斜坡失稳的广义临界位移准则与预测方法

由于地质系统本身的固有复杂属性或深部岩土体力学属性与地质结构的难以准确描述性，通常人们认为崩滑灾害的预测是非常困难的。本项目从新的思路和视角出发，基于锁固段概念和重正化群理论，阐明岩质、堆积层、黄土及粘性土等不同类型斜坡锁固段形成的地质条件和地质分类，以及地质、地球物理与监测信息综合识别方法，建立锁固体临界破裂概率的二维与三维重正化群理论，提出适用性更为广泛的锁固体剪切损伤本构模型。从物理模拟实验角度揭示多锁固段膨胀-断裂过程与位移特征的物理关系，揭示斜坡失稳的物理机制及广义模式。给出多锁固段斜坡失稳的临界位移准则，并进行试验和崩滑实例验证。在此基础上，研究适用于斜坡失稳的监测系统设计原则、多物理量立体式监测方法和复杂灾害环境下的无线远程自动监测技术，提出基于多锁固段控制的斜坡变形演化模式及失稳预测方法，建立1～2个典型斜坡场地的监测预警示范基地。

我国滑坡灾害频发，每年因此造成的损失惨重。本质上滑动型斜坡的稳定性受软弱结构面或剪切带上的锁固段控制，此类滑坡被称为锁固型滑坡。本项目针对多锁固型斜坡锁固段间应力集中、转移与累进性破裂次序等共性规律和预判方法进行了系统研究。.在对我国36 处典型大型灾难性滑坡地质资料分析的基础上，首次将锁固型滑坡划分为五类： 跨层斜切式、顺层直剪式、均质岩桥式、挡墙式和支撑拱式。从失稳类型、锁固段位置、地质环境及主要外部影响因素等方面归纳总结了五类锁固型滑坡的形成条件，并提出了任一斜坡能否发展成为锁固型滑坡的预判方法以及锁固段位置、几何形态、界限及个数的识别界定方法。.基于GeoStudio-Sigma/W软件对跨层斜切、顺层直剪、均质岩桥和挡墙式四类锁固型滑坡进行了数值模拟研究，并开展了相应的物理模型试验研究，通过综合对比分析，揭示了各类锁固型滑坡锁固段间应力集中、转移及多锁固段累进性破裂次序的规律。提出了考虑锁固段起关键承载作用和多锁固破裂次序的锁固型滑坡安全系数计算模型，并推导出了相应的计算公式。最后给出单锁固段和多锁固段斜坡失稳的临界位移准则，提出了锁固型滑坡防灾减灾的思路和方法。.同时本研究将岩体脆性破裂过程看作一个逾渗相变过程，假定岩体细观微元体强度服从Weibull分布，基于系统在逾渗阈值处有尺度不变的性质，构建了能够考虑应力损耗及应力转移机制的岩石破裂一维、二维和三维重正化群模型，推导了相应的锁固体临界破裂概率。.在前述研究基础上，根据斜坡岩土体结构、锁固段类型、多锁固段斜坡的位移特征及失稳临界位移准则，研究了适用于斜坡失稳的监测系统设计原则、多物理量（位移、形变、破裂微震、应力、应变、孔隙压力等）立体式监测方法和复杂灾害环境下的无线远程自动监测技术，提出了基于多锁固段控制的斜坡变形演化模式及失稳预测方法。最后，以西藏樟木堆积体典型滑坡作为示范案例，系统分析了其堆积体物质结构对斜坡变形破坏和稳定性的影响，并在对西藏樟木锁固型滑坡变形规律和变形模式分析的基础上，提出了基于地表位移监测、深部应力应变监测、水压力监测以及降雨监测等多手段综合监测方案。