暴雨過程滑坡變形動(dòng)態(tài)模型分析

通過滑坡案例調(diào)查，分析暴雨型滑坡發(fā)育特征，探討降雨誘發(fā)滑坡機(jī)理?；诮涤赀^程、坡體地下水位和滑坡變形的同步實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)資料，揭示降雨與滑坡位移的量化關(guān)系，探討不同地質(zhì)環(huán)境條件下滑坡變形破壞與坡體地下水位及降雨過程的關(guān)系。深化認(rèn)識(shí)地下水管道滲流系統(tǒng)邊坡穩(wěn)定性的影響機(jī)理，建立邊坡工程活動(dòng)過程的變形動(dòng)態(tài)分析方法，完善滑坡變形破壞監(jiān)測(cè)技術(shù)。通過理論分析和模型試驗(yàn)，分析研究了降雨沖刷與滲透過程對(duì)非飽和碎石土邊坡作用，揭示了邊坡侵蝕破壞的機(jī)制過程。探討了坡體結(jié)構(gòu)對(duì)降雨誘發(fā)滑坡的影響，揭示了坡體中隔水層對(duì)邊坡穩(wěn)定性的影響方式，分析了承壓水對(duì)平推式滑坡的作用方式，闡述了受承壓水作用邊坡孔壓時(shí)空分布規(guī)律及其對(duì)坡體穩(wěn)定性的影響，提出了考慮承壓水作用區(qū)間的平推式滑坡啟動(dòng)判據(jù)?；诘叵滤蛔兓瘯?huì)引起滑坡下滑推力改變的認(rèn)識(shí)，通過研究坡體表面位移與地下水位之間的聯(lián)系，建立了實(shí)測(cè)滑坡位移變化加速度與根據(jù)地下水位變化引起滑坡推力變化的計(jì)算標(biāo)稱加速度的向量自回歸模型，用于滑坡位移預(yù)測(cè)。考慮到降雨與地下水位的相關(guān)性，建立了降雨-地下水位關(guān)系的多因素時(shí)間序列分析模型，提供了利用降雨數(shù)據(jù)判斷地下水位變化趨勢(shì)的算法。 2100433B

隨著人類對(duì)生活空間不斷拓展，滑坡災(zāi)害日益嚴(yán)重地威脅著生命財(cái)產(chǎn)安全，減輕滑坡災(zāi)害、預(yù)報(bào)滑坡變形動(dòng)態(tài)成了現(xiàn)在關(guān)注的重點(diǎn)。當(dāng)前的滑坡預(yù)報(bào)多依托位移-時(shí)間關(guān)系曲線，據(jù)此建立的滑坡動(dòng)態(tài)預(yù)測(cè)模型只適用于環(huán)境因素相對(duì)穩(wěn)定的特殊條件?；碌陌l(fā)生往往取決于某些動(dòng)態(tài)因素，而水在滑坡變形破壞過程中作用極大，它雖不是斜坡變形破壞的本質(zhì)特征參數(shù)，卻是誘發(fā)滑坡的主要因素。本項(xiàng)目通過臺(tái)風(fēng)暴雨型滑坡的系統(tǒng)研究，分析不同降雨過程引發(fā)滑坡災(zāi)害的特點(diǎn)；進(jìn)行滑坡變形與降雨過程對(duì)應(yīng)關(guān)系分析，揭示不同地質(zhì)環(huán)境條件下滑坡變形破壞與坡體地下水位及降雨過程的關(guān)系；基于降雨過程、坡體地下水位和滑坡變形的同步實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)資料，揭示降雨與滑坡位移的量化關(guān)系；模擬研究降雨過程引起坡體地下水滲流的變化特征和坡體地下水位變化引起滑坡變形破壞的規(guī)律；建立依據(jù)滑坡變形時(shí)序曲線預(yù)報(bào)與環(huán)境因素變化誘發(fā)預(yù)報(bào)的耦合模型。

暴雨誘發(fā)的滑坡災(zāi)害不僅造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失，而且導(dǎo)致重大人員傷亡，滑坡災(zāi)害是地質(zhì)災(zāi)害和巖土力學(xué)研究的重要課題。本項(xiàng)目以三峽工程遷建移民新城區(qū)暴雨型滑坡為研究對(duì)象，以暴雨誘發(fā)滑坡的動(dòng)力學(xué)過程為研究主線，通過開展暴雨誘發(fā)滑坡的地質(zhì)力學(xué)機(jī)制、暴雨誘發(fā)滑坡的機(jī)理、暴雨誘發(fā)滑坡演化過程的數(shù)值模擬、暴雨滑坡動(dòng)態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估方法以及暴雨誘發(fā)滑坡災(zāi)害的減災(zāi)方法研究，建立典型暴雨敏感型滑坡的地質(zhì)模型，揭示降雨入滲及水巖耦合作用誘發(fā)滑坡的地質(zhì)力學(xué)機(jī)理；探討暴雨循環(huán)作用下誘發(fā)滑坡的臨界條件，提出考慮坡面徑流、降雨入滲聯(lián)合計(jì)算分析方法、斜坡巖土體滲流與應(yīng)力耦合分析方法、雨水作用下斜坡體的變形破壞數(shù)值模擬方法、暴雨型滑坡災(zāi)害的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估方法以及與滑坡地質(zhì)力學(xué)機(jī)制相適應(yīng)的防災(zāi)減災(zāi)方法，從而為暴雨型滑坡的防治提供計(jì)算分析方法和數(shù)值模擬平臺(tái)，研究成果具有重要的理論意義和廣闊的工程應(yīng)用前景。

暴雨誘發(fā)的滑坡災(zāi)害不僅造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失，而且導(dǎo)致重大人員傷亡，滑坡災(zāi)害是地質(zhì)災(zāi)害和巖土力學(xué)研究的重要課題。本項(xiàng)目以三峽工程遷建移民新城區(qū)暴雨型滑坡為研究對(duì)象，以暴雨誘發(fā)滑坡的動(dòng)力學(xué)過程為研究主線，通過開展暴雨誘發(fā)滑坡的地質(zhì)力學(xué)機(jī)制、暴雨誘發(fā)滑坡的機(jī)理、暴雨誘發(fā)滑坡演化過程的數(shù)值模擬、暴雨滑坡動(dòng)態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估方法以及暴雨誘發(fā)滑坡災(zāi)害的減災(zāi)方法研究，建立典型暴雨敏感型滑坡的地質(zhì)模型，揭示降雨入滲及水巖耦合作用誘發(fā)滑坡的地質(zhì)力學(xué)機(jī)理；探討暴雨循環(huán)作用下誘發(fā)滑坡的臨界條件，提出考慮坡面徑流、降雨入滲聯(lián)合計(jì)算分析方法、斜坡巖土體滲流與應(yīng)力耦合分析方法、雨水作用下斜坡體的變形破壞數(shù)值模擬方法、暴雨型滑坡災(zāi)害的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估方法以及與滑坡地質(zhì)力學(xué)機(jī)制相適應(yīng)的防災(zāi)減災(zāi)方法，從而為暴雨型滑坡的防治提供計(jì)算分析方法和數(shù)值模擬平臺(tái)，研究成果具有重要的理論意義和廣闊的工程應(yīng)用前景。 本項(xiàng)目實(shí)施過程嚴(yán)格按照研究計(jì)劃，圍繞暴雨誘發(fā)滑坡的致災(zāi)機(jī)理、風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估與減災(zāi)方法等主要科學(xué)問題及工程應(yīng)用開展研究，研究主要內(nèi)容包括： （1）暴雨誘發(fā)滑坡的地質(zhì)力學(xué)機(jī)制研究； （2）暴雨誘發(fā)滑坡的多場(chǎng)耦合機(jī)理研究； （3）暴雨誘發(fā)滑坡演化過程數(shù)值模擬研究； （4）暴雨誘發(fā)滑坡動(dòng)態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估方法研究； （5）暴雨誘發(fā)滑坡的防災(zāi)與減災(zāi)方法研究。 經(jīng)過4年的研究，圓滿地完成了研究任務(wù)，達(dá)到了預(yù)期的研究目標(biāo)。共計(jì)發(fā)表論文95篇，其中SCI收錄論文17篇、EI收錄論文39篇、核心和會(huì)議論文39篇；授權(quán)及受理發(fā)明專利9項(xiàng)、實(shí)用新型專利4項(xiàng)；取得軟件著作權(quán)登記7項(xiàng)；獲得國(guó)家科技進(jìn)步二等獎(jiǎng)1項(xiàng)，教育部自然科學(xué)一等獎(jiǎng)1項(xiàng)，省部級(jí)科技進(jìn)步一等獎(jiǎng)3項(xiàng)；完成工程應(yīng)用項(xiàng)目13個(gè)。 2100433B

滑坡的形成過程一般可分為4個(gè)階段 。①蠕動(dòng)變形階段或滑坡孕育階段。斜坡上部分巖（土）體在重力的長(zhǎng)期作用下發(fā)生緩慢、勻速、持續(xù)的微量變形，并伴有局部拉張成剪切破壞，地表可見后緣出現(xiàn)拉裂縫并加寬加深，兩側(cè)翼出現(xiàn)斷續(xù)剪切裂縫。②急劇變形階段。隨著斷續(xù)破裂（壞）面的發(fā)展和相互連通，巖（土）體的強(qiáng)度不斷降低，巖(土）體變形速率不斷加大，后緣拉裂面不斷加深和展寬，前緣隆起，有時(shí)伴有鼓張裂縫，變形量也急劇加大。③滑動(dòng)階段。當(dāng)滑動(dòng)面完全貫通，阻滑力顯著降低，滑動(dòng)面以上的巖（土）體即沿滑動(dòng)面滑出。④逐漸穩(wěn)定階段。隨著滑動(dòng)能量的耗失，滑動(dòng)速度逐漸降低，直至最后停止滑動(dòng)，達(dá)到新的平衡。以上4個(gè)階段是一個(gè)滑坡發(fā)展的典型過程，實(shí)際發(fā)生的滑坡中，4個(gè)階段并不總是十分完備和典型。由于巖（土）體和滑動(dòng)面的性質(zhì)、促滑力的大小、運(yùn)動(dòng)方式、滑移體所具有的位能大小等不同，滑坡各階段的表現(xiàn)形式及過程長(zhǎng)短也有很大的差異。