強震條件下順層滑坡堵江的動力災變機理與演化全過程

《強震條件下順層滑坡堵江的動力災變機理與演化全過程》是依託大連理工大學,由年廷凱擔任項目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：強震條件下順層滑坡堵江的動力災變機理與演化全過程
• 依託單位：大連理工大學
• 項目類別：面上項目
• 項目負責人：年廷凱

項目摘要

我國西南地區地震頻發，觸發的岩質滑坡數量多、規模大、破壞力強，且往往造成滑坡堵江災害。震害調查表明，大型堵江滑坡多見順層岩質邊坡，呈高速、短程、整體狀運動特徵。以汶川地震典型堵江順層滑坡為依託，概化原型邊坡工程地質模型，以DDA方法建立大變形運動學計算力學模型，引入強度衰減式塊間接觸模型、動態式滑體前鋒壓水阻尼和底部泥沙摩阻模式，對DDA數值程式進行二次開發，模擬強地震觸發下滑坡堵江的動力演化過程，並基於水上-水下全程PIV量測技術的大型振動台試驗進行驗證；進而系統模擬不同斜坡地形與岩層組構、河水動力條件（水深和河床泥沙厚度）、地震荷載等主控因素下滑體堵江運動的完整演化過程，揭示其動力災變機理和堵江模式；通過變動參數比較研究，建立各主控參數與滑體速度、前鋒位置、入江體積、堰塞體高度等相應關係，提出地震滑坡堵江判據。該成果可為地震滑坡堵江預測、防災減災規劃和地震應急處置對策制定提供科學依據。

結題摘要

我國西南山區地形複雜，溝壑峽谷縱橫交錯，河流地貌發育顯著，且地震地質構造活躍，強震極易誘發山體滑坡堵塞峽谷或河道形成滑坡壩；且當堰塞湖內水位過高時，滑坡壩亦有可能因漫頂或管涌潰壩進而誘發洪水或土石流等次生地質災害鏈。本項目依託汶川地震典型滑坡堵江事件，構建工程地質力學模型，為數值模擬和模型試驗提供依據。開展不同岩土體材料及其相似材料的靜動力剪下試驗，結合試驗結果和理論分析，提出一種簡單統一的狀態依賴型剪下強度模型，用以描述滑坡過程中材料接觸界面的強度衰減效應。結合非連續變形分析(DDA)數值方法和邊坡抗滑穩定安全係數計算的矢量和方法(VSM)，發展岩質邊坡地震穩定性的高效數值評價方法；基於狀態依賴型的塊間接觸強度弱化模型，改進DDA數值方法，以真實滑坡體的堆積形態和堆積位置作為目標函式，復演地震觸發滑坡啟動、滑體運移、堆積穩定至堵江築壩的動力災變全過程，發現滑坡過程中坡體材料剪下強度參數的弱化效應能夠顯著影響其運移距離和堆積形態；特別地，研製一套集成攝影量測技術的滑坡堵江築壩室內模型試驗裝置，檢驗前述DDA數值模擬方法。在此基礎上，開發計算流體動力學和離散元方法(CFD-DEM)耦合的滑坡堵江模擬程式，進行U型和V型峽谷區域滑坡壩形成過程的模型試驗和數值模擬，系統研究不同滑面傾角和河床傾角組合情況下滑坡壩的幾何構型特點，構建U型和V型峽谷區域滑坡壩幾何形態的快速預測模型；結果表明，滑面傾角對滑坡壩長度和高度具有顯著影響，而河床傾角對其影響有限；此外，主要受滑面傾角影響的滑坡壩橫截面形狀可以歸納為對稱型、非對稱型和平直型。基於上述滑坡壩幾何形態預測模型，結合邏輯回歸原理，建立地震觸發滑坡壩的壩長、壩寬及堰塞湖庫容與滑坡堰塞壩穩定性之間的定量關係，用於指導滑坡壩穩定性的快速評估。上述成果可為地震滑坡堵江事件的預測、防災減災措施和應急處置對策的制定提供科學依據。