降雨和爆破反复作用下高边坡缓倾软弱夹层的流变特性及其致滑机理研究

Influenced by the static-load rheological effect and disturbance factors like rainfall and blast, high slopes are prone to generate rheological deformation and sliding failure along the gently-inclined soft interlayers, thus resulting in lots of landslide disasters. Focused on the typical gently-inclined soft interlayers in Jinding and Esheng open-pit high slopes in Sichuan province, a series of shear rheological tests, under the simulated rainfall and blast conditions, will be conducted to reveal the rheological properties and nonlinear failure process of the soft interlayers and set up new rheological models and parameters under the influence of rainfall and blast effects；based on the indoor rheological models and parameters, homotopy evolutionary neural network displacement inverse-analysis method will be used to produce the field rheological models and parameters of soft interlayers；based on the research of continuous update of models and parameters, the 3-D finite difference integrated analysis algorithm will be proposed；based on the calculation and analysis of the rheological properties and comparison with the field monitoring displacements and failures, various methods will be used to compare and analyze the results, revealing the mechanism that how rheological characteristics induce landslides. The results of the research will provide a key support to the assessment、prediction and control of the vast high slopes with similar conditions.

在静载流变效应和降雨、爆破等扰动作用下，高边坡易沿缓倾软弱夹层发生流变变形滑动破坏，造成大量的滑坡灾害。研究这种特殊的流变性及其致滑机理具有十分重要的意义。本项目以具有代表性的四川金顶和峨胜矿山高边坡缓倾软弱夹层为研究对象，通过一系列模拟降雨和爆破振动作用下的剪切流变试验，揭示该类夹层的流变特性与非线性破坏演化规律，建立降雨和爆破作用下的新流变模型与参数；以同伦进化神经网络位移反分析方法为桥梁，以室内软弱夹层流变模型和参数为基础，反演得到现场高边坡缓倾软弱夹层的流变模型和参数；研究模型和参数不断更新的方法，提出降雨和爆破振动作用下高边坡缓倾软弱夹层长期稳定性的三维有限差分集成分析方法；对研究对象进行流变计算分析，并与现场监测位移和各类破坏迹象相验证，运用多种方法进行对比研究，揭示其流变特性对高边坡的致滑机理。研究成果对大量该类高边坡长期稳定性的评价、预测与控制提供重要支持。

在静载流变效应和降雨、爆破等扰动作用下，高边坡易沿缓倾软弱夹层发生流变变形滑动破坏，造成大量的滑坡灾害，研究这种特殊的流变性及其致滑机理具有十分重要的意义。本项目以具有代表性的四川金顶和峨胜矿山高边坡缓倾软弱夹层为研究对象，通过一系列模拟降雨和爆破振动作用下的剪切流变试验，揭示该类夹层的流变特性与非线性破坏演化规律，建立降雨和爆破作用下的新流变模型与参数；以同伦进化神经网络位移反分析方法为桥梁，以室内软弱夹层流变模型和参数为基础，反演得到现场高边坡缓倾软弱夹层的流变模型和参数；研究模型和参数不断更新的方法，提出降雨和爆破振动作用下高边坡缓倾软弱夹层长期稳定性的三维有限差分集成分析方法；对研究对象进行流变计算分析，并与现场监测位移和各类破坏迹象相验证，运用多种方法进行对比研究，揭示其流变特性对高边坡的致滑机理。研究成果对大量该类高边坡长期稳定性的评价、预测与控制提供重要支持。.1）开展了含缓倾软弱夹层矿山高边坡的工程地质分析与现场试验研究；.2）研发了降雨渗流与爆破振动耦合模拟软岩剪切流变试验系统；.3）开展了降雨和爆破作用下二叠系炭质泥页岩软弱夹层、砂岩流变剪切试验研究，获得了炭质泥页岩，砂岩的流变特性与非线性破坏演化规律；.4）开展了爆破振动对高边坡稳定性研究，得到了优化的爆破参数；.5）开展了层状岩体裂隙网络渗流模型试验研究，揭示了降雨渗流对边坡稳定性的影响；.6）建立了降雨和爆破作用下二叠系含炭质泥页岩的MPSD非线性流变损伤本构模型；.7）提出了基于H-B准则的岩石流变力学参数向岩体流变力学参数过渡方法；.8）开展了有限差分数值仿真计算模型的研究，提出了降雨和爆破作用下高边坡缓倾软弱夹层长期稳定性的三维有限差分集成分析方法；.9）提出了矿山高边坡参数预测的RF-PSO混合位移反分析辨识方法；.10）进行了基于C++语言的MPSD非线性流变损伤本构模型二次开发研究；.11）以四川金顶和峨胜矿山缓倾软弱夹层高边坡为研究对象进行降雨与爆破作用下的长期流变计算，揭示了降雨和爆破反复作用下边坡流变致滑机理；.12）考虑缓倾软弱夹层的流变力学开展了矿山高边坡坡态控制参数优化与边坡稳定性预测的初步研究。