡倾顺层失稳斜坡特征进行了补充调查，在此基础上，依据其边界条件、影响因素，抽象出概念模型；同时考虑重力和地震力的双重作用，推导了地震条件下陡倾顺层斜坡的力与变形之间的关系，建立了地震作用下的陡倾顺层斜坡的本构方程和失稳判据。并以此为基础开展了陡倾顺层斜坡动力失稳的离心振动模拟研究，并结合三维离散元数值仿真，研究了不同离心环境和地震动力条件下的加速度、速度动力响应，以及斜坡体宏观破坏面的演化过程。.在相同的水平地震荷载下，含有不同坡体结构的陡倾顺层斜坡虽然在坡脚处均发生锁固段剪切滑移失稳，但是其上部结构的地震破坏模式却差别较大。在坡顶处层状硬岩较易发生坡顶抛出现象，含软弱夹层边坡则易沿着软弱带发生顺层滑移，软硬互层60°斜坡则易发生滑移-弯曲现象，而软硬互层80°斜坡则易在坡体上部发生倾倒变形现象和坡表局部崩塌。当不同形式的地震波作用于陡倾顺层斜坡时，低频窄带单峰地震波主要引起坡体浅层破坏，而低频宽带双峰波则可引起坡体发生深层滑移破坏和坡顶抛出现象。.通过以上研究，最终建立适用于强震区陡倾顺层斜坡的力学模型，获取该类斜坡的动力响应规律，并进一步认识其动力失稳机理。为评价和预测陡倾顺层斜坡稳定性和破坏模式提供一定科学依据。