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呷爬滑坡滑带土蠕变特性及其稳定性

张晓奇 胡新丽 刘忠绪 刘畅 吴爽爽

张晓奇, 胡新丽, 刘忠绪, 刘畅, 吴爽爽. 呷爬滑坡滑带土蠕变特性及其稳定性[J]. 地质科技通报, 2020, 39(6): 145-153. doi: 10.19509/j.cnki.dzkq.2020.0604
引用本文: 张晓奇, 胡新丽, 刘忠绪, 刘畅, 吴爽爽. 呷爬滑坡滑带土蠕变特性及其稳定性[J]. 地质科技通报, 2020, 39(6): 145-153. doi: 10.19509/j.cnki.dzkq.2020.0604
Zhang Xiaoqi, Hu Xinli, Liu Zhongxu, Liu Chang, Wu Shuangshuang. Creep properties and stability of sliding zone soil in Gapa landslide[J]. Bulletin of Geological Science and Technology, 2020, 39(6): 145-153. doi: 10.19509/j.cnki.dzkq.2020.0604
Citation: Zhang Xiaoqi, Hu Xinli, Liu Zhongxu, Liu Chang, Wu Shuangshuang. Creep properties and stability of sliding zone soil in Gapa landslide[J]. Bulletin of Geological Science and Technology, 2020, 39(6): 145-153. doi: 10.19509/j.cnki.dzkq.2020.0604

呷爬滑坡滑带土蠕变特性及其稳定性

doi: 10.19509/j.cnki.dzkq.2020.0604
基金项目: 

国家重点研发计划课题"特高拱坝及近坝库岸长期安全稳定运行" 2016YFC0401908

国家自然科学基金项目 41630643

中央高校"地学长江计划"核心项目 CUGCJ1701

详细信息
    作者简介:

    张晓奇(1995-), 男, 现正攻读地质工程专业硕士学位, 主要从事岩土体稳定性方面的研究工作。E-mail:352015966@qq.com

    通讯作者:

    胡新丽(1968-), 女, 教授, 主要从事岩土工程稳定性评价、地质灾害防治设计的教学与科研工作。E-mail:huxli2000@163.com

  • 中图分类号: P642.22

Creep properties and stability of sliding zone soil in Gapa landslide

  • 摘要: 水库滑坡变形破坏受其岩土体蠕变特性及环境因素的影响。当滑坡进入加速变形阶段后,变形骤然增大,失稳概率增加。为了研究滑坡岩土体蠕变特性及其稳定性,选取锦屏一级水电站呷爬滑坡为研究对象,采用坡表位移监测曲线分析与室内三轴蠕变试验相结合的方法,建立了Burgers蠕变模型结合FLAC3D软件进行了滑坡稳定性研究。分析坡表位移-时间曲线发现,坡体变形特征与一般滑坡土体的蠕变特征具有相似性,滑带土室内三轴蠕变试验结果表明,滑带土变形可划分为瞬时蠕变、减速蠕变与稳定蠕变3个阶段,同时其瞬时变形量、稳定蠕变速率均随围压以及应力水平的增大而增大。基于滑带土蠕变特性的Burgers蠕变模型的计算结果,对比了常规强度折减法与考虑蠕变的强度折减法的滑坡稳定性系数,计算结果表明呷爬滑坡目前处于稳定状态,在一个计算周期内考虑蠕变的强度折减法较常规强度折减法的稳定性系数下降了0.04,因此,揭示滑坡土体蠕变特性并在此基础上研究其稳定性具有实际意义。

     

  • 图 1  呷爬滑坡全貌图

    Figure 1.  Overall perspective of Gapa landslide

    图 2  呷爬滑坡主工程地质剖面图

    Figure 2.  Main engineering geological profile of Gapa landslide

    图 3  呷爬滑坡坡表GNSS1、GNSS2位移监测曲线

    Figure 3.  Displacement monitoring curves of GNSS1 and GNSS2 on Gapa landslide

    图 4  蠕变试验中加载完成后滑带土典型试样

    Figure 4.  Typical sample of sliding soil after loading during the creep test

    图 5  zk03-2滑带土试样在不同围压下εa-t关系曲线图

    Figure 5.  εa-t curves of zk03-2 sliding zone soil under different confining pressure

    图 6  zk03-2滑带土试样轴向应变速率图(以σ3=100 kPa, SL=0.3为例)

    Figure 6.  Axial deformation rate of zk03-2 sliding zone soil(σ3=100 kPa, SL=0.3)

    图 7  蠕变曲线对比

    Figure 7.  Comparison between model curve and test curve

    图 8  Burgers模型示意图

    E1.马克斯维尔体剪切模量;E2.开尔文体剪切模量;η1.马克斯维尔体黏滞系数;η2.开尔文体黏滞系数

    Figure 8.  Schematic diagram of Burgers model

    图 9  zk03-2滑带土试样在不同围压(σ3)下蠕变曲线拟合

    Figure 9.  Fitting curves of zk03-2 sliding zone soil under different confining pressure

    图 10  FLAC中建立的呷爬滑坡数值模型

    Figure 10.  Numerical model of Gapa landslide in FLAC

    图 11  不同折减系数下监测点的位移

    Figure 11.  Monitoring point displacement under different reduction factors

    图 12  不同折减系数下监测点位移-历时曲线

    Figure 12.  Monitoring point displacement-duration curve under different reduction factors

    图 13  不同折减系数下剪应变增量图

    Figure 13.  Shear strain increment under different reduction factors

    表  1  不同围压(σ3)、SL下zk03-2滑土样试样瞬时应变与稳定变形速率

    Table  1.   Transient deformation and steady creep speed under different confining pressure and stress level of zk03-2 sliding zone soil

    围压σ3/kPa SL
    0.30 0.45 0.60 0.75
    瞬时应变 稳定变形速率/min-1 瞬时应变 稳定变形速率/min-1 瞬时应变 稳定变形速率/min-1 瞬时应变 稳定变形速率/min-1
    100 0.004 58 1.60×10-7 0.009 18 3.08×10-7 0.018 18 5.50×10-7 0.028 66 8.91×10-7
    200 0.005 41 2.78×10-7 0.010 73 4.77×10-7 0.016 67 7.66×10-7 0.031 01 1.03×10-6
    300 0.005 98 3.57×10-7 0.011 81 6.20×10-7 0.016 51 8.60×10-7 0.030 90 1.28×10-6
    400 0.008 12 3.58×10-7 0.013 65 6.06×10-7 0.022 22 1.01×10-6 0.035 53 1.54×10-6
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    表  2  拟合参数列表

    Table  2.   Fitting parameters

    围压/kPa E1/MPa η1/(MPa·h-1) E2/MPa η2/(MPa·h-1) R2
    100 20 157.897 00 19 591 400.000 54 608.033 00 326 203.593 0 0.984 73
    17 159.254 07 1.43×107 42 258.768 44 227 175.942 7 0.977 43
    11 097.550 15 1.15×107 32 030.466 25 198 310.954 8 0.985 46
    9 141.695 65 8.66×106 24 845.012 94 148 786.078 2 0.983 48
    200 25 836.852 62 1.55×107 49 118.586 90 326 490.067 3 0.988 28
    19 978.666 10 1.30×107 41 221.297 17 254 029.300 4 0.985 29
    16 740.971 64 1.11×107 36 158.216 02 238 143.437 3 0.984 94
    11 636.111 63 1.08×107 31 093.727 70 210 060.380 8 0.989 58
    300 28 659.285 41 1.10×107 76 439.008 25 468 256.890 1 0.973 82
    22 197.039 11 1.32×107 39 880.660 78 222 172.353 6 0.983 21
    20 595.783 21 1.26×107 38 466.849 77 225 903.365 3 0.989 09
    14 856.919 12 1.08×107 31 683.157 55 193 088.289 2 0.986 53
    400 27 210.916 94 2.03×107 57 110.154 52 400 494.822 5 0.988 67
    24 259.076 69 1.74×107 51 340.454 75 354 264.185 4 0.987 88
    19 871.911 70 1.35×107 42 253.295 25 289 869.722 9 0.986 05
    15 827.433 53 1.10×107 32 718.215 79 203 406.816 0 0.985 27
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    表  3  呷爬滑坡滑带土常规强度参数

    Table  3.   Routine strength parameters of sliding zone soil of Gapa landslide

    E/MPa μ c/MPa φ/(°) γ/(g·cm-3)
    堆积层 1 600 0.30 0.12 35 2.17
    滑带 600 0.35 0.07 26 1.86
    次级滑带 600 0.35 0.05 24 1.85
    基岩 10 000 0.27 1.00 40 2.50
    注:E.弹性模量;μ.泊松比;c.内聚力;φ.内摩擦角;γ.密度
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    表  4  呷爬滑坡滑带土蠕变参数

    Table  4.   Creep parameters of sliding zone soil of Gapa landslide

    E1/MPa η4/(MPa·h-1) E2/ MPa η2/(MPa·h-1)
    滑带土 2.00×105 1.30×107 4.12×104 2.54×105
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  • 收稿日期:  2019-10-15

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