降雨型与地震型滑坡试验研究.pdf

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1、第34卷第4期地震地质Vo1．34．No．42012年12月SEISM0L0GYANDGE0L0GYDec．．2012doi：10．3969／j．issn．0253—4967．2012．04．023降雨型与地震型滑坡试验研究王伟锋耿赘王青振单新建陈晓利。1)中国石油大学(华东)地球科学与技术学院，青岛2665802)中国地震局地质研究所，北京100029摘要为了研究和探索降雨和地震诱发滑坡灾害的成因机理，对降雨型滑坡和地震型滑坡进行了物理模拟试验，系统地研究了坡度、坡体结构、降雨量、振动强度等因素对斜坡破坏变形的影响规律，探讨了降雨和地震诱发斜坡失稳破坏的主要模式和过程。

2、对于降雨型滑坡，通过实验确定不同坡度滑坡的临界降雨量，发现临界降雨量与滑坡坡度呈幂指数关系。对于地震型滑坡，实验得出坡体的破坏程度与坡体的角度、振动的持续时间、振动的强度成正比；通过实验数据分析土质和岩质滑坡的坡度与振动破坏时间的关系；对汶川地震滑坡统计分析发现，当地震震级达到4级以上时，坡度>30。的滑坡发生的概率较大，模拟试验结果与实际现象基本符合。关键词降雨型滑坡地震型滑坡临界降雨量振动响应坡度震级中图分类号：P694文献标识码：A文章编号：0253—4967(2012)04一O810—10O引言滑坡是一种严重的岩土体失稳现象，斜坡体的某一部分在适宜的地形地质条件下

3、可能产生滑坡，但滑坡是否能发生，还需一些因素对坡体施加影响，这些因素可统称为触发因素。按照触发因素，滑坡可分为降雨型滑坡和地震型滑坡(龙万学等，2008)。本文对降雨型和地震型滑坡进行了物理模拟试验。通过改变不同的外界条件，进行滑坡模拟试验进而探讨这2类滑坡的影响因素和发生机理。1试验设备与试验方案1．1地震型滑坡试验实验设备为自主设计的简易振动模拟试验仪(图1)，设备由主体振动部分、传感器和数据采集器组成。传感器将采集到的数据传输到数据采集器，再通过软件将实验数据导出。实验将地震振动分解为水平和竖直2个方向，通过改变振动力的输入方向来探讨振动方向(水平、垂直)对滑坡的影

4、响(魏丽，2005)；改变振动力的大小来模拟不同振动强度对滑坡的影响；改变振动的时问来探讨振动持续时间对滑坡的影响。1．2降雨型滑坡试验将滑坡体样本放置在斜板上，通过调节斜板的角度来模拟不同坡度的斜坡。实验时，在上[收稿日期]2012—07—09收稿，2012—07—10改回。[基金项目]工信部国家重大科技专项(2010ZX03006007)资助。4期王伟锋等：降雨型与地震型滑坡试验研究813{醚璃∞柏∞加m50临界降雨量／ram图3滑坡临界降雨量与坡度关系图Fig．3Therelationshipbetweencriticalrainfallamountandslope

5、gradient3地震型滑坡试验实验目的是通过对由不同坡度、不同物质组成的斜坡进行振动试验，观测不同条件下模型的变形破坏迹象，分析地震动力对斜坡变形破坏的作用机制与规律。实验分土质斜坡和岩质斜坡。土质边坡模型所用的材料为松散的黏土，经夯击压实成形。岩质边坡的材料为碎石土、块石土和少量的黏土夯击压实而成(程圣国等，2002)。其岩石力学性质参数如表3所示。3．1土质和岩质坡体对振动的响应表3坡体岩石力学性质参数对土质和岩质坡体分别进行3组Table3Mechanicalpropertyparametersofrockslope坡度为10。的水平振动试验，振动强度分别为弱、中

6、、强，最大振动速度分别为3．4cm／s、5．4cm／s和7．8cm／so振动速度一时问曲线如图4所示。根据《中国地震烈度表》(GB／T17742一1999)地震震级、震中烈度及峰值速度的对应关系(表4)，实验可模拟不同震级的地震力作用，3种振动强度的峰值速度大致对应震级为4级、4．5级和5级地震的峰值速度。实验过程中发现，土质坡体在振动过程中，边坡首先从坡体顶部产生竖向的拉裂缝，坡体的两侧也产生一些竖向的小裂缝。随着振动的持续，竖向裂缝变大变深，同时坡脚处产生与走向一致的裂缝，土体开始沿着裂缝产生少量滑塌(于玉贞等，2008)，随着裂缝规模慢慢地扩大，最后土体沿着裂缝开始

7、垮落(图5左)。岩质坡体对振动的响应为：首先在顶部产生一些竖向拉裂缝(宋娟等，2009)，两侧沿着某些结构面也产生一些细小的裂缝。随着振动的持续，裂缝的规模开始扩大，在主裂缝的底端开始出现近水平的拉裂面，同时主裂缝外侧的岩土体内裂缝增多，并迅速发展，之后形成底滑面(孙萍等，2009)，上部岩体在振动力的作用下沿着底滑面运动，最后整体失稳破坏(图5右)。3．2振动输入方向对坡体破坏的影响将斜坡板的角度调节为30。，在中等振动强度、振动时间为5s的条件下，分别对岩质和土质816地震地质中4级以上地震引起的占79％。汶川附近的彭州地