降雨诱发球状风化花岗岩边坡地质灾害的机理研究

降雨诱发球状风化花岗岩边坡地质灾害在福建等滨海丘陵地区发育广泛，由于台风肆虐和当地交通建设快速推进，球状风化层开挖裸露并经降雨触发形成坍塌、崩塌、滑坡、滚石、落石和冲刷等地质灾害，危害严重。本项目拟在对花岗岩球状风化及相关地质灾害发育规律、类型等调查研究和统计分析基础上，采用地质雷达和瑞雷波物探手段，结合地质调绘、钻孔勘探和开挖印证，探明球状风化花岗岩边坡风化分带，风化球分布和地下水状态，揭示典型病害体坡体结构，并形成一套针对此类边坡的综合勘探技术。进而现场采集中小型风化球体和残积土体制作室内小比例病害模型，开展降雨诱发球状风化花岗岩边坡地质灾害室内模型试验研究；同时采用PFC颗粒流程序开展相应数值仿真模拟研究；通过模型与模拟研究中对应力场、位移场、渗流场和破坏形态演化规律的监测、分析与印证，揭示降雨诱发球状风化花岗岩边坡地质灾害的触发机制与破坏机理，为该地区防灾减灾工作提供理论依据。

降雨诱发球状风化花岗岩边坡地质灾害在福建等滨海丘陵地区发育广泛，由于台风肆虐和当地交通建设快速推进，球状风化地层开挖裸露并经降雨触发形成极为严重的边坡地质灾害。本项目历时三年，调查研究并跟踪咨询了研究区内球状风化花岗岩边坡的地质灾害点、国省道和高速公路的路堑边坡点40余个，探讨了球状不均匀风化现象的形成原因、分布特征及发育规律，选取典型实例总结了该类地层产生滚石、滑坡和崩塌等三类主要地质灾害的变形破坏特征，并概化工程地质模型，为研究其灾害触发机理奠定基础。首先，采用地质调查、统计评估、理论分析、模型试验、数值仿真和案例剖析等方法总结了球状风化滚石的运动轨迹及影响规律，发展了一套综合室内模型试验、PFC数值模拟和RockFall统计评估确定计算参数的方法，结合两个典型案例，总结采用坡形坡率改造、缓冲平台设置、主被动拦挡和危险源分解等方法处理滚石灾害的对策；其次，依托漳州某典型球状风化花岗岩路堑边坡滑坡处治实例，采用颗粒流数值模拟阐明开挖、地震和渗流等三种扰动工况作用下边坡变形演化、坡体位移直至滚石抛射的渐进破坏机理；再次，依托研究区花岗岩风化壳边坡崩岗实例剖析，通过三轴实验与数值试验结果对比，获得与宏观参数相匹配的颗粒流模拟所需细观参数，建立崩岗坡体模型，模拟不同降雨强度下崩岗坡体渐进性破坏过程。最终，将上述研究成果拓展到南厦高速公路某类土质边坡滑坡的渗流稳定性分析，东南沿海铁路某锚固路堑边坡在地震和列车动荷载作用下的稳态评估等案例研究；以及解决了位于侵入花岗岩和变质砂岩接触带内，福建省挖方最高达140m的龙岩双永高速公路K227滑坡稳定性评价及灾害治理，初步建立了复杂路堑高边坡全寿命周期风险评估及风险调控的理论框架，为闽东南球状风化花岗岩边坡地质灾害防治提供理论依据。