因此，B3区目前稳定性差，存在从后缘1470m整体下滑的可能性。......
2023-08-20
西部水电工程滑坡灾变模拟分析与控制技术
【摘要】：图5.6-1唐古栋滑坡FLAC3D模型计算采用莫尔—库仑屈服条件的弹塑性模型，选用适合岩土体应力—应变分析的快速拉格朗日差分法计算，共划分340563个单元和69411个节点。
5.6.2.1 模型建立和计算方法选取
模型前缘边界为雅砻江河谷；后缘以滑坡体的崩塌、滑动为界；下游侧边界以冲沟为界；上游侧边界与滑坡上游侧边界相距220～350m；X轴与滑坡滑动方向垂直，指向河流上游；Y轴垂直于X轴指向坡体内部；Z轴竖直向上自高程1800.00m到3460.00m。该模型的力学边界采用两边侧面（X方向）、前后缘侧面（Y方向）水平约束，底面（Z方向）垂直方向约束，地表为自由面。根据上述原则建立如图5.6-1所示的唐古栋滑坡三维模型。
图5.6-1 唐古栋滑坡FLAC3D模型
计算采用莫尔—库仑屈服条件的弹塑性模型，选用适合岩土体应力—应变分析的快速拉格朗日差分法（FLAC3D软件）计算，共划分340563个单元和69411个节点。
在FLAC3D软件模拟过程中，模型进行了概化与简化，模型考虑了1967年滑坡发生后残存的滑坡堆积物、强风化、弱风化层以及微新岩体。
根据勘查资料，唐古栋滑坡物质组成由外至内可分为崩坡积物、冰水堆积物、滑坡堆积物、强卸荷岩体、弱卸荷岩体、微-新岩体。通过综合取值，各岩层及其结构面物理力学参数取值见表3.3-31。
5.6.2.2 FLAC3D数值模拟分析成果
1.天然状态坡体应力场分析
边坡应力场在边坡的演化过程中逐渐的发生变化，同时为了定量分析边坡目前的应力状况以及为了进一步分析边坡的稳定状况，采用数值模拟计算结果来进行分析。
（1）图5.6-2～图5.6-6为边坡最大主应力分布特征，模拟表明：边坡的最大主应力（σ1）近坡表位置大致近平行坡面，随着海拔降低最大应力方向转化为近水平，且其量值总体上随埋深的增加而增大的趋势，其分布比较均匀。坡体表部强风化层与覆盖层局部部位由于地形地貌和岩性差异等出现应力集中效应，且局部部位由于岩体质量较差出现应力降低区，其量值一般4.0～6.0MPa（压为负，拉为正）。此外，在基覆界面和强弱风化接触部位出现较为明显的应力集中现象，且局部位置最大主应力方向出现较大的偏转。
图5.6-2 天然状态下边坡最大主应力分布特征
图5.6-3 天然状态下边坡剖面Ⅰ—Ⅰ最大主应力分布特征
（0+1090.00）
（2）图5.6-7～图5.6-11表明，最小主应力（σ3）：总体上随着高程降低而增加，坡体表部最小主应力量值小于1.0MPa；边坡由于坡度较陡，坡表附近岩体质量较差，在滑坡后缘陡坎基岩、坡表覆盖层表部出现一定程度的拉应力，拉应力最大一般不超过1.5MPa；
图5.6-4 天然状态下边坡剖面Ⅱ—Ⅱ最大主应力分布特征
（0+1485.00）
图5.6-5 天然状态下边坡剖面Ⅲ—Ⅲ最大主应力分布特征
（0+748.00）
图5.6-6 天然状态下边坡剖面Ⅳ—Ⅳ最大主应力分布特征
（0+916.00）
图5.6-7 天然状态下边坡最小主应力分布特征
图5.6-8 天然状态下边坡剖面Ⅰ—Ⅰ最小主应力分布特征
图5.6-9 天然状态下边坡剖面Ⅱ—Ⅱ最小主应力分布特征
（0+1485.00）
（注：由于模型边界约束以及本构方程选择等原因在模型边界出现异常）
图5.6-10 天然状态下边坡剖面Ⅲ—Ⅲ最小主应力分布特征
（0+748.00）
图5.6-11 天然状态下边坡剖面Ⅳ—Ⅳ最小主应力分布特征
（0+916.00）
（0+1090.00）后缘陡坎基岩拉应力水平分布范围一般小于10～15m，而陡坎坡脚覆盖层内拉应力分布深度一般小于15～20m；另外，滑坡前缘临空侧坡表覆盖层也存在拉应力分布区，分布的范围较滑坡上游侧以及中后部要小，且滑坡上游侧下部的覆盖层其较下游侧基岩拉应力分布的范围要小。由于受边坡地形地貌的变化等因素的影响，同最大主应力一样，在边坡临坡表部位出现应力方向的偏转，最小主应力方向在滑坡坡脚河谷下部出现偏转，呈现“山脊”特征。
（3）图5.6-12～图5.6-15为边坡剪应力（τxy）分布特征，可以看出，滑坡基覆界面及其前缘陡坎坡脚、滑坡后缘陡坎基岩内的弱风化岩体与微新岩体接触界面附近、上下游侧滑坡中前部弱风化岩体与微新岩体接触界面附近以及后缘陡坎坡表局部部位均出现较为明显的剪应力集中现象，剪应力量值一般小于1.3MPa。从边坡典型剖面的剪应力分布特征可见，边坡并未形成贯通剪应力增高带，在滑坡中下游侧的后缘和中前部弱风化与微-新岩体接触界面及基覆界面集中的程度较为明显，前者仅局限在一定范围内，后者分布范围较大，但其对边坡整体稳定性的影响不大。
图5.6-12 天然状态下边坡剖面Ⅰ—Ⅰτxy分布特征
（0+1090.00）
图5.6-13 天然状态下边坡剖面Ⅱ—Ⅱτxy分布特征
（0+1485.00）
图5.6-14 天然状态下边坡剖面Ⅲ—Ⅲτxy分布特征
（0+748.00）
图5.6-15 天然状态下边坡剖面Ⅳ—Ⅳτxy分布特征
（0+916.00）
可见，坡体的应力场分布主要表现在：边坡的最大、最小主应力分布特征规律较为明显，在坡体强弱风化层界面与基覆界面由于岩性等因素影响出现一定程度的应力集中效应；滑坡坡表附近及其后缘基岩内最大主应力方向出现一定程度的偏转。另外，最小主应力在滑坡中前部覆盖层、后缘陡坎基岩及坡内弱卸荷下限附近出现较为明显的拉应力集中，最大、最小主应力差值较大，形成剪应力集中带；滑坡坡表、边坡后缘10～20m深度上最小主应力呈拉应力状态，最大一般可达0.5～1.0MPa，最大位于河谷下部岩体中，可达1.38MPa（不计模型异常）。剪应力主要集中在滑坡基覆界面及其中下游侧弱风化下限界面附近，最大可达0.716MPa，但并未形成贯通连续的剪应力增高带。
2.天然状态下边坡剪应变及塑性区特征分析
图5.6-16～图5.6-20为滑坡坡体内剪应变增量分布特征，由图可见，强—弱卸荷岩土体内发育一贯通坡脚至边坡后缘的剪应变增量带；滑坡前缘剪应变增量集中程度和发育的范围较中后部要大，滑坡中部剪应变增量集中程度较滑坡上、下游侧岩土体要大，且基覆界面处较强弱风化界线处要明显。边坡塑性破坏区（图5.6-21）主要位于滑坡残留堆积体中前部和滑坡边界山脊部位，滑坡堆积体中范围分布较大，但主要出现在坡表，主要表现为拉破坏，局部为剪切或拉剪破坏。
图5.6-16 边坡天然状况剪应变增量总体分布特征
图5.6-17 边坡剖面Ⅰ—Ⅰ剪应变增量分布特征（0+1090.00）
图5.6-18 边坡Ⅱ—Ⅱ剪应变增量分布特征（0+1485.00）
图5.6-19 边坡Ⅲ—Ⅲ剪应变增量分布特征（0+748.00）
可见，边坡在天然状况下滑坡残留堆积物和滑坡边界岩土体主要向坡外和向下方向的位移；从边坡变形分布可见，变形呈现出由地表向坡内、由前缘向后缘逐渐递减的分布特征。以上两点反映出边坡变形以风化卸荷界面为底面，向坡外方向产生剪切蠕动变形；另外，在滑坡中部为滑坡高速滑动区，岩土体牵引破坏严重及后期雨水冲刷严重冲沟发育，坡表岩土体发生向冲沟以及坡外变形较大。
图5.6-20 边坡Ⅳ—Ⅳ剪应变增量分布特征（0+916.00）
图5.6-21 边坡天然状况下塑性区分布特征
边坡天然状态下变形范围和变形量值较大，其量值最大可达17.07cm，但边坡塑性破坏区主要位于滑坡残留堆积体中前部坡表和滑坡边界山脊表部，且塑性区范围分布较为零星，岩土体主要表现为拉破坏，局部为剪切或拉剪破坏。
总体而言，天然状态下边坡整体稳定性较好，但在地形地貌陡变处和岩土体物理力学性质较差的部位存在小规模崩滑破坏，如滑坡中部冲沟两侧岸坡岩土体变形、滑坡前缘陡坎堆积物向河谷发生较大的变形以及后缘陡坎基岩崩塌破坏。
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