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汶川大地震发生过程中,产生了许多大型的滑坡,而且多呈现出滑体高速启动、碎屑流远程运动的特征。对大型高速远程滑坡成因机制及运动特征的研究一直是人们关注的热点对象之一。本文在现有理论及研究成果的基础上,选择北川县陈家坝乡金鼓高速远程滑坡典型剖面,建立基本地质及力学模型,从岩体结构、断层、地震、地形等多方面分析影响滑坡稳定性的因素,并结合数值模拟方法,研究探索了滑坡发生及其高速、远程运动的成因机制,对滑坡从启动到最终停积过程中的运动特征进行分析,取得了一些基本成果。
(1)滑坡基本特征
通过现场地质调查及地形测绘工作得出,金鼓高速远程滑坡整体的岩体结构由上下两个地质单元组成,北川断层正是两套地层之间的分界线。金鼓高速远程滑坡平面形态并不规则,主滑方向NE105°,滑坡整体长约1500米,整个滑坡面积约0.7平方公里,体积约200万立方米,滑体最大水平运动距离为1250m。
(2)斜坡岩体结构特征与物理力学性质
通过现场与室内试验,研究了斜坡岩体结构特征及物理力学性质,并结合Hoek-Brown经验方法对岩体强度参数进行了估算。
(3)滑坡运动分区
根据滑坡体不同位置处物质的运动和堆积特征,将其分为滑坡启动区、滑坡运动区和碎屑流堆积区,其中滑坡运动区义分为飞行区和碰撞区。
(4)滑坡控制因素研究
从地震作用、断层作用、岩体结构、地形效应等方面研究了影响金鼓高速远程滑坡形成的控制因素,指出滑坡的发生是各种不利地质因素共同作用的结果,岩体结构特征是滑坡发生的内在原因,而地震是其主要触发因素。
(5)滑坡成因机制分析
超强地震加速度作用、地震加速度高程放大效应、地震长持时作用是导致滑动面剪切破坏并贯通的重要原因。数值模拟结果表明,在金鼓高速远程滑坡发生过程中,地震加速度高程放大效应、断层上下盘效应的存在是滑坡发生抛射及具有较高水平启动初速度的重要原因。
(6)滑坡运动速度的估算
在不考虑空气动力因素的影响下,通过反推计算法,对滑坡运动速度进行了估算。滑体在启动时水平初速度约64.00m/s,竖直方向上初速度约为12.00m/s,在第一次碰撞前,斜抛体从启动到上升到最高点历时1.22s,上升最大高度约为7.34m,此时斜抛体水平运动距离约78.34m。
(7)滑坡运动全过程及碎屑流远程运动机理
通过对运动全过程的分析,指出碎屑流的远程运动机理与断层效应、地震的累积效应和触发效应、滑体高位能效应和地形效应、空气动力效应、碎屑流效应密切相关,指出碎屑之间的动量传递是碎屑流远程运动的主要原因。