多年凍土退化區(qū)山體滑坡形成規(guī)律及對(duì)路基穩(wěn)定性影響.pdf

1、公路往往需要跨越眾多的地形、構(gòu)造、地質(zhì)單元，經(jīng)常受各類地質(zhì)災(zāi)害的影響。北安至黑河高速公路在孫吳縣境內(nèi)與小興安嶺相交，該區(qū)域處于我國(guó)高緯度多年凍土區(qū)南緣，具有典型冰緣地貌特征。近年來(lái)，這一路段路域山體滑坡現(xiàn)象不斷增多，威脅路基穩(wěn)定與運(yùn)營(yíng)安全;并且滑坡的分布與形態(tài)特征以及運(yùn)動(dòng)規(guī)律與其它地區(qū)滑坡具有顯著差異。為探索多年凍土退化區(qū)滑坡的分布特征、發(fā)育規(guī)律、觸發(fā)因素、破壞方式、運(yùn)動(dòng)特征與影響因素，研究有效的滑坡勘探技術(shù)、巖土測(cè)試以及邊坡穩(wěn)定性分析

2、方法，保證公路工程質(zhì)量與運(yùn)營(yíng)安全，豐富和完善寒冷地區(qū)地質(zhì)不良路段高等級(jí)公路修筑技術(shù)成果，保護(hù)寒冷地區(qū)地質(zhì)環(huán)境和人類生命財(cái)產(chǎn)安全。以北黑河高速公路擴(kuò)建工程穿越小興安嶺的K177+300～K179+200段路域?yàn)檠芯繀^(qū)，對(duì)路域內(nèi)的山體滑坡進(jìn)行了系統(tǒng)的研究。
　　從研究區(qū)環(huán)境地質(zhì)條件分析入手，結(jié)合區(qū)域多年凍土分布特征與長(zhǎng)序列氣溫變化數(shù)據(jù)，對(duì)區(qū)域氣候變化與凍土退化以及淺層滑坡成因的關(guān)系進(jìn)行了研究。結(jié)果表明:氣候變化引起研究區(qū)內(nèi)氣溫逐年升高

3、、多年凍土逐年退化。分布于溝谷上游山坡地帶且其下發(fā)育有銜接多年凍土層的淺層低角度滑坡，其形成與發(fā)展受凍融循環(huán)作用與多年凍土退化的影響;隨著區(qū)內(nèi)氣候變化進(jìn)程的演化，多年凍土上限不斷下降，滑坡滑動(dòng)深度不斷加深，風(fēng)險(xiǎn)逐漸增大。
　　通過(guò)多次對(duì)滑坡區(qū)域進(jìn)行高密度電阻率法勘探，得到不同時(shí)期地下空間電阻率的分布，結(jié)合地質(zhì)勘察結(jié)果、場(chǎng)地條件與監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，對(duì)巖土體電阻率的分布規(guī)律及影響因素進(jìn)行了研究。結(jié)果表明:第三系孫吳組礫砂巖呈高阻分布;白堊系嫩

4、江組泥巖呈低、中、高阻分布，隨其風(fēng)化程度的提高而增大;白堊系嫩江組粉砂巖呈低、中阻分布，隨其風(fēng)化程度的提高而減小。巖土體電阻率隨其含水率的升高而減小、隨其內(nèi)部水分的凍結(jié)而增大、隨其結(jié)構(gòu)出現(xiàn)損傷而增大、隨其密實(shí)度的增大而減小。巖質(zhì)滑坡錯(cuò)動(dòng)過(guò)程中滑帶巖體受剪切破壞，結(jié)構(gòu)出現(xiàn)損傷，電阻率顯著增大;土質(zhì)滑坡形成時(shí)滑帶土體含水率升高，達(dá)到飽和狀態(tài)，電阻率顯著減小。
　　結(jié)合氣象站氣象數(shù)據(jù)、實(shí)際工況以及地溫、地表位移、巖土體水平位移、含水率與

5、孔隙水壓力監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，對(duì)滑坡體的變形特征及其失穩(wěn)的觸發(fā)與影響因素進(jìn)行了研究。結(jié)果表明:K177+550段滑坡為間歇式滑動(dòng)的旋轉(zhuǎn)型滑坡;連續(xù)且強(qiáng)度較低降水的持續(xù)入滲和凍土融化水滲流是導(dǎo)致坡體失穩(wěn)的主要原因。K178+530段滑坡為間歇式滑動(dòng)的平移型滑坡;集中強(qiáng)降水的快速入滲和凍土融化水滲流是導(dǎo)致坡體失穩(wěn)的主要原因。區(qū)域氣溫和大氣降水的變化與地溫、巖土體含水率、地下水位、滑坡運(yùn)動(dòng)具有密切相關(guān)性。隨著滑坡運(yùn)動(dòng)勢(shì)能的降低以及區(qū)域多年凍土逐年退化、

6、補(bǔ)充巖土體水分的能力下降，滑坡的運(yùn)動(dòng)速率逐年降低。
　　采用有限元法，依據(jù)滑坡地層分布和試驗(yàn)得到的巖土物理力學(xué)指標(biāo)建立數(shù)值分析模型，計(jì)算不同時(shí)期巖土體飽和度與變形的分布狀況以及坡體的安全系數(shù)，進(jìn)而對(duì)滑坡的形成與失穩(wěn)原因進(jìn)行了研究。結(jié)果表明:K177+550段滑坡水分由地表透水能力強(qiáng)的礫砂巖與殘積土入滲，淺層非飽和孔隙水下滲受泥巖層阻隔在礫砂巖層底形成第三系孔隙潛水、在古滑坡后緣坡積填土層形成第四系孔隙潛水，透水能力較強(qiáng)的淺層和滑帶

7、泥巖受潛水浸潤(rùn)達(dá)到飽和狀態(tài)形成白堊系孔隙潛水。隨著外部水源的補(bǔ)給、淺層非飽和孔隙水的下滲以及深層飽和孔隙水的下滲與側(cè)滲，潛水位上升，深層巖土體飽和度增大?；瑤鄮r飽和度增大，強(qiáng)度與抵抗變形能力逐漸下降，導(dǎo)致坡體水平位移與塑性應(yīng)變逐漸增大;直至滑帶泥巖后部已基本達(dá)到飽和狀態(tài)，塑性區(qū)貫通至地表，滑坡體后部殘積土失穩(wěn)并擠壓前部巖土體變形。K178+530段滑坡水分通過(guò)地表透水性好的含礫砂巖與殘積土入滲，礫砂巖以下為透水能力較強(qiáng)的泥巖，淺層非飽