暴雨过程滑坡变形动态模型分析

通过滑坡案例调查，分析暴雨型滑坡发育特征，探讨降雨诱发滑坡机理。基于降雨过程、坡体地下水位和滑坡变形的同步实时监测资料，揭示降雨与滑坡位移的量化关系，探讨不同地质环境条件下滑坡变形破坏与坡体地下水位及降雨过程的关系。深化认识地下水管道渗流系统边坡稳定性的影响机理，建立边坡工程活动过程的变形动态分析方法，完善滑坡变形破坏监测技术。通过理论分析和模型试验，分析研究了降雨冲刷与渗透过程对非饱和碎石土边坡作用，揭示了边坡侵蚀破坏的机制过程。探讨了坡体结构对降雨诱发滑坡的影响，揭示了坡体中隔水层对边坡稳定性的影响方式，分析了承压水对平推式滑坡的作用方式，阐述了受承压水作用边坡孔压时空分布规律及其对坡体稳定性的影响，提出了考虑承压水作用区间的平推式滑坡启动判据。基于地下水位变化会引起滑坡下滑推力改变的认识，通过研究坡体表面位移与地下水位之间的联系，建立了实测滑坡位移变化加速度与根据地下水位变化引起滑坡推力变化的计算标称加速度的向量自回归模型，用于滑坡位移预测。考虑到降雨与地下水位的相关性，建立了降雨-地下水位关系的多因素时间序列分析模型，提供了利用降雨数据判断地下水位变化趋势的算法。 2100433B

随着人类对生活空间不断拓展，滑坡灾害日益严重地威胁着生命财产安全，减轻滑坡灾害、预报滑坡变形动态成了现在关注的重点。当前的滑坡预报多依托位移-时间关系曲线，据此建立的滑坡动态预测模型只适用于环境因素相对稳定的特殊条件。滑坡的发生往往取决于某些动态因素，而水在滑坡变形破坏过程中作用极大，它虽不是斜坡变形破坏的本质特征参数，却是诱发滑坡的主要因素。本项目通过台风暴雨型滑坡的系统研究，分析不同降雨过程引发滑坡灾害的特点；进行滑坡变形与降雨过程对应关系分析，揭示不同地质环境条件下滑坡变形破坏与坡体地下水位及降雨过程的关系；基于降雨过程、坡体地下水位和滑坡变形的同步实时监测资料，揭示降雨与滑坡位移的量化关系；模拟研究降雨过程引起坡体地下水渗流的变化特征和坡体地下水位变化引起滑坡变形破坏的规律；建立依据滑坡变形时序曲线预报与环境因素变化诱发预报的耦合模型。

暴雨诱发的滑坡灾害不仅造成巨大的经济损失，而且导致重大人员伤亡，滑坡灾害是地质灾害和岩土力学研究的重要课题。本项目以三峡工程迁建移民新城区暴雨型滑坡为研究对象，以暴雨诱发滑坡的动力学过程为研究主线，通过开展暴雨诱发滑坡的地质力学机制、暴雨诱发滑坡的机理、暴雨诱发滑坡演化过程的数值模拟、暴雨滑坡动态风险评估方法以及暴雨诱发滑坡灾害的减灾方法研究，建立典型暴雨敏感型滑坡的地质模型，揭示降雨入渗及水岩耦合作用诱发滑坡的地质力学机理；探讨暴雨循环作用下诱发滑坡的临界条件，提出考虑坡面径流、降雨入渗联合计算分析方法、斜坡岩土体渗流与应力耦合分析方法、雨水作用下斜坡体的变形破坏数值模拟方法、暴雨型滑坡灾害的风险评估方法以及与滑坡地质力学机制相适应的防灾减灾方法，从而为暴雨型滑坡的防治提供计算分析方法和数值模拟平台，研究成果具有重要的理论意义和广阔的工程应用前景。

暴雨诱发的滑坡灾害不仅造成巨大的经济损失，而且导致重大人员伤亡，滑坡灾害是地质灾害和岩土力学研究的重要课题。本项目以三峡工程迁建移民新城区暴雨型滑坡为研究对象，以暴雨诱发滑坡的动力学过程为研究主线，通过开展暴雨诱发滑坡的地质力学机制、暴雨诱发滑坡的机理、暴雨诱发滑坡演化过程的数值模拟、暴雨滑坡动态风险评估方法以及暴雨诱发滑坡灾害的减灾方法研究，建立典型暴雨敏感型滑坡的地质模型，揭示降雨入渗及水岩耦合作用诱发滑坡的地质力学机理；探讨暴雨循环作用下诱发滑坡的临界条件，提出考虑坡面径流、降雨入渗联合计算分析方法、斜坡岩土体渗流与应力耦合分析方法、雨水作用下斜坡体的变形破坏数值模拟方法、暴雨型滑坡灾害的风险评估方法以及与滑坡地质力学机制相适应的防灾减灾方法，从而为暴雨型滑坡的防治提供计算分析方法和数值模拟平台，研究成果具有重要的理论意义和广阔的工程应用前景。 本项目实施过程严格按照研究计划，围绕暴雨诱发滑坡的致灾机理、风险评估与减灾方法等主要科学问题及工程应用开展研究，研究主要内容包括： （1）暴雨诱发滑坡的地质力学机制研究； （2）暴雨诱发滑坡的多场耦合机理研究； （3）暴雨诱发滑坡演化过程数值模拟研究； （4）暴雨诱发滑坡动态风险评估方法研究； （5）暴雨诱发滑坡的防灾与减灾方法研究。 经过4年的研究，圆满地完成了研究任务，达到了预期的研究目标。共计发表论文95篇，其中SCI收录论文17篇、EI收录论文39篇、核心和会议论文39篇；授权及受理发明专利9项、实用新型专利4项；取得软件著作权登记7项；获得国家科技进步二等奖1项，教育部自然科学一等奖1项，省部级科技进步一等奖3项；完成工程应用项目13个。 2100433B

滑坡的形成过程一般可分为4个阶段 。①蠕动变形阶段或滑坡孕育阶段。斜坡上部分岩（土）体在重力的长期作用下发生缓慢、匀速、持续的微量变形，并伴有局部拉张成剪切破坏，地表可见后缘出现拉裂缝并加宽加深，两侧翼出现断续剪切裂缝。②急剧变形阶段。随着断续破裂（坏）面的发展和相互连通，岩（土）体的强度不断降低，岩(土）体变形速率不断加大，后缘拉裂面不断加深和展宽，前缘隆起，有时伴有鼓张裂缝，变形量也急剧加大。③滑动阶段。当滑动面完全贯通，阻滑力显著降低，滑动面以上的岩（土）体即沿滑动面滑出。④逐渐稳定阶段。随着滑动能量的耗失，滑动速度逐渐降低，直至最后停止滑动，达到新的平衡。以上4个阶段是一个滑坡发展的典型过程，实际发生的滑坡中，4个阶段并不总是十分完备和典型。由于岩（土）体和滑动面的性质、促滑力的大小、运动方式、滑移体所具有的位能大小等不同，滑坡各阶段的表现形式及过程长短也有很大的差异。