黄土滑坡的形成过程及形成机理

  • 日期:01-31
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黄土滑坡是厚黄土高边坡地段,土体在重力作用下沿软弱面滑下的现象。黄土滑坡的形成过程主要有三个阶段,对其形成机理有四种假设。

黄土滑坡的形成过程可分为以下几个阶段:

1。蠕变张力阶段。在自然和人为因素的影响下,边坡土的强度逐渐减弱,最终变形,因为其抗剪强度小于剪应力。在自重的作用下,斜坡开始向空中蠕动。后边缘承受拉伸应力,容易产生拉伸裂纹,导致蠕变变形。

2。滑动破坏阶段。拉伸开裂逐渐加深。当坡体薄弱区被完全穿透后,坡体后缘段以一定推力推动主滑动段。当该推力与主滑动部分的重力分量相结合,使主滑动带表面上的剪切力大于其自身的剪切阻力时,坡体作为一个整体开始向下滑动,前者拉动后者,而后者(楔形)推动前者。

3。过度压实阶段。在滑动体的滑动过程中,前缘坡体选择最能消除剪应力的表面,沿阻力最小的区域以反掩的形式挤压,表现为地面膨胀、路面变窄等破坏形式。

经过上述三个阶段后,在滑动面摩擦阻力的作用下,坡体势能减小并逐渐变得稳定。由于滑动面附近土壤的压实和固结,整个滑坡的稳定性不断提高。

黄土滑坡

由于地层岩性和边坡结构不同,主要作用和诱发因素不同,国内外学者对滑坡机理提出了不同的理论和假设。总结如下:

1。孔隙水压力变化理论。根据有效应力原理,认为应力和水可以改变孔隙水压力。降雨(或灌溉等)期间或之后,边坡岩土中孔隙水压力的增加和基质吸力的降低。)降低潜在滑动面上的有效应力和剪切强度,从而诱发降雨型滑坡。降雨入渗破坏黄土结构,引起孔隙水压力变化,诱发滑坡。

在一定的边坡应力状态和剪应力水平下,黄土的破坏主要是由于潜在滑动面上孔隙水压力的增加,从而降低了滑动带土的滑动阻力。在内聚力和内摩擦角基本不变的情况下,孔隙水压力的增加降低了滑动面上的有效法向应力和摩擦阻力,从而降低了黄土的抗剪强度。含水量增加,基质吸力降低。孔隙水压力增加,黄土结构被破坏。

2。边坡应力调整理论。基于极限平衡理论,认为农业灌溉补给的雨水和地下水的湿润软化是黄土滑坡的根本原因之一。由于河流底切和侧向侵蚀,或者由于坡脚的人工开挖,或者由于斜坡上部的载荷,或者由于地下采空区改变了斜坡的形状和其中的应力分布状态,坡脚处的剪应力集中,并且潜在滑动面上应力的增加可能首先超过其在坡脚附近的剪切强度并损坏它以形成塑性区,从而导致应力在主要是潜在滑动区土壤的坡体内重新分布。剪切应力接近并集中到塑性区,导致塑性区逐渐扩展并形成滑动表面。

季节性冻融作用不仅对坡面表层产生强烈影响,还会造成冻结滞水效应,如坡面深部地下水富集、土体软化范围扩大、静动水压增加等。促进边坡整体的大规模变形和破坏,导致滑坡发生,即“冻结滞水”促进滑动效应。

当滑坡的不利应力增大时,边坡的滑动力迅速增大(或抗滑力迅速减小),往往导致急剧的高速滑坡。如果斜坡的滑动力

黄土因其结构而表现出一定程度的超固结。随着剪切应变的增加,黄土结构破坏后的凝聚力急剧下降。随着时间的推移,其剪切强度将逐渐降低,达到峰值后达到残余强度。同时,剪切带附近会产生大量裂纹。裂纹表面接近残余强度。损伤往往发生在裂缝面附近或裂缝密集的地方,然后逐渐延伸到邻近区域形成滑坡。

4。滑带土液化理论。“饱和”和“振动”是滑带土液化理论的两个必要条件。黄土(淤泥)在地震、火车振动或其他振动的作用下突然液化,导致上覆土壤滑动。地震作用下的喷粉作用形成了黄土小角度长距离滑坡。水的渗透使黄土在水饱和后溶解水泥,粘聚力降低,导致局部压缩和剪切变形,首先导致边坡顶部开裂,然后当地表水注入裂缝时产生静水压力,滑动体蠕变阶段的脉动力或土脉动导致滑动带土突然液化,然后在黄土底部饱和后形成高速长距离滑坡。

黄土滑坡

滑动带土液化理论的实质是孔隙水压力理论的延伸,即孔隙水压力等于上覆土的压力,土的结构被破坏,抗剪能力几乎丧失。

自然界的滑坡可能是稳定的,也可能是极端的(或不稳定的)。滑坡处于极限状态时,可建立库仑强度极限平衡方程。如果滑动面强度参数和滑动重量已知,极限平衡方程就是一个恒等式。滑坡处于不稳定状态(非极限状态)时,库仑强度方程此时不适用。通过人为改变滑坡的边界条件或强度参数,可以达到建立极限平衡方程的虚拟极限状态。通常有三种方法:

1。增加滑动力矩(减少抗滑动力矩):即滑动力矩乘以系数K或抗滑动力矩除以安全储备系数。这种情况用于圆弧滑动面建立力矩平衡方程。增加滑动力矩和减少抗滑动力矩的实际效果是一样的,力矩平衡方程也是一样的。奥芬卢米厄斯方法就是这种情况的典型例子。

2。降低滑动阻力:滑动阻力由滑动面的剪切强度决定,因此相当于将滑动面的剪切强度除以k,这是大多数极限平衡法的情况,它们既用于圆弧法(如毕肖普法和斯宾塞法(1967))又用于非圆形滑动面(如詹布法、摩根斯坦-普赖斯法、萨姆拉法等)。)。

3。增加滑动力:将每个滑块的滑动力乘以系数K,这是工程上常用的推力传递方法。