余震作用下堰塞坝体破坏及溃决过程大型振动台试验研究.pdf

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1、ＪｏｕｒｎａｌｏｆＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＧｅｏｌｏｇｙ工程地质学报１００４－９６６５／２０１４／２２（１）００７１０７余震作用下堰塞坝体破坏及溃决过程大型振动台试验研究①②①②①②③石振明王友权彭铭许强（①同济大学地下建筑与工程系上海２０００９２）（②同济大学岩土及地下工程教育部重点实验室上海２０００９２）（③地质灾害防治与地质环境保护国家重点实验室（成都理工大学）成都６１００５９）摘要山区特大地震往往导致大量堰塞湖，例如２００８年汶川地震形成了至少２５７个堰塞湖，并且主震后发生了大量余震，这些余震可能会影响堰塞坝体的安全状

2、态。通过大型振动台模型试验，研究了余震及库水耦合作用下堰塞坝体的破坏及溃决机理和过程。共进行了两组不同材料的振动台模型试验，分别模拟含黏粒较多且颗粒较小（坝体Ⅰ）和基本不含黏粒且颗粒较大（坝体Ⅱ）的两种坝体。在不同水位条件下进行振动台试验。研究成果表明：（１）地震和库水耦合作用下堰塞坝体的主要溃决方式是漫顶溢流，主要溃决过程为地震力使松散的堰塞坝体发生沉陷，库水渗入使沉陷加剧，最终水位上升漫过坝顶发生溢流冲蚀破坏。（２）地震一般不会直接引起堰塞坝体的破坏。地震力对坝体稳定性的主要影响是使坝体发生沉陷变形。在地震和库水耦合作用下，坝

3、体沉陷比单一因素作用下更为剧烈，因此地震作用会使漫顶溢流提前发生。（３）地震和库水耦合作用下坝体Ⅰ沉陷量大于坝体Ⅱ，说明现实中由大粒径岩土体组成的堰塞坝体具有更好的稳定性。关键词堰塞湖堰塞坝余震溃决振动台模型试验漫坝中图分类号：Ｐ６４２文献标识码：ＡＬＡＲＧＥＳＣＡＬＥＳＨＡＫＩＮＧＴＡＢＬＥＴＥＳＴＳＯＮＦＡＩＬＵＲＥＡＮＤＢＲＥＡＣＨＰＲＯＣＥＳＳＯＦＬＡＮＤＳＬＩＤＥＤＡＭＳＵＮＤＥＲＡＦＴＥＲＳＨＯＣＫＳ①②①②①②③ＳＨＩＺｈｅｎｍｉｎｇＷＡＮＧＹｏｕｑｕａｎＰＥＮＧＭｉｎｇＸＵＱｉａｎｇ（①ＤｅｐａｒｔｍｅｎｔｏｆＧｅ

4、ｏｔｅｃｈｎｉｃａｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＴｏｎｇｊｉＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｓｈａｎｇｈａｉ２０００９２）（②ＫｅｙＬａｂｏｒａｔｏｒｙｏｆＧｅｏｔｅｃｈｎｉｃａｌａｎｄＵｎｄｅｒｇｒｏｕｎｄＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇｏｆＭｉｎｉｓｔｒｙｏｆＥｄｕｃａｔｉｏｎ，ＴｏｎｇｊｉＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｓｈａｎｇｈａｉ２０００９２）（③ＳｔａｔｅＫｅｙＬａｂｏｒａｔｏｒｙｏｆＧｅｏｈａｚａｒｄＰｒｅｖｅｎｔｉｏｎａｎｄＧｅｏｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔＰｒｏｔｅｃｔｉｏｎ，ＣｈｅｎｇｄｕＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｃｈｅｎｇｄｕ

5、６１００５９）ＡｂｓｔｒａｃｔＧｒｅａｔｅａｒｔｈｑｕａｋｅｓｉｎｍｏｕｎｔａｉｎｏｕｓａｒｅａｓｕｓｕａｌｌｙｃａｕｓｅｌａｒｇｅｎｕｍｂｅｒｓｏｆｌａｎｄｓｌｉｄｅｄａｍｓ．Ｆｏｒｅｘａｍｐｌｅ，ａｔｌｅａｓｔ２５７ｌａｎｄｓｌｉｄｅｄａｍｓｆｏｒｍｅｄｄｕｒｉｎｇＷｅｎｃｈｕａｎＥａｒｔｈｑｕａｋｅｉｎ２００８．Ｌｏｔｓｏｆａｆｔｅｒｓｈｏｃｋｓｏｃｃｕｒｒｅｄａｆｔｅｒｔｈｅｍａｊｏｒｓｈｏｃｋ，ｗｈｉｃｈｍｉｇｈｔｉｎｆｌｕｅｎｃｅｔｈｅｓａｆｅｔｙｏｆｔｈｅｓｅｌａｎｄｓｌｉｄｅｄａｍｓ．Ｔｈｉｓｐａｐｅｒｐｒｅｓｅｎ

6、ｔｓｔｈｅｓｔｕｄｉｅｓｏｆｌａｒｇｅｓｃａｌｅｓｈａｋｉｎｇｔａｂｌｅｔｅｓｔｓｏｎｔｈｅｂｒｅａｃｈｍｅｃｈａｎｉｓｍａｎｄｐｒｏｃｅｓｓｏｆｌａｎｄｓｌｉｄｅｄａｍｓｕｎｄｅｒｔｈｅｃｏｕｐｌｅｄｅｆｆｅｃｔｏｆａｆｔｅｒｓｈｏｃｋｓａｎｄｗａｔｅｒ．Ｔｗｏｇｒｏｕｐｓｏｆｓｈａｋｉｎｇｔａｂｌｅｔｅｓｔｓｗｅｒｅｃｏｎｄｕｃｔｅｄｔｏｓｉｍｕｌａｔｅｔｈｅｂｅｈａｖｉｏｒｓｏｆｔｗｏｔｙｐｅｓｏｆｌａｎｄｓｌｉｄｅｄａｍｓ：ｏｎｅｗｉｔｈｃｏｈｅｓｉｖｅｍａｔｅｒｉａｌｓａｎｄｓｍａｌｌｐａｒｔｉｃｌｅｓｉｚｅ（ＤａｍＩ

7、）ａｎｄｔｈｅｏｔｈｅｒｗｉｔｈｏｕｔｃｏｈｅｓｉｖｅｍａｔｅｒｉａｌｓａｎｄｗｉｔｈ收稿日期：２０１３－１２－０９；收到修改稿日期：２０１４－０１－０９．基金项目：国家自然科学基金项目（４１３７２２７２、４０９７２１７７），地质灾害防治与地质环境保护国家重点实验室“科技减灾、重建家园”开放研究基金（ＤＺＫＪ０８０５）资助．第一作者简介：石振明，副教授，从事地质工程教学和研究工作．Ｅｍａｉｌ：ｓｈｉ＿ｔｏｎｇｊｉ＠ｔｏｎｇｊｉ．ｅｄｕ．ｃｎ７２ＪｏｕｒｎａｌｏｆＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＧｅｏｌｏｇｙ工程地质学报２０１４ｌａｒｇｅ

8、ｐａｒｔｉｃｌｅｓｉｚｅ（ＤａｍⅡ）．Ｔｈｅｓｈａｋｉｎｇｔａｂｌｅｔｅｓｔｓｗｅｒｅｃｏｎｄｕｃｔｅｄｕｎｄｅｒｄｉｆｆｅｒｅｎｔｗａｔｅｒｄｅｐｔｈｓ．Ｔｈｅｆｏｌｌｏｗｉｎｇｃｏｎｃｌｕｓｉｏｎｓａｒｅｄｒａｗｎ：（１）Ｔｈｅｍａｉｎｆａｉｌ