基于能量守恒原理滑石板岩质边坡滑坡速度分析.doc

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作者简介：郝晓平（1977），男，山西省长治市人，济南市勘察测绘研究院，部门总工程师，副高级工程师，本科，主要从事边坡变形方向的研究；

段衍伟（1988），男，山东人，济南岩土工程公司，工程师，硕士，主要从事岩土力学方向研究；

唐博（1990），男，山东人，济南岩土工程公司，工程师，本科，主要从事岩土力学方向研究.

基于能量守恒原理滑石板岩质边坡滑坡速度分析

郝晓平1段衍伟2,唐博2

（1.济南市勘察测绘研究院，山东济南2500002.济南岩土工程公司，山东济南250000）

摘要：本文针对于云南省金沙江两家人水电站滑石板边坡拉裂区岩体，考虑滑坡体下滑过程中与坡下已有堆积体发生冲击碰撞的作用，基于能量守恒的原理，依据滑坡体锁固段储能方式的不同，计算了滑坡遽发时的速度，并且依次分析了滑坡下滑各阶段速度和加速度的变化，得出了滑坡体下滑的最终速度；考虑初始启滑速度及其与坡下堆积体的冲击碰撞作用在预测滑坡的速度及堆积规模方面不可忽略,可为其它滑坡速度的预测和滑坡后减灾防灾综合分析提供参考。

关键词：滑坡参数；滑坡速度；冲击碰撞；堆积规模

滑坡体下滑中图分类号：[TD12]文献标志码：A

滑坡体下滑

滑坡过程速度的计算分析一直是制约滑坡灾害分析的瓶颈。许多学者对此做了探讨，并提出一系列的假说。Shreve[1]气垫层学说，分析了滑坡速度的异常。卢万年[2]根据空气动力学引入的机翼理论，解释了大型滑坡体飞跃的现象。程谦恭[3]基于断裂力学的滑坡弹冲加速动力学机理，将滑床面附近岩体锁固段所聚集赋存的应变能转变为滑坡体下滑动能，计算了滑坡体初始滑动的弹冲速度。汪洋，殷坤龙[4]的滑坡体条块分析法，把滑坡体划分为条块，分别计算了各条块的速度来解释滑坡体的整体行为。邢爱国[5]从滑坡面间的孔隙水和水汽化角度，阐述了大型滑坡加速机理。对于大型高速滑坡速度的计算和理论分析国内外已取得了一定的成果，但对于滑坡过程中滑坡体与坡下堆积体冲击碰撞后的速度及堆积规模的变化研究甚少。

滑坡过程中的速度及冲击碰撞引起滑坡规模的变化实质是一种能量的转化，计算滑坡速度时最常用的方法是动能定理，一般假设滑动面直线型，摩擦恒定，忽略滑动过程中的崩解碎裂耗能，以至求取滑坡体平均下滑速度偏大，且滑动后阶段不考虑与边坡下部的冲击碰撞效应，估计的滑坡规模往往偏小。而相关滑坡试验表明[6-7]，滑坡体的完整性对滑坡下滑速度及滑坡规模的大小影响甚大。因此在滑坡分析中，对于滑动面的非直线形，考虑滑坡体下滑过程中断裂、崩解、冲击碰撞作用引起的滑坡下滑速度及堆积规模的变化是不可忽略的。

滑坡体本文基于能量守恒的理论，在得出滑坡临界厚度的基础上，推断出滑坡结构面的破坏形式，阐明了参数的取值。基于锁固段理论计算了锁固段的弯曲变形能，进而确定了滑坡遽发时的速度。求解了滑坡滑动过程中的速度和加速度，分析了滑坡过程中速度和加速度的变化，预测了滑坡体的最终速度。

滑坡体

冲击碰撞不平整坡面最终堆积状态坡下堆积体已滑坡堆积区重力势能W=Mgh

冲击碰撞

不平整坡面

最终堆积状态

坡下堆积体

已滑坡堆积区

重力势能W=Mgh

图1典型滑坡的速度及冲击碰撞堆积图

Fig.1Velocityandimpactcollisionofthetypicallandslide

两家人滑石板顺层岩质边坡

金沙江两家人水电站位于云南省玉龙雪山与哈巴雪山之间，金沙江在此处流向N40°～45°E，河水面高程▽1600m左右，地形坡度约40°-45°，坡顶高程2600m～3000m。滑石板区左岸总体为斜向坡，因金沙江河谷深切，引起应力释放，破坏了边坡的应力平衡，从而产生边坡向临空面方向的回弹，同时由于金沙江下切过程中在岸坡上揭露到层间错动面，受1996年2月丽江大地震的影响，边坡上切脚岩体松驰，层间错动面内聚力降低，加之后期地表水入渗浸润，层间错动面抗剪强度参数进一步降低，最终导致1996年10月28日滑石板区发生了高速岩体滑坡，滑坡体冲毁坡下的公路和挡墙，进入金沙江后形成滑坡堰塞湖，水位上涨60余米，3小时后形成了较大的决口。滑坡发生后在坡体下部形成的堆积体的形状及地震滑坡过后岩体由于卸荷形成的拉裂区分布如图2所示。

已滑坡区域拉裂区拉裂隙底部堆积体层状岩体

已滑坡区域

拉裂区

拉裂隙

底部堆积体

层状岩体

图2两家人滑石板边坡拉裂区及已滑坡堆积图

Fig.2Sloptensilecleftareaandlandslideaccumulation’sdiagram

高程(m)根据滑石板现场地质测绘成果，