1、成都理工大學碩士學位論文高填方邊坡變形破壞機理及防治對策研究以攀枝花機場12#滑坡為例姓名：張金航申請學位級別：碩士專業：地質工程指導教師：趙其華20100601摘要高填方邊坡變形破壞機理及防治對策研究以攀枝花機場12#滑坡為例作者簡介：張金航，男，1980年12月生，師從成都理工大學趙其華教授，2010月畢業于成都理工大學地質工程專業，獲得工學碩士學位。摘要近年來，隨著我國國民經濟的迅速發展及西部大開發戰略的實施，國家加大基礎設施的發展力度，西南地區機場建設進入迅猛發展階段。這些機場都具有高填方、高地震烈度、氣候條件差、場區地質條件復雜等共同特點。由于是人工高填方邊坡，因此，許多邊坡地質災害

2、問題也越來越突出的顯現出來，而滑坡災害作為邊坡失穩最為常見的地質災害，給各國人民的生命財產和經濟建設造成嚴重損失，危害范圍也越來越大。2009年10月3日15:00發生的攀枝花機場高填方邊坡12#滑坡就是眾多滑坡災害中典型的一個。本文以此滑坡作為研究對象，首先，通過野外現場調查和已有資料，查明該區域地層巖性、地形地貌、地質構造、氣象與水文等地質條件和主要的地質病害，結合滑坡的變形破壞跡象，對高填方體邊坡的穩定性影響因素、主要地質問題及變形破壞模式等方面進行深入研究，在此基礎上分析得出產生滑坡的形成機制，并提出相應的防治對策。研究表明，攀枝花機場12#滑坡為發生在填筑體內并導致其下部易家坪老滑坡

3、復活的一個大型滑坡。該滑坡的形成與巖土體本身特性及坡體結構密切相關，邊坡的地形地貌、基覆界面處存在軟弱巖層等是影響邊坡穩定性的內在因素；地震活動、長期的地下水不利作用及暴雨誘發等因素是滑坡形成的主要影響因素。高邊坡主要受軟弱巖層的控制作用而產生的變形破壞，邊坡在天然狀態下是可以自穩的，在強降雨條件下，邊坡沿軟弱巖層面滑動，當填方體的下滑力大于抗滑阻力時，剪斷了邊坡和邊坡角處的抗滑樁及阻滑鍵等抗滑設施，造成填方邊坡的失穩，填方體的下滑導致一方面對后緣填筑體進行拉裂變形，另一方面推動下方的易家坪老滑坡體使之再次復活，最終引起邊坡的整體破壞，形成12#滑坡。通過對滑坡成因機制的研究，得出滑坡的形成過

4、程主要分為三個階段：填筑體高邊坡坡體沿基覆界面產生蠕滑；填筑體高邊坡坡體蠕滑并逐個剪斷抗滑結構；邊坡整體滑動，滑坡形成。同時，通過對監測數據發展變化趨勢的分析，得出攀枝花機場12#滑坡為大型推移式的“滑移-拉裂”型順層滑坡。針對高邊坡成都理工大學碩士學位論文的變形破壞病害，本文提出了相應的防治措施。本文選題具有理論與實踐相結合的特點，其成果可為后期治理工程提供較強的指導意義，并對類似高邊坡工程有一定的借鑒意義。關鍵詞：攀枝花機場高填方邊坡成因機理軟弱巖層防治對策AbstractThe deformational mechanism and Countermeasures of High fil

5、l slope NO.12landslide of Panzhihua Airport as an exampleIntroduction of the author:ZhangJinhang, male, was born in December, 1980, whose tutor was Professor ZhaoQihua. He graduated from Chengdu University of Technology in Geology Engineering major and was granted the Master Degree in June, 2010.Abs

6、tractIn recent years, with the rapid development of China's national economy and the implementation of the western development strategy, our country increased the strength of infrastructure development, so the airport construction in Southwest of China has entered the rapid development phase. Th

7、ese airports had some common features including a high fill and high high earthquake intensity, poor weather conditions, complex geological condition of field areas. As the artificial high fill slope, many slope geological disaster problems were displayed more and more prominent, while the landslide

8、 slope disaster as slope instability which is the most common geological disaster caused serious damage to life and property of all peoples and economic development, and the damage range is also growing.NO.12landslide of Panzhihua Airport high fill slope is a typical of many landslide disasters whic

9、h is occured at fifteen oclockon October 3, 2009. In this thesis, it takes NO.12landslide as the object of study, through the field investigation and the existing data, identifying the regional geological conditions incuding lithology, topography, geological structure, meteorological and hydrologica

10、l and so on, and the major geological diseases,combined with the signs of the landslide deformation and failure,deeply researching on the stability factors, the main geological problems and failure modes of high fill slope,on this basis, we conclude the formation mechanism of the landslide, and corr

11、espond control measures.The results of study show that NO.12landside is a large one on the Panzhihua airport. It takes place in the fill and lead to the resurrection of Yijiaping old landside in the lower part of its. The formation of NO.12landside is closely related to geotechnical characteristics

12、itself and slope structure, so slope topography and base cover interface are internal factors that influence slope stability, and seismic activity成都理工大學碩士學位論文long-term adverse effects of groundwater and storm-induced are main ones that result in the formation of landside. High slope is under the con

13、trol of damage of deformation, caused by soft rock. Slope is steady in the natural state, but unstable in heavy rain conditions. If the fillsresistance force is less than sliding down, piles and keys for resisting sliding will be cut and slope will be unstable. The fillsdecline will lead the one han

14、d to deformation and shape of the ones in the post-edge, and on the other hand to promote the Yijiaping old landslide below itself to revive. Ultimately the overall damage caused by slope lead to the formation of NO.12landslide.Through the landslide formation mechanism's research, it obtains tha

15、t the forming process of the landslide mainly divide into three stages:first, The filling high slope body generates creeping along the base cover interface; second, The filling high slope body creeps and cuts the anti-slippery structures one by one; third, the slope creeps as a whole, and the landsl

16、ide forms. Meanwhile, through analyzing the development and changes trend of the monitoring data, we conclude NO.12landslide of the Panzhihua Airport is a large push-move translational sliding of creepslidingand fracturingtype. For diseases of high slope deformation, this thesis presents the corresp

17、onding control measures.The choice of this thesis has the characteristics of combining the theory and practice, and its results provide strong guidance to the post-treatment project and reference meaning to the similar slope engineering.Keywords:Panzhihua airport High filling slope Triggering mechan

18、ism Soft rockControl countermeasures獨創性聲明本人聲明所呈交的學位論文是本人在導師指導下進行的研究工作及取得的研究成果。據我所知，除了文中特別加以標注和致謝的地方外，論文中不包含其他人已經發表或撰寫過的研究成果，也不包含為獲得成都理工大學或其他教育機構的學位或證書而使用過的材料。與我一同工作的同志對本研究所做的任何貢獻均已在論文中作了明確的說明并表示謝意。學位論文作者簽名：年月日學位論文版權使用授權書本學位論文作者完全了解成都理工大學有關保留、使用學位論文的規定，有權保留并向國家有關部門或機構送交論文的復印件和磁盤，允許論文被查閱和借閱。本人授權成都理工大學

19、可以將學位論文的全部或部分內容編入有關數據庫進行檢索，可以采用影印、縮印或掃描等復制手段保存、匯編學位論文。（保密的學位論文在解密后適用本授權書）學位論文作者簽名：學位論文作者導師簽名：年月日第1章前言第1章前言近年來，隨著我國國民經濟的迅速發展及西部大開發戰略的實施，國家加大基礎設施的發展力度，特別是西部大開發以來，能源、機場、公路、鐵路等重點項目建設的陸續在西部上馬，西南地區機場建設進入迅猛發展階段。而西部多山區，地形、地質條件復雜，由于邊坡失穩而造成的事故在工程界常有所聞，據不完全統計，目前西南地區在建和已建的機場有攀枝花機場、九寨黃龍機場、南充高坪機場、萬州五橋機場、黎平機場、興義機場

20、、康定機場、林芝機場、阿里機場、日喀則機場、荔波機場、龍洞堡機場、六盤水月照機場、新舟機場、畢節飛雄機場、昆明第二機場、紅河機場、文山機場、黔江機場，擴建機場有達州河市機場、重慶江北機場、貢嘎機場、邦達機場等30多個（圖1-1），這些機場都具有如下的共同特點。 圖1-1西南地區主要機場平面分布示意圖高填方：這些機場多建于荒山坡地上以減少占用耕地，但為滿足場地條件和凈空條件，機場建設勢必進行深挖高填，九黃機場最大填方高度104m ，填方在全世界都是罕見的；六盤水機場填方量3300萬m 3，挖方量3015量2763萬m 3，萬m 3，最大垂直填方高度85.14m ，坡頂坡腳最大高差136m ；高地

21、震烈度：西南地區處于環青藏高原高地震帶，機場場址地震基本烈度高；成都理工大學碩士學位論文氣候條件差：受青藏高原和云貴高原影響，西南地區機場建設施工氣候條件惡劣，部分機場季節性凍土較為嚴重，工程施工期短，而機場高填方工程浩大，工程進度與工程質量間的矛盾十分突出，高填方體壓實度很難絕對保證，地基易產生不均勻沉降；場區地質條件復雜，且高填方地基底部一般都分布有一定厚度的軟弱土層：機場場區地形地貌復雜，地層巖性變化大，地基土性狀極不均勻，并且在溝谷高填方地段，各種基巖強風化層、殘坡積層、沖洪積層形成的軟弱土層厚度大且分布極不均勻，因此，對軟弱土層如不進行特殊的工程處理，必將導致嚴重的地基沉降與不均勻沉

22、降，甚至危及高填方體的整體穩定。因而機場高填方軟弱土地基的穩定與變形及地基處理方案等問題是西南地區機場建設中存在的核心問題和必須解決的首要問題。本文以四川省攀枝花機場為研究背景。四川省攀枝花市為鋼鐵產業為主的重工業城市。釩鈦磁鐵礦為首位的多種礦產資源高度富集，水能資源豐富，農業及手工業欠發達。攀枝花機場位于攀枝花市區東南部保安營，海拔1550m1980m，距金江火車站為15km。空中距離成都537km，距離昆明193km，大理173km，麗江155km，西昌165km。機場主體工程于2000年6月28日正式開工建設，2003年12月6日建成通航，飛行區等級為4C，設有34個站坪機位，可起降波音

23、737、A320等機型。由于攀枝花機場處于特殊的地理環境和地質條件，機場建設具有四個特點：一是海拔位置高：機場處于高海拔山梁上，跑道海拔為1976m ，陡坡填筑長度超過3600m ；二是挖填方量巨大，挖方總量5800余萬m 3，填方總量達4800萬m 3，挖填方總量居全國機場第一；三是回填深度及成坡高差大，最大深度高差達123米；四是地質條件復雜，施工處理難度大，在施工過程中，形成一系列滑坡。2009年9月以來，攀枝花機場東南側的填筑體高邊坡頂部出現明顯的開裂下錯，前緣擋墻被推擠，2009年10月，填筑體高邊坡進入加速變形階段，在10月3日，填筑體高邊坡出現整體的失穩破壞，并超覆于高填方體下部

24、的易家坪老滑坡之上，使易家坪老滑坡再次復活，最終形成12#滑坡。整個滑坡堆積體長度約為700m，后緣滑壁形成高度約43m 的陡壁（見照片1-1、1-2）。在高邊坡坡口后緣10m 范圍內仍存在裂縫密集帶，且裂縫貫通性好，最大開裂約有30cm，裂縫延伸至距離跑道邊緣約10.5m 處。由于滑坡后緣壁距離機場跑道中心線僅有75m 距離，若不對后緣高邊坡進行處理，繼續任其滑塌，不能滿足民航要求的坡口邊緣距離跑道75m 的規定要求，勢必造成機場關閉，造成嚴重的社會影響。根據現場調查和監測資料，目前滑坡后緣土面區臨坡一帶局部邊坡變形仍然在持續，小規模塌方和落石時有發生，滑坡體也存在緩慢變形。為了確保保安營機

25、場的安全運營，需要對機場跑道土面區和滑坡進行工程處治。因此本人在導師的悉心指導下，通過國內外資料查閱、文獻閱讀，結合本人第1章前言 照片1-1攀枝花機場北東側 12#滑坡照片1-2攀枝花機場土面區拉裂縫參加“攀枝花機場東側12#滑坡及其后緣填筑體高邊坡應急治理工程地質勘察”項目研究的實踐，選擇“高填方邊坡變形破壞機理及防治對策研究以攀枝花機場12#滑坡為例”為碩士論文選題。本論文選題研究內容屬于地質工程研究領域，成都理工大學碩士學位論文文章在詳細勘察成果的基礎上，結合高填方體邊坡的變形破壞跡象，對高填方體主要地質問題、邊坡穩定性影響因素及邊坡的變形破壞模式等方面進行深入研究，在此基礎上分析得出

26、產生滑坡的形成機理，并提出相應的防治對策，其成果可為后期治理工程提供較強的指導意義，選題具有理論與實踐相結合的特點。人類工程活動中，對邊坡問題的研究，主要是由“工程地質條件分析變形現象認識巖體力學分析”到“變形機制分析定性定量評價預測、控制與監測反饋分析”的過程(或途徑。但從縱觀上還有其一定的發展歷程，可歸納以下幾個發展階段：邊坡滑坡等問題與邊坡穩定性等問題是一脈相承的19。19世紀中葉起，隨著社會經濟的發展，水運、交通、礦山和工廠設施的建設，滑坡災害直接危害到人類的經濟活動，才使西方國家首先開展了滑坡現象的研究。二次世界大戰后，隨著各國經濟的大發展和國土的開發利用，建設規模愈來愈大，范圍愈來

27、愈廣，尤其在山區和丘陵地區開發中遇到的滑坡災害愈加嚴重，人們才開始關注邊坡失穩的問題，并開始借鑒滑坡分析方法，用一般材料分析的工程力學理論對其進行半經驗、半理論的研究，從而促進了滑坡研究系統而深入的發展。1950年美國著名土力學家K.Terzaghi 在滑坡機理一文中對滑坡產生的原因、過程、穩定性評價方法和一些工程實例作了較系統的闡述55，1958年美國公路局滑坡委員會編寫出版第29號專門報告滑坡與工程實踐一書，對滑坡的原因、類型、觀測和調查方法，以及治理辦法等作了較全面的闡述，公認為是歐美國家40至50年代中期滑坡防治經驗的總結。50年代以來，我國許多工程地質工作者在滑坡研究中采用了蘇聯的“

28、地質歷史分析”方法，但該方法偏重于定性描述和分析54。著重工程地質條件的描述和邊坡類型的劃分，進行工程地質類比來評價其穩定性。日本在戰后對滑坡災害的研究最活躍。日本學者山田剛二、渡正亮和小橋澄治編寫的滑坡和斜坡崩塌及其防治(1971一書56，列舉了大量實例詳細介紹滑坡的調查與防治，它是20世紀50至60年代日本滑坡防治和研究的代表性著作。這一時期，在我國形成了巖體結構的觀點(谷德振、孫玉科等，1965，提出了邊坡實體比例投影法，定性判斷其穩定性。20世紀6070年代，是邊坡研究的重要發展階段。人們通過對邊坡失穩事例的深入調查、分析、研究，認識到邊坡的演變是一個累進性變形破壞過程，有著明顯的時間

29、效應，對邊坡的研究必須將地質分析與力學機制分析兩者緊密結合第1章前言起來。發展了巖質斜坡穩定性分析方法，強調和重視邊坡工程地質條件，邊坡研究進入力學機制和內部作用研究階段。在這一階段，邊坡穩定性極限平衡法得到了長足的發展，出現了Morgenstem-price 法(196558spencer(196759、sarmar 法（1973）60和不平衡推力傳遞系數法等。這些方法實質還是條分法。20世紀70年代，我國從大量的工程勘探中所遇復雜變形破壞跡象的巖石高邊坡的問題和斜坡失穩事件中，逐漸重視其變形破壞過程和機制研究。工程地質學科提出了累進性破壞觀點、地應力對邊坡變形破壞的影響以及邊坡變形破壞的基

30、本地質力學模式(王蘭生、張倬元，1970。這一理論貢獻(隨后有不斷的補充，標志著邊坡穩定性研究工作步入了地質分析和巖石力學分析相結合的時代。20世紀70年代末到80年代，“巖體工程地質力學”(谷德振，1979發展到了以“巖體結構控制論”(孫廣忠，1984為基礎的“巖體結構力學”的階段，認識到了邊坡巖體的“可變形性”、變形的“時效性”和巖體結構對這種變形乃至最終破壞可能起到的控制作用，加之“物理模擬技術”、“計算機技術”及“現代數值分析理論”的發展和應用，使得對地質災害形成演變的“地質過程機制分析”進入了由定性到定量數值全過程模擬的時代。同時，由于許多新技術的推廣和應用可對不良地質體進行改造，推

31、動了工程地質學科進入地質災害防治、控制、預測的“地質工程”研究階段(孫廣忠，1993。這些發展推動邊坡穩定性研究進入了一個新的階段20。1986年的國際地質會議期間，成立了國際工程地質協會(IAEG，同時組建了“滑坡及其他塊體運動委員會”專門研究滑坡及其防治；其他相關的國際組織(如ISRM、ISSMFE、ICOLD均有邊坡工程方面的學術交流和探討，大大增強了邊坡工程學科與其他學科間的交流與滲透，使許多與現代科學有關的一系列理論方法,如系統論方法、信息論方法、模糊數學、灰色理論、數量化理論及現代概率統計等被引入邊坡科學研究,從而大大促進了理論的更新和應用研究及決策水平的提高。同時，我國的大規模工

32、程活動的劇增(如礦山、水電等工程建設，專門設列了滑坡和邊坡穩定性專題進行研究。20世紀90年代以來，隨著三峽等重大工程建設和西部大開發戰略的實施，大規模工程建設的需求極大地推動了我國巖石高邊坡工程理論與實踐的發展。系統科學、非線性科學的思想被引入復雜地質過程和高邊坡穩定性研究2122，不僅認識到復雜高邊坡地質體的穩定性及其控制機制和可能的控制途徑，而且認識到系統形成與演變的非線形特性，從而跨越了從線性系統到非線性系統的歷史性轉變。還認識到不僅要對巖體結構進行精細描述研究，而且要追溯其原始建造、內動力改造、淺表生改造的全過程，提出了“淺生時效構造理論”(王蘭生、李天斌、趙其華，1994。另外，從

33、河谷發育的動力學過程出發，提出了自然河谷高邊坡發育的三階段理論,即表生改造、時效變形和失穩破壞23。總之，縱觀邊坡工程穩定性研究過程經歷了由認識地質體到適應乃至改造地成都理工大學碩士學位論文質體、由認識邊坡變形破壞行為到控制災害發生的發展過程。工程實踐的需求、相關理論的不斷完善以及工程技術的革新極大地推進了這一過程。當然，其中不乏眾多邊坡工作者所付出的大量心血和辛勤勞動，凝結了他們精深的智慧甚至畢生的精力。高填方問題在山區機場、公路及鐵路建設中經常遇到，高填方邊坡所處地基和地形變化往往也較大，再加上一些不利的外部因素，穩定性和變形控制就更得不到保證40。穩定與變形是相互關聯的，一般的高填方邊坡

34、的不穩定與變形是通過不均勻沉降、表層開裂與局部塌陷甚至整體滑塌等表現出來。根據調研與實地考察，依據變形特征、破壞機制和破壞面形態，高填方邊坡失穩變形破壞類型為沉陷41。地形地貌跟高填方邊坡變形、破壞與失穩密切相關。平原、丘陵、山嶺各地區地勢不同，各區的氣候與地下水也不相同。平原區地勢平坦，地面水易于積聚，地下水位較高，因此高填方邊坡需要保持一定的最小填土高度，特別是軟基如水稻田地區，力求不低于按自然區劃和土質所規定的臨界高度，否則，高填方機場邊坡很容易出現變形與破壞。如果高填方邊坡的形式設計不合理，高填方邊坡的穩定性就不能得到保證，再加上山嶺區的其他不良現象如地下水、凍融病害等就會過早的出現各

35、種病害。目前高填方邊坡穩定性研究主要是依據邊坡穩定性研究方法進行的，是研究自然邊坡在坡腳充水、暴雨、地震等工況加上填筑體后邊坡的穩定性，為設計提供參考依據。滑坡機理62指具備一定特質的斜坡或滑坡體與其所處的一定應力場或力系中而表現出的內在和外在的機械力，它們相互聯系制約邊坡變形破壞的發生和發展之規律。一般先形成較陡的臨空面，斜坡體在自重作用下產生彈塑性變形，并在后緣形成拉裂面，隨著斜坡體的彈塑性應變逐漸累積，導致后緣拉裂面與前緣剪裂面貫通，產生突發性或延緩性的破壞，最終形成滑坡的整個運動過程，其中主要包括勢能向動能的轉化和總能量的消減。（1）國外研究現狀據有關資料61，6366，1881年瑞士

36、發生了著名的Elm 滑坡，埋沒了一個村莊，使115人喪生。這引起了Heim 的注意并對它進行了詳細的研究，并于1932年提出了“雪橇模型”來解釋這種現象。他把破裂壁最高點的高度與該點至巖崩碎屑第1章前言流前緣距離的水平投影的比值稱為“架空坡”（后來，Shreve等人稱其為等價摩擦系數，Scheidegger稱其為平均摩擦系數）。盡管架空坡的假定簡單而粗略，但用來估計滑道上的平均摩擦系數仍不失為一種有效的方法，所以一直被廣泛采用。赫佛利(Haefeli，1965、摩根斯頓(Mogenstern，1971、伏斯列夫(Hvorslev，1951等定量地研究了孔隙水壓對土體強度的影響；斯開普敦(Ske

37、mpton，1966關于黏性土的殘余強度理論和捷爾斯捷潘尼揚(Ter-Sterpanjan，1975關于土體蠕變過程的研究把滑坡機理的研究進一步推向深入。高速遠程滑坡得以形成，滑道上摩擦阻力必須足夠低，也就是滑坡滑動時滑道的減阻效應。目前針對其形成機制，已經提出了多種解釋和假說67：摩擦系數隨滑坡體積的增加而減少、摩擦系數隨滑動速度的增大而減少、氣墊說、水汽墊說、孔隙壓力說、無粘性顆粒流說、巖石熔化說、隙間流體說、流體壓力升高說、干摩擦新定律。除了在理論方面提出了眾多的滑坡機理解釋之外，國外在這方面做了大量的試驗工作，對誘發滑坡的多種因素進行了分析，比如日本68的大尺度試驗分析了坡高和摩擦等對

38、滑動的影響。（2）國內研究現狀在國內，許多工程地質學家、土力學家以及滑坡防治專家對滑坡的形成條件、作用因素、受力狀態、滑帶土的強度變化規律、破壞模式和發育階段等問題進行了多方面的探索和研究。胡廣韜系統地論述了（1）高速滑坡的啟程劇動與行程高速機理，從根本上區分了高速滑坡滑動全過程不同階段所具有的不同的動力學效應；（2）提出啟程劇動的“臨床彈性沖動加速效應”，并闡述了斜坡巖體鎖固段彈性沖動的力學模型，提出了峰殘強降加速效應；（3）對于滑坡體行程過程中的持速機理，他指出：大型高速滑坡在啟動后之所以能保持高速運動，甚至“飛行”，不外乎以下幾種效應，即滑坡體勢動能轉化加速效應、滑床氣墊擎托持速效應、滑

39、床觸變液化持速效應和滑程碎屑流持速效應。闡述了我國鐵路建設中徐邦棟31以滑動帶成因和形態為主并結合滑動特征，常見的沿已有軟弱構造帶滑動的滑坡、因下伏軟巖擠出形成的錯落性滑坡、沿新生弧形面滑動的滑坡、脹縮土滑坡、黃土崩塌性滑坡等的發生機理和變化過程；王思敬和王效寧69提出“結構釋能”機理；廖小平等70提出了“沖擊碰撞作用機理和連續可變的塊體運動理論”，并探討了高速滑坡滑體體積與滑速滑程的相關性；王家鼎71研究了強震作用下低角度黃土斜坡滑移的復合機理、地震誘發高速黃土滑坡的機理、飽和黃土蠕動液化機理、灌溉誘發高速黃土滑坡的運動機理；程謙恭72對某一具體滑坡整個滑動過程的滑動機理和動態模擬進行了闡述

40、；黃潤秋73在地質災害過程模擬、巖體動力過程模擬和各種因素耦合的分析方面做74了較為詳細的論述。鄭書彥提出了滑坡滑動過程的“滑坡侵蝕”概念；刑愛國，成都理工大學碩士學位論文胡厚田等7577也從摩擦特性、碰撞特性和碰撞過程物理模擬等試驗手段對滑坡的滑動機理進行了闡述。由此看出，一般認為滑坡的滑動過程,是一個勢能釋放和動能消耗的過程。滑速的高低，取決于勢能轉化成動能的程度；滑動距離的遠近則直接與滑動阻力大小相關。勢能轉化成動能的程度及滑動阻力的大小，是滑體自身的性質、滑面形態及抗滑性質的函數。鑒于滑坡的滑速高低主要受動能大小的控制，同滑動阻力大小關系密切，因而多數研究著眼于低摩擦成因機制的研究，以

41、此來探討大型滑坡的高速成因。應該指出，盡管國內外研究滑坡滑動機理的成果很多，但大多是理論假設、現場描述及其推理等，深入的量化分析與評價還相對較少。邊坡治理是一項技術復雜、施工困難的災害防治工程。近年來，隨著高速公路、鐵路、機場建設的迅速發展，以及大型重點工程項目的日益增多，邊坡治理中的技術難題越來越突出42。在20世紀50年代，我國邊坡治理主要采用地表排水、清方減載、填土反壓、抗滑擋墻及漿砌片（塊）石防護處置等措施。但工程實際經驗證明，采用地表排水、清方減載、填土反壓僅能使邊坡暫時處于穩定狀態，如果外界條件發生改變，邊坡仍可能失穩。20世紀60年代末期，我國在鐵路建設中首次采用抗滑樁技術并獲得

42、成功。隨后在成昆線、湘黔線、寶成線、川黔線等鐵路建設中推廣使用。抗滑樁技術的誕生，使一些難度較大的邊坡工程問題的處理成為現實，由于它具有布置靈活、施工簡單、對邊坡擾動小、開挖斷面小、承載能力大、施工速度快等優點，受到施工單位工程師們的歡迎，在全國范圍內迅速得到推廣應用，并從20世紀70年代開始逐步形成以抗滑樁支擋為主、結合清方減載、地表排水的綜合治理技術。在20世紀80年代末期，由于錨固技術理論研究和鑿巖機械突破性的發展，我國開始使用錨噴防護技術。錨噴技術的采用對高邊坡提供了一種施工快速、簡便、安全的處置防護手段，因此很快得到廣泛應用。對于排水，人們也有了新的認識，主張以排水為主、結合抗滑樁、

43、預應力錨索支擋綜合整治。南昆鐵路八渡車站巨型滑坡，采用地面、地下、立體排水、錨和錨索樁支擋、建立滑坡地質環境保護區的綜合治理措施獲得成功，并被譽為20世紀90年代治理巨型滑坡的成功典范。在20世紀90年代，工程中地質調查及巖體物理力學參數選取得到重視，工程實踐與地質調查進一步相結合，邊坡支護方法也側重于綜合治理法，并更加注重治理前后和環境的關系43。高填方機場除了進行邊坡支護，還要進行地基處理，采用強夯、碾壓、碎石第1章前言樁等，針對不同場地特征采用不同加固方式4449，山區機場地基處理應用最廣的主要是強夯、碾壓及換填。大理機場、龍洞堡機場等軟基采用強夯加固處理，這些軟基處理的根本目的是提高地

44、基土強度，增加高填方體穩定性，但對于大多數由較多大塊石與粉土、粉質粘土或碎石土組成的高原地基土，利用強夯及碾壓的效果還需工程驗證。目前國內外對高填方邊坡工程的研究主要存在以下問題5052：一、變形模式的確定：高填方邊坡產生變形破壞的過程極其復雜，形成機理在不同的變形階段有所不同或者各種機理相互混雜，徹底搞清楚十分困難。二、巖土體參數的合理選擇：變形模擬是采用參數來描述巖土體的，這種描述只是近似的接近巖土體狀態。不同的人由于經驗與理論水準差別，所取參數相差較大，因而模擬的結果也相差較大。三、對邊坡變形破壞監測及治理優化設計方法研究不夠。四、對已失穩的邊坡研究多，對潛在的未失穩的邊坡研究少。五、對

45、邊坡穩定性預測預報研究較少。本人在2009.102009.12，參加了受攀枝花保安營機場建設公司委托，由成都理工學院東方巖土工程勘察公司所承擔的項目“攀枝花機場東側12#滑坡及其后緣填筑體高邊坡應急治理工程地質勘察”工作，作為研究人員之一，一直在攀枝花機場現場工地進行了兩個月的野外現場工作，對高填方區及滑坡體上的變形破壞特征等進行了詳盡的測量、描述，并對邊坡的變形破壞模式進行了調查。結合攀枝花機場12#滑坡的現場調查工作，本文在以下幾個方面做了較詳細的研究：（1）高填方邊坡工程地質條件的研究從區域地質背景、區域構造等方面來認識人工高填方區復雜的工程地質條件，它包括區域地質條件，地形地貌，地層巖

46、性，地質構造，水文地質條件及地震等。（2）12#滑坡的基本特征研究通過對機場12#滑坡的一系列現場調查，查明滑坡的邊界條件、形態及規模、結構特征、變形破壞特征、滑坡運動特征以及地下水特征和后緣填筑體巖土體結構特征、變形破壞特征等；然后結合現場與室內大量實驗（巖土體物理力學試驗、研究區載荷試驗、大型剪切試驗）對邊坡巖土體力學特性進行研究。（3）高填方邊坡變形破壞主要影響因素研究成都理工大學碩士學位論文首先對研究區的12#滑坡滑坡歷史、填方區的其它滑坡特征進行分析研究，并分析得出填筑體滑坡區與易家坪老滑坡區的空間關系；然后通過對地形地貌、軟弱巖層的性質、原有抗滑樁的情況等方面對滑坡產生的影響因素進

47、行分析；最后得出地形地貌、坡體結構等為滑坡的內在影響因素，地震活動和水的作用等為滑坡的主要誘導因素。（4）高填方邊坡變形破壞形成機理研究在對高填方體邊坡巖土體結構特征研究的基礎上，對滑坡的破壞跡象進行分析，根據變形破壞監測數據及發展趨勢的分析，得出滑坡的演化過程并總結出滑坡的破壞模式類型，最后分析出機場高填方邊坡的破壞形成機理。（5）高填方邊坡病害防治對策研究針對12#滑坡工程治理的必要性及其治理原則，提出相應的防治對策及建議。本文采用地質原型現場調研與地質過程分析相結合的研究方法，遵循“地質過程機制分析”、“量化評價”和“系統工程地質學”的學術思想；在收集前人研究資料和現場實地踏勘的基礎上，

48、采用原型調研與室內分析相結合、工程地質與巖體力學相結合、現場試驗與室內試驗相結合、模式分析與模擬研究相結合、幾何分析與力學分析相結合的思路，對該滑坡的影響因素及形成機理進行系統分析和研究。通過對滑坡變形破壞的主控因素及誘發因素的系統分析，判斷該滑坡的形成機理，最后在以上論述的基礎上提出了該滑坡的防治對策及建議。在上述研究思路的基礎上，本文擬采用下圖所示的工作技術路線，如圖1-1。第1章前言 圖11研究技術路線成都理工大學碩士學位論文第2章研究區自然地理及地質環境條件研究區位于四川省攀枝花市金沙江南岸的魚塘鄉保安營機場東側，海拔1550m 1980m ，距金江火車站為15km 。勘察區因地處攀枝

49、花機場，航空運輸及其配套公路等設施齊備，交通十分便利（圖2-1）。2003年12月通航以來，攀枝花機場現已開通至成都、重慶、昆明、麗江等航線，隨著攀枝花經濟的發展，機場客貨吞吐量逐年增加，運營效益在地方投資支線機場中名列前茅。該機場作為我國西南地區和四川重要的小型支線機場，覆蓋四川南部地區，完善了攀枝花地區的綜合交通體系，改善了當地的投資環境，促進了攀枝花地區和四川省的旅游事業的發展。作為攀枝花市對外開放的重要窗口，為攀枝花市乃至四川南部地區的經濟發展和人民生活改善起到了重要作用，對提高地區人民生活水平、縮小與 東部發達地區的差距做出了重大貢獻。圖2-1勘察區交通位置圖攀枝花市氣候屬于南亞熱帶

50、為基調的干熱河谷氣候，具有夏季長、溫度日變第2章研究區自然地理及地質環境條件化大、四季不分明、氣候干燥、降雨集中、日照多、太陽輻射強、氣候垂直差異顯著以及高溫、干旱等特點。年平均氣溫20.9。降雨主要集中在510月，年平均降雨量801.6mm ，年最大降雨量1006.9mm ，雨季中的降雨量平均占年降雨量的95.5%左右。10月下旬至次年5月為旱季。勘察區水系為金沙江水系。金沙江位于勘察區東側5km 的金江鎮，自北向南流經攀枝花市區，在雅江橋與雅礱江交匯后流出，年均徑流量580億m 3 。圖2-2攀枝花機場20052009年月平均降雨量分布圖（據攀枝花機場氣象站）攀枝花市屬于侵蝕、剝蝕的中山丘

51、陵、山區峽谷地貌。地勢由西北向東南傾斜，地形起伏，高差懸殊。地貌具有山高谷深、盆地交錯分布的特點（見圖2-3）。攀枝花地區地層從宏觀上可分為三大層：基底、蓋層及表層。基底巖層為巖漿巖，巖漿巖在攀枝花地區廣泛分布，種類多種多樣，有橄欖巖、輝石巖、輝長巖、閃長巖、石英閃長巖、玄武巖及花崗巖等。蓋層以沉積巖為主，不整合于基底地層之上，分布較零星，而且沉積時代不連續，寒武（）、奧陶（O ）、志留（S ）、石炭（C ）、白堊系（K ）等在區內缺失。區內出露的地層：元古界會理群變質巖為主，分布在市區東部及中部的密地、仁和一帶；震旦系（Z ）上統以灰巖、白云質灰巖為主，如河門口組、巴關河組及烏拉組，分布于大

52、火山至老鷹巖一帶，不整合于元古界地層之上；下二疊系（P 1）為碎屑灰巖，如陽新組及岔河組，上二疊系（P 2）為玄武巖，主要分布于河門口成都理工大學碩士學位論文 圖2-3區域地形地貌圖一帶；三疊系（T ）以礫巖、泥巖為主，如炳南組、大蕎地組，分布于市區中西部及西南部一帶；侏羅系（J ）以砂巖、泥巖為主，分布于市區東部及南部地帶。表層為第四系地層，主要為沿河谷及山間盆地的冰湖、冰川堆積物及現代沖積層、坡殘積層等。如第四冰期漂卵石層、一間冰期“普格達”組地層、沖積砂、卵石層及坡殘粘性土等。攀枝花市在區域構造上位于川滇南北向構造帶中段西側與滇藏“歹”字形構造復合部位，區內構造復雜，褶皺、斷裂發育，以南

53、北向及北東構造為主，東西向及北西向構造次之。南北向構造以經過市區東部的元謀昔格達（也稱紅格）斷層帶為代表。該斷裂帶屬于川滇南北向構造的西支部分，北起冕寧磨盤山，南經昔格達、紅格和元謀，止于易門附近，全長約460km ，區內為中段部位。該斷層在區呈南北延伸略有彎曲之勢，走向在北北東至北北西之間，傾角55°75°，破碎帶寬2030m ，東盤以會理群變質巖系為主，西盤以閃長巖為主。斷裂屬壓扭兼平推性質，目前仍處于強烈活動狀態，是本區內發震斷裂之一，小震活動頻繁，1955年在此構造帶上河漂子一帶以魚鲊、拉鲊為震中發生過6.75級，震中烈度為9度的地震。場區距該斷裂帶直線距離約15k

54、m 。北東向斷裂以納拉菁及倮果斷裂為代表，均為壓扭性質。納拉菁斷裂帶北起二臺坡，南經弄弄坪過金沙江沿納拉菁溝延出市區，全長74km 。走向北東15°40°，傾向南東，傾角40°80°，東盤為正長巖、輝長巖、花崗巖及大理巖等，第2章研究區自然地理及地質環境條件分別逆沖于三疊系之上。該斷裂為活動斷裂，但活動性微弱，近年沿斷層帶曾發生過多次微震，最大震級2.7級，對場區無影響。場區西距該斷裂約12km ；倮果斷裂北起老王崖、南經倮果至棉紗灣，全長25km ，總體走向為北東27°，傾向北西，傾角65°80°。老王崖至倮果一帶上盤為侏

55、羅系地層，下盤為石英閃長巖。該斷裂活動性較納拉菁斷裂更弱。場區距該斷裂約5km 。北西向構造在市區以次級壓扭性小斷裂為主，連續分布。未見有發震斷裂；東西向構造在市區內發育，或由于該構造帶形成時間早，常被后期構造破壞和改造。褶皺以寶鼎礦區向斜構造為代表。勘察區位于攀枝花保安營山機場東側，受區域地質構造及機場建設等因素影響，地形起伏變化較大。該區整體上為一條形山脊，南側山頂高程2062.3m ；北側山頂高程2145.6m ，山脊走向N21°E。山體北西側斜坡較陡，因砂巖與泥巖的差異風化，地表呈階坎狀；南東側斜坡東坡地勢平緩，坡度為810°。坡體沖溝發育，零星分布有大小水塘。東側

56、為順層邊坡，松散物堆積較厚，故多發育滑坡地質災害。機場位于條形山脊東南側斜坡，南北長約3.5km ，東西寬約0.7km ，飛行區地勢平坦，高程1975.001976.00m ，東側邊坡為填土邊坡，填土最高128m ，坡度2526°。勘察區一帶（包括易家坪）林木以松樹為主，其次為小喬木及灌木，植被覆蓋率占50%60%。勘察區地貌單元上屬于山區構造剝蝕地貌。場地地形條件復雜。勘察區基底為震旦紀晉寧期石英閃長巖，成大型巖基產出，分布范圍：東起金沙江西岸（南岸），西至馬家田及小營盤一帶，北起大尖山。據前期勘察成果及本次勘察情況，將勘察區地層巖性按不同成因以單元的形式由上至下分述如下：1第四系

57、（Q 4）（1）人工填土層（Q 4ml ）主要為灰黃色、黃褐色塊碎石土，碎石含量2060%，粒徑330cm ，個別成都理工大學碩士學位論文塊石塊徑達50cm ，巖性為強中風化泥巖、砂巖，中密密實，局部稍密，干燥稍濕。主要分布于機場跑道填方區，揭露厚度845m ，跑道西側較薄，跑道東側滑坡后緣較厚。（2）滑坡堆積層（Q 4del ）滑坡中后部位灰黃色、黃褐色塊碎石土為主，底部為全強風化砂巖及泥巖，松散稍密，干燥稍濕；滑坡前部為灰白、黃褐色粉質粘土，含少量強風化砂、泥巖碎塊，可塑硬塑狀態。該層揭露厚度1225m ，后緣較厚，前緣較薄。（3）殘坡積層（Q 4dl+el）黃褐色、灰黃色粉質粘土，局部夾

58、灰白色粘性土。含少量強風化砂、泥巖碎塊，可塑硬塑狀態，分布于滑坡兩側斜坡地帶，厚度310m 。2侏羅系益門組（J 1y ）（1）強風化碳質泥巖灰黃色，泥質結構，薄中厚層，巖芯呈土狀或碎塊狀，勘察區內皆有分布，厚度11.5m 。（2）強風化砂巖黃褐色，細粒結構，中厚層狀，鈣泥質膠結，手捏即碎，巖芯呈砂狀或碎塊狀。勘察區內皆有分布，厚度23m 。（3）中風化碳質泥巖灰色、青灰色，泥質結構，一般層理不清晰，巖芯多呈短柱狀或碎塊狀，少量長柱狀。巖芯錘擊不易碎，但具失水龜裂崩解現象。區內皆有分布，鉆孔揭露厚度130m 。與砂巖呈互層狀產出。（4）中風化砂巖淺黃色，灰白色，細粒結構，中厚層狀，夾薄層黑色煤線，巖芯完整，多呈長柱狀，少量短柱狀或碎塊狀，裂隙不發育，鉆孔揭露厚度218m 。與泥巖呈互層狀產出。勘察區為位于魚塘向斜軸部。向斜軸走向為北北西，向南南東傾覆，為中生界褶皺。區內基巖產狀由南到北：保安營一帶7