秦巴山区降雨诱发浅层滑坡机理研究——以紫阳县高滩幅为例

《秦巴山区降雨诱发浅层滑坡机理研究——以紫阳县高滩幅为例》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、分类号:P64210710-2013026022博士学位论文秦巴山区降雨诱发浅层滑坡机理研究——以紫阳县高滩幅为例吕佼佼导师姓名职称范文教授申请学位类别工学博士学科专业名称地质工程论文提交日期2018年4月19日日论文答辩日期2018年6月9日学位授予单位长安大学StudyontheMechanismofRainfallInducedShallowLandslidesinQinbaMountains—CasestudyoftheGaotansheetareainZiyangcountyADissertationSubmittedfortheDegreeofDoctorCandidate

2、：LvJiaojiaoSupervisor：FanWenChang’anUniversity,Xi’an,China摘要秦巴山区地处秦岭与巴山交界地带，地理上位于我国南北分界，该区地壳运动强烈，岩土体结构类型多样，广泛分布有深度极为不均的变质岩残坡积物，在降雨作用下，会造成大量的浅层滑坡，严重威胁民众的生命财产安全。本文以秦巴山区紫阳县境内高滩幅范围为研究区域，以区内浅层滑坡为研究对象，根据坡面形态、坡度以及土层深度总结了浅层滑坡的破坏模式。通过室内试验、野外监测等手段揭示了研究区土体的非饱和特性和降雨入渗规律。利用背包钻探和统计分析得出了研究区土层深度的分布规律。在此基础上，从单坡尺

3、度和区域尺度完成了浅层滑坡的机理研究，论文的主要成果如下：（1）通过野外调查结果结合大量地质资料，首先对研究区的自然地理和工程地质特性等进行了阐述，明确了研究区土体属山地黄棕壤，研究区浅层滑坡多发生在坡度15°-35°之间，滑坡的坡向多集中于南向，滑坡中后部常见有干缩裂隙。结合研究区地貌特性和土层深度的不同，将区内滑坡破坏模式分为三大类。（2）使用多尺度集成的方法研究了土体物理力学特性和非饱和特性。研究区土体为一种区域性特殊土，含碎石，具有高塑性、分散性及膨胀性。土体的天然重度、干重度、孔隙比等参数在0-3m间波动较大，而深度大于3m后各参数趋于稳定，参数的变化规律与膨胀土的宏观结构性

4、相一致。TRIM试验结果表明，整体土颗粒越粗或者含较多粗颗粒的土样，其饱和含水率和残余含水率均较低。而由于土体的膨胀性，试样的残余含水率与同级配非膨胀性土相比均偏高，因此研究区土体的非饱和特性受碎石和土体膨胀性的共同影响。（3）利用背包钻机对研究区的自然斜坡进行土层深度的测量，以坡度、曲率及湿度指数为因子，通过统计回归分析建立不同因子组合的土层深度推估公式，并对所得公式的合理性进行了物探验证和统计学验证。结果表明：单变量回归，以坡度为因子作指数回归的结果为最优，其R2值为0.79，残差落在±0.5m以内的点数占总数的60.5%，均方根误差为0.73m，这说明在研究区坡度因子对土层深度影

5、响最大。多变量回归同时考虑三种因子，其结果优于所有单变量回归结果，其R2值为0.86，残差落在±0.5m以内的点数占总数的94.7%，均方根误差为0.52m。从地形曲率对土层深度的影响规律来看，不同地区土层深度存在很大差异，因此土层深度的回归公式不可以I简单互相套用。（4）将蒸渗仪引入滑坡研究，开展了同时考虑降雨入渗和蒸发的长期监测，得出了研究区土体的入渗规律。监测土体的含水率变化趋势与降雨和蒸发的变化有密切联系，当日降雨量达到约14mm时才会引起土体内含水率的明显变化。夏季的浅层土体水分变化趋势主要受蒸发控制，本次试验蒸发影响深度达0.5m。土体入渗属非饱和形式渗流。依据入渗规律和研

6、究区的地貌特性，再结合非饱和土强度理论和极限平衡理论，提出了考虑土层深度的浅层斜坡破坏机理。结果表明，仅仅基质吸力的降低（即湿润锋下移）不足以导致斜坡发生破坏。研究区浅层滑坡机理的关键因素不在湿润锋的下移，而在于土层深度的大小和地下水位的上升的关系。（5）提出了三类破坏模式的概化计算剖面，运用GEOSTUDIO得出了三类模式的渗流和稳定性变化规律。模式一土层深度很小（小于2m），土体很快完全饱和，此后表现为蓄满产流形式的地表径流，土体蓄水量与土层深度正相关，而地表径流则与土层深度负相关。有效粘聚力的变化对模式一稳定性的影响最大，有效内摩擦角的变化对模式三稳定性的影响最大，总体来看，有效

7、粘聚力对稳定性的影响要大于有效内摩擦角。运用TRIGRS程序进行浅层滑坡危险性评价，并结合分类误差矩阵探讨不同土层深度模型对危险性评价结果的影响。结果表明：恒定深度模型，在各个深度（1m，2m，5m）的滑坡预测正确率均极低，多变量模型对应的深度模型评价结果更为准确，土层深度分布仍为秦巴山区浅层滑坡稳定性分析的重要参数，最后将土层深度和稳定性计算方法推广至研究区其他区域进行验证，所得结果良好。论文从土层深度和降雨入渗出发，形成了一套完整的符合秦巴