强震作用下高速远程和短程滑坡运动机理及堵江溃坝模式对比研究

"5.12"汶川大地震（Ms=8.0）触发了数以万计的崩滑地质灾害，尤其在地震核心区内因强震触发高速滑坡堵江形成114处堰塞湖，其中最为著名的当属唐家山堰塞湖。野外调查显示，本次强震触发的大型高速滑坡均属岩质滑坡，但因下滑后运动距离（远程、短程）不同，其运动及堵江机制乃至堰塞坝体地质结构存在很大差异，最具代表性的是北川唐家山堰塞坝属高速"短程"滑坡堵江，相应地质结构良好，绝大部分基本保持原岩结构，整体溃坝可能性小；而位于青川东河口滑坡则属高速"远程"滑坡堵江，因长距离飞抛、弹射等作用，相应地质结构破碎，原岩结构完全解体，整体溃坝可能性大。本研究以唐家山和东河口两处大型岩质高速滑坡为原型，通过实地勘查和试验，采用室内物理模拟和数值模拟方法，系统开展高速滑坡启动模式以及在"远程"与"短程"条件下运动及堵江机理，在此基础上系统对比分析不同类型堵江堰塞坝体地质结构特点及其相应的溃坝模式。

"5.12"汶川大地震（Ms=8.0）触发了数以万计的崩滑地质灾害，尤其在地震核心区内因强震触发高速滑坡堵江形成114 处堰塞湖，其中最为著名的当属唐家山堰塞湖。野外调查显示，本次强震触发的大型高速滑坡均属岩质滑坡，但因下滑后运动距离（远程、短程）不同，其运动及堵江机制乃至堰塞坝体地质结构存在很大差异，最具代表性的是北川唐家山堰塞坝属高速"短程"滑坡堵江，相应地质结构良好，绝大部分基本保持原岩结构，整体溃坝可能性小；而位于青川东河口滑坡则属高速"远程"滑.坡堵江，因长距离飞抛、弹射等作用，相应地质结构破碎，原岩结构完全解体，整体溃坝可能性大。本研究以唐家山、东河口和汉源县万工集镇三处大型岩质高速滑坡为原型，通过实地勘查和试验，采用室内物理模拟和数值模拟方法，系统开展高速滑坡启动模式以及在"远程"与"短程"条件下运动及堵江机理，在此基础上系统对比分析不同类型堵江堰塞坝体地质结构特点及其相应的溃坝模式。取得主要成果有：.1.提出强震作用下顺层岩质斜坡“后缘拉裂-中部岩块楔劈和顺层剪切滑移-底部锁固段脆性剪断-突发高速启动”的失稳机理，详细阐述了各个发育阶段的形成机制，推导出地震应力波触发顺层岩质斜坡失稳的破坏判据和临滑瞬间锁固段岩体的剪切形变能计算公式。.2.采用弹塑性力学和离散元数值模拟等一系列手段，系统开展高速“短程”滑坡运动全过程动力学分析和堵江机制的研究，重点探讨了顺层岩质滑坡“刹车”制动机制及制动类型对堰塞坝体地质结构的控制效应，合理解释了唐家山堰塞坝内部地质结构的特征并阐明堰塞坝的形成机制。.3、通过三维modelflow软件模拟了不同水位条件下唐家山堰塞坝体内部渗流场，分析水位抬升对堰塞坝土体渗流稳定性影响以及不同水位下堰塞坝体的渗流稳定性，推测堰塞坝在漫坝后的破坏模式。.4、引入能量转化率η，在综合分析临床弹性应变能的基础下，运用能量转化原理，同时考虑地震水平加速度和竖直加速度，给出了地震滑坡启动速度公式，并在东河口地震滑坡中得到应用验证。.5、以汉源万工集镇高速滑坡为实例，系统分析强降雨饱和状态下平面滑动型（平滑型）滑坡地下渗流的水流运动规律，同时考虑静水压力和动水压力的耦合作用，提出饱和状态下平滑型滑坡边坡稳定性分析新理念，运用地下水动力学原理，导出强降雨下地下渗流水流运动方程。考虑坡体各点水流运动的不均匀性，改进了传统的边坡稳定性系数计