堆载条件下老滑坡变形过程物理模型试验与数值模拟研究

来源 :中国地质大学(北京) | 被引量 : 0次 | 上传用户:talygs
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斜坡上堆载是山区最普遍的人类活动之一,也是最常见的滑坡诱发因素之一。山区城镇中,由于建设用地紧张,民众或政府时常在老滑坡后部经填方堆载及土地平整后,进行工程建设,造成老滑坡复活的灾害事件。因此,研究堆载后老滑坡变形破坏特征及其复活条件,理论上可以丰富对滑坡变形破坏内在机理的认识,而且具有重要的实际应用价值。本文采用物理模型试验及数值模拟方法,探寻堆载后老滑坡的复活变形过程与复活判据。本次研究中,通过物理模拟试验,采用标志点追踪、柔性光纤光栅传感器、渗压传感器实时监测加载过程中滑坡模型地表位移、深部位移、孔隙水压力变化特征。在物理模型试验的基础上,采用行业认可度较高的Flac3D和SIGMA/W,探寻滑坡整体及和局部复活条件以及复活过程中变形破坏规律。1)物理模型试验发现,滑坡后部第一级平台堆载过程中,地表位移随着荷载的增加而增加,滑坡位移呈现后部最大、坡脚最小的基本特征。深部位移在第一阶段堆载过程中位移量出现明显增加;第二级平台和第三级平台堆载过程中,地表位移和深部位移未出现变化。模型第三级平台注水后,地表位移轻微增加,深部位移后部变化较大,前缘几乎没有变化。模型试验结果反映越靠近滑坡后缘,堆载对滑坡稳定性影响越大。2)采用理正软件和Geo-Studio软件中相同的稳定性计算方法(简布法、Spencer法、Morgenstern-Price法),两个软件中不同方法所得的计算结果均显示,随着荷载的增加,模型稳定性系数逐渐减小,但是量值上有明显差异。Morgenstern-Price法和Spencer法计算结果接近,简布法计算结果与Morgenstern-Price法和Spencer法的差异较大。简布法满足力平衡条件但不满足力矩平衡条件,计算结果保守,而Morgenstern-Price法和Spencer法同时满足力和力矩平衡条件,计算结果属精确解。与模型试验结果相比,理正和Geo-Studio两个软件中,Geo-Studio的三个方法计算结果更接近实际,其中Morgenstern-Price法相对更符合实际。3)Morgenstern-Price法计算结果显示,分级同步加载时,三级平台各加载10.71 kPa时,模型整体达到失稳临界状态。分级加载上层滑体失稳临界荷载为15.65kPa,中层滑体失稳临界荷载为21.73kPa,下层滑体失稳临界荷载为32.14kPa。4)模型失稳条件下,FLAC3D与SIGMA/W模拟滑坡模型破坏规律基本一致,模拟结果显示,模型失稳时,模型的破坏从堆载区下方滑带开始,沿滑带向下推进,最终导致滑带塑性区贯通,模型失稳破坏。FLAC3D与SIGMA/W模拟结果差异主要表现在位移的量值上。
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