降雨誘發球狀風化花崗岩邊坡地質災害的機理研究

《降雨誘發球狀風化花崗岩邊坡地質災害的機理研究》是依託福州大學，由王浩擔任項目負責人的青年科學基金項目。

基本介紹

• 中文名：降雨誘發球狀風化花崗岩邊坡地質災害的機理研究
• 依託單位：福州大學
• 項目類別：青年科學基金項目
• 項目負責人：王浩

項目摘要

降雨誘發球狀風化花崗岩邊坡地質災害在福建等濱海丘陵地區發育廣泛，由於颱風肆虐和當地交通建設快速推進，球狀風化層開挖裸露並經降雨觸發形成坍塌、崩塌、滑坡、滾石、落石和沖刷等地質災害，危害嚴重。本項目擬在對花崗岩球狀風化及相關地質災害發育規律、類型等調查研究和統計分析基礎上，採用地質雷達和瑞雷波物探手段，結合地質調繪、鑽孔勘探和開挖印證，探明球狀風化花崗岩邊坡風化分帶，風化球分布和地下水狀態，揭示典型病害體坡體結構，並形成一套針對此類邊坡的綜合勘探技術。進而現場採集中小型風化球體和殘積土體製作室內小比例病害模型，開展降雨誘發球狀風化花崗岩邊坡地質災害室內模型試驗研究；同時採用PFC顆粒流程式開展相應數值仿真模擬研究；通過模型與模擬研究中對應力場、位移場、滲流場和破壞形態演化規律的監測、分析與印證，揭示降雨誘發球狀風化花崗岩邊坡地質災害的觸發機制與破壞機理，為該地區防災減災工作提供理論依據。

結題摘要

降雨誘發球狀風化花崗岩邊坡地質災害在福建等濱海丘陵地區發育廣泛，由於颱風肆虐和當地交通建設快速推進，球狀風化地層開挖裸露並經降雨觸發形成極為嚴重的邊坡地質災害。本項目歷時三年，調查研究並跟蹤諮詢了研究區內球狀風化花崗岩邊坡的地質災害點、國省道和高速公路的路塹邊坡點40餘個，探討了球狀不均勻風化現象的形成原因、分布特徵及發育規律，選取典型實例總結了該類地層產生滾石、滑坡和崩塌等三類主要地質災害的變形破壞特徵，並概化工程地質模型，為研究其災害觸發機理奠定基礎。首先，採用地質調查、統計評估、理論分析、模型試驗、數值仿真和案例剖析等方法總結了球狀風化滾石的運動軌跡及影響規律，發展了一套綜合室內模型試驗、PFC數值模擬和RockFall統計評估確定計算參數的方法，結合兩個典型案例，總結採用坡形坡率改造、緩衝平台設定、主被動攔擋和危險源分解等方法處理滾石災害的對策；其次，依託漳州某典型球狀風化花崗岩路塹邊坡滑坡處治實例，採用顆粒流數值模擬闡明開挖、地震和滲流等三種擾動工況作用下邊坡變形演化、坡體位移直至滾石拋射的漸進破壞機理；再次，依託研究區花崗岩風化殼邊坡崩崗實例剖析，通過三軸實驗與數值試驗結果對比，獲得與巨觀參數相匹配的顆粒流模擬所需細觀參數，建立崩崗坡體模型，模擬不同降雨強度下崩崗坡體漸進性破壞過程。最終，將上述研究成果拓展到南廈高速公路某類土質邊坡滑坡的滲流穩定性分析，東南沿海鐵路某錨固路塹邊坡在地震和列車動荷載作用下的穩態評估等案例研究；以及解決了位於侵入花崗岩和變質砂岩接觸帶內，福建省挖方最高達140m的龍巖雙永高速公路K227滑坡穩定性評價及災害治理，初步建立了複雜路塹高邊坡全壽命周期風險評估及風險調控的理論框架，為閩東南球狀風化花崗岩邊坡地質災害防治提供理論依據。