地震作用下甘肃天水地区黄土-泥岩接触面滑坡机理

doi:10.19657/j.geoscience.1000-8527.2019.01.21

现代地质 ›› 2019, Vol. 33 ›› Issue (01): 218-226.DOI: 10.19657/j.geoscience.1000-8527.2019.01.21

地震作用下甘肃天水地区黄土-泥岩接触面滑坡机理

孙萍¹^,²(), 祝恩珍¹^,²^,³(), 张帅⁴, 韩帅¹^,², 王刚¹^,²

1.中国地质科学院地质力学研究所,北京 100081
2.国土资源部新构造运动与地质灾害重点实验室,北京 100081
3.中国地质大学(北京),北京 100083
4.岛根大学地球科学系,岛根松江 690-8504

收稿日期:2018-05-03 修回日期:2018-12-02 出版日期:2019-02-26 发布日期:2019-02-28
通讯作者: 祝恩珍
作者简介:祝恩珍,男,硕士研究生,1993年出生,地质工程专业,主要从事地质灾害、工程地质方面的研究。Email:1433716481@qq.com。
孙萍,女,研究员,博士生导师,1978年出生,地质工程专业,主要从事工程地质、地质灾害方面的研究工作。Email:sunpingcgs@163.com。
基金资助:
国家自然科学基金项目(41472296);中国地质调查局地质调查项目(DD20160271)

Mechanism of Earthquake-triggered Loess-mudstone Interface Landslide in Tianshui Area, Gansu Province

SUN Ping¹^,²(), ZHU Enzhen¹^,²^,³(), ZHANG Shuai⁴, HAN Shuai¹^,², WANG Gang¹^,²

1. Institute of Geomechanics,Chinese Academy of Geological Sciences,Beijing 100081,China
2. Key Laboratory of Neotectonic Movement and Geohazard,Ministry of Land and Resources,Beijing 100081,China
3. China University of Geosciences,Beijing 100083,China
4. Department of Earth Science, Shimane University, Matsue, Shimane 690-8504, Japan

Received:2018-05-03 Revised:2018-12-02 Online:2019-02-26 Published:2019-02-28
Contact: ZHU Enzhen

摘要/Abstract

摘要：

以甘肃天水地区渭河北岸大型黄土-泥岩滑坡为研究对象,通过野外地质调查、工程地质钻探、室内力学试验以及FLAC^3D数值计算的方法,对该类滑坡的发育特征及地震作用下的稳定性进行分析评价。结果表明:该类滑坡多属于历史地震滑坡,其破坏类型为滑移拉裂型。通过对滑坡的稳定性进行计算分析可知,静力作用下滑坡处于稳定状态;地震作用下,稳定性明显降低,坡体可能再次滑动,预测滑面位于黄土-泥岩接触带位置,与野外调查观测结果一致。研究结果对天水地区该类滑坡的早期识别有重要参考意义,可为该类滑坡的防灾减灾提供科学依据。

关键词: 黄土-泥岩接触面滑坡, 发育特征, 稳定性, 滑坡机理

Abstract:

Taking the large loess-mudstone interface landslide in Tianshui area, Gansu Province as a case study, the characteristics of earthquake-triggered landslide development and stability were analyzed and evaluated based on field geological survey, engineering geological drilling, lab-based mechanical tests and FLAC^3D numerical calculation. The results show that most of these landslides are historical earthquake-triggered landslides, and their failure types are mainly slip-pull. Through calculating and analyzing the stability of these landslides, it is suggested that the slopes are currently stable. Under the influence of earthquakes, the slope stability would be markedly reduced, and the slope may have a secondary slip. The predicted slip surface is located at the loess-mudstone interface, consistent with the field survey results. Our finding is important in early-stage landslide recognition and provides scientific basis for landslide-related disaster prevention in Tianshui area.

Key words: loess-mudstone landslide, development characteristic, stability, landslide mechanism

中图分类号:

孙萍, 祝恩珍, 张帅, 韩帅, 王刚. 地震作用下甘肃天水地区黄土-泥岩接触面滑坡机理[J]. 现代地质, 2019, 33(01): 218-226.

SUN Ping, ZHU Enzhen, ZHANG Shuai, HAN Shuai, WANG Gang. Mechanism of Earthquake-triggered Loess-mudstone Interface Landslide in Tianshui Area, Gansu Province[J]. Geoscience, 2019, 33(01): 218-226.

图/表 12

图1 典型滑坡剖面与局部特征 (a)典型剖面;(b)黄土的垂直节理和黄土洞(镜向115°);(c)局部滑面特征(镜向145°);(d)黄土泥岩接触面(镜向85°);(e)黄土中盐碱析出(镜向80°)

Fig.1 Cross section and local features of typical landslides

图2 滑坡稳定性分析计算模型

Fig.2 Calculation model of slope stability analysis

表1 岩土体物理力学参数

Table 1 Geomechanical parameters of rocks and soils

岩土体材料	抗剪强度		密度/ (kg/m³)	泊松比	变形模量 /MPa
岩土体材料	黏聚力 /kPa	内摩擦角/(°)	密度/ (kg/m³)	泊松比	变形模量 /MPa
Q₄黄土	49.6	18.58	1 640	0.30	18.5
Q₃黄土	48.6	19.41	1 570	0.27	17.0
强风化泥岩	15.0	12.00	2 000	0.24	54.0
弱风化泥岩	100.0	40.00	2 100	0.11	772.3
基岩	1 000.0	60.00	2 400	0.45	1 000.0

图3 校正后的傅里叶谱、能量谱及输入加速度时程曲线 (a)校正后的傅里叶谱;(b)校正后的能量谱;(c)输入的加速度时程曲线

Fig.3 Corrected Fourier spectrum, energy spectrum and input acceleration time curve

图4 模型塑性区分布图

Fig.4 Distribution of the model plastic zone

图5 模型静力计算结果云图 (a)模型X方向位移等值线局部云图;(b) 模型Z方向位移等值线局部云图;(c)模型第一主应力等值线云图;(d) 模型第三主应力等值线云图

Fig.5 Static calculation results of the model

图6 动力计算模型塑性区域分布图

Fig.6 Distribution of plasticity region of the dynamic calculation model

图7 模型动力计算结果云图 (a)y=30剖面X方向位移云图;(b) y=30剖面Z方向位移云图

Fig.7 Dynamic calculation results of the model

图8 滑坡静力、动力滑动面对比图 (a)静力计算位移云图及滑动面示意图;(b)现今地貌动力作用下滑动面示意图

Fig.8 Comparison of sliding surface under the statics and dynamics of the landslide

图9 动力作用下滑动区域示意图

Fig.9 Schematic diagram of the sliding area under dynamic action

图10 边坡动力计算监测点分布图

Fig.10 Distribution map of monitoring points on the slope in dynamic calculation

图11 滑坡监测点加速度、速度曲线

Fig.11 Acceleration and speed curves of the monitoring point in the landslide

参考文献 26

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地震作用下甘肃天水地区黄土-泥岩接触面滑坡机理

Mechanism of Earthquake-triggered Loess-mudstone Interface Landslide in Tianshui Area, Gansu Province

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