了得網工業技術_唐家山高速短程滑坡堵江及潰壩機制研究

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這是一本關於“5·12”汶川地震形成的唐家山高速短程滑坡及潰壩機制研究的專著。

分析和論證了大型順層高速岩質滑坡在強震作用下滑坡突發啟動、高速運行、變形解體、動量傳遞、踫撞剎車一繫列運動過程的動力學機理，以及建立堰塞壩受到餘震影響，在壩體滲流場和應力場耦合狀態下，變形破壞直至潰決動態過程的理論模型。

內容簡介

本書采用現場調查、遙感解譯、工程測繪和勘探、室內理論推導和數值分析等手段，
繫統開展“唐家山高速短程滑坡堵江及潰壩機制研究”，對高速短程滑坡失穩機理、堵江
機制及可能的潰壩模式進行了較為繫統的描述、分析和評價。提出了唐家山順層岩質斜坡
在強震下“後緣拉裂—中部岩塊楔劈和順層剪切滑移—底部鎖固段脆性剪斷—突發高速啟
動”的失穩機理；探討了順層岩質短程滑坡“剎車”制動機制及制動類型對堰塞壩體地質
結構的控制效應，合理地解釋了唐家山堰塞壩內部地質結構特征。通過Visual modflow 軟
件模擬了不同水位條件下堰塞壩體內部滲流場，分析了水位抬升對堰塞壩土體的滲流穩定
性影響及不同水位下堰塞壩體的滲流穩定性，推測出堰塞壩在漫壩後的破壞模式為漫壩漸
進式潰決，但整體穩定的結論。本書采用現場調查、遙感解譯、工程測繪和勘探、室內理論推導和數值分析等手段，

繫統開展“唐家山高速短程滑坡堵江及潰壩機制研究”，對高速短程滑坡失穩機理、堵江

機制及可能的潰壩模式進行了較為繫統的描述、分析和評價。提出了唐家山順層岩質斜坡

在強震下“後緣拉裂—中部岩塊楔劈和順層剪切滑移—底部鎖固段脆性剪斷—突發高速啟

動”的失穩機理；探討了順層岩質短程滑坡“剎車”制動機制及制動類型對堰塞壩體地質

結構的控制效應，合理地解釋了唐家山堰塞壩內部地質結構特征。通過Visual modflow 軟

件模擬了不同水位條件下堰塞壩體內部滲流場，分析了水位抬升對堰塞壩土體的滲流穩定

性影響及不同水位下堰塞壩體的滲流穩定性，推測出堰塞壩在漫壩後的破壞模式為漫壩漸

進式潰決，但整體穩定的結論。

本書可供國土資源、水利水電繫統防災減災、邊坡工程等部門的地質工作者及高校相

關專業的師生參考。

作者簡介

胡卸文，博士，教授，博導。1979年就讀金華一中，1981年本科就讀於成都理工大學（原成都地質學院），1988、1996年在成都理工大學分別獲工學碩士、博士學位；1988 ~1998年在成都理工大學任教，1998年7月進入西南交通大學土木工程學院地質工程繫任教，2001~2008年任土木工程學院地質工程繫繫主任，2010年11月至今任西南交通大學地球科學與環境工程學院副院長。胡卸文教授主要從事水電、交通等工程的重大工程地質問題（邊坡及地下洞室圍岩穩定性、地質災害成因及防治研究等）。尤其在2008年“5.12”汶川大地震後，作為一名地質專業科技人員全過程參與了北川唐家山堰塞湖的抗震搶險技術咨詢工作，並受到了*總理的親切接見和四川省委、省政府的表揚。在上述領域發表論文90餘篇，其中含英文20餘篇，且有26篇進入EI、ISTP等三大國際檢索繫統；出版各類學術論著9部；獲授權發明專利2項；累計指導博士及碩士研究生數十名。在所主持和參加的國家及省部級科研中，分別有1項獲國家科技進步一等獎，3、5和5項獲省(部)級科技進步一、二、三等獎。胡卸文教授分別在2000年獲“鐵道部中青年有突出貢獻專家”稱號；2003年獲“四川省有突出貢獻專家”稱號；2005年獲“四川省學術和技術帶頭人”稱號；2008年分別獲“茅以升科技獎鐵道科學技術獎”以及“第五屆詹天佑西南交通大學科技獎”。胡卸文教授還兼任*高等學校地質學科教學指導委員會委員、中國地質學會地質教育分會常務理事、中國地質學會工程地質專業委員會委員、四川省地質學會常務理事、四川省水力發電工程學會理事以及四川省岩石力學與工程學會理事等職。

目錄
第1章緒論
1.1研究背景和意義
1.2國內外研究現狀
1.2.1高速滑坡形成機理和運動機制研究
1.2.2地震滑坡研究
1.2.3汶川地震誘發滑坡研究
1.2.4滑坡堰塞壩綜合治理研究
1.2.5堰塞壩滲流研究
1.3研究內容及技術路線
第2章唐家山地質環境條件及滑坡發育特征
2.1唐家山滑坡堰塞壩概述
2.2唐家山滑坡（堰塞壩）形成的地質環境條件
2.2.1水文氣像目錄

第1章緒論

1.1研究背景和意義

1.2國內外研究現狀

1.2.1高速滑坡形成機理和運動機制研究

1.2.2地震滑坡研究

1.2.3汶川地震誘發滑坡研究

1.2.4滑坡堰塞壩綜合治理研究

1.2.5堰塞壩滲流研究

1.3研究內容及技術路線

第2章唐家山地質環境條件及滑坡發育特征

2.1唐家山滑坡堰塞壩概述

2.2唐家山滑坡（堰塞壩）形成的地質環境條件

2.2.1水文氣像

2.2.2區域地質背景

2.2.3地形地貌

2.2.4地層岩性及岸坡結構

2.2.5物理地質現像

2.3唐家山堰塞壩形態特征及地質結構

2.3.1形態特征

2.3.2堰塞壩地質結構特點

2.4堰塞壩物質組成及物理力學特性

2.4.1堰塞體物質組成

2.4.2堰塞體物理力學特性及參數選取

2.5唐家山高速滑坡堵江形成地質條件分析

2.5.1區域地質構造

2.5.2地形地貌

2.5.3地層岩性

2.5.4岸坡坡體結構

2.5.5水文條件

第3章唐家山滑坡失穩機理研究

3.1斜坡岩體結構特征和破壞模式

3.1.1斜坡岩體結構特征

3.1.2斜坡岩體破壞機制

3.2強震作用下順層岩質斜坡動力失穩機理研究

3.2.1拉裂面形成機理

3.2.2岩塊“楔劈”效應

3.2.3順層剪切滑移機理

3.3順層斜坡臨滑形變能釋放與滑坡體啟程速度

3.3.1斜坡滑動簡化模型

3.3.2鎖固段形變能計算

3.3.3啟動速度計算

3.3.4唐家山滑坡體啟動速度

第4章唐家山堰塞壩形成機制研究

4.1唐家山堰塞壩形成過程分析

4.2唐家山高速滑坡“剎車”制動機制研究

4.2.1影響因素分析

4.2.2滑坡體內部踫撞解體能耗率研究

4.2.3滑坡體與泥砂層踫撞機制分析

4.2.4與對岸山體踫撞衝擊機制分析

4.3踫撞過程中滑坡體塑性區的熱力學狀態

4.4各類型高速滑坡制動機制類型與相應的地質結構

4.5唐家山高速滑坡動力學過程數值模擬

4.5.1輸入地震波選取

4.5.2UDEC模型建立及參數取值

4.5.3數值本構模型及邊界條件選取

4.5.4地震波輸入

4.5.5天然狀態下斜坡應力分析

4.5.6地震作用下滑坡運動過程模擬

4.5.7地震滑坡形成機制模擬

4.5.8地震滑坡監測點速度

4.5.9參數敏感性分析

第5章唐家山堰塞壩穩定性分析

5.1壩體滲流破壞分析

5.1.1VisualModflow基本原理

5.1.2堰塞壩體地質模型建立

5.1.3堰塞壩滲流場模擬分析

5.2壩體邊坡穩定性分析

5.2.1壩體邊坡穩定性計算分析

5.2.2壩體邊坡穩定性數值模擬分析

第6章唐家山堰塞壩潰壩模式及應急處置方案

6.1堰塞湖（壩）防災減災應急處置理論與實踐

6.1.1堰塞湖（壩）應急處理實例

6.1.2堰塞湖（壩）應急處理基本原則

6.1.3堰塞湖（壩）應急處理前期工作

6.1.4堰塞湖（壩）應急處理中的關鍵問題

6.1.5堰塞湖（壩）應急處置措施

6.2唐家山堰塞壩壩體滲透破壞分析

6.3壩體邊坡穩定性分析

6.4壩頂漫溢分析

6.5堰塞壩潰壩模式

6.6洩流槽過流衝刷能力評價及處置方案比選

6.6.1洩流槽方案比選

6.6.2洩流槽施工組織與施工技術

6.7洩流後殘餘堰塞壩穩定性評價

6.7.1洩流後堰塞壩概況

6.7.2剩餘堰塞體穩定性評價

第7章堰塞湖（壩）防災減災應急處置理論與實踐

7.1堰塞湖（壩）應急處置實例及教訓

7.2堰塞湖（壩）應急處置基本原則

7.3堰塞湖（壩）應急處置前期工作

7.4堰塞湖（壩）應急處置中的關鍵問題

7.5堰塞湖（壩）應急處置措施

第8章唐家山滑坡後壁殘留山體震後穩定性

8.1唐家山滑坡後壁殘留山體邊坡變形破壞特征

8.2唐家山滑坡後壁殘留山體斜坡穩定性分析與評價

8.2.1定性分析

8.2.2定量計算

8.3唐家山滑坡後壁殘留山體斜坡穩定性分析

第9章唐家山堰塞湖大水溝泥石流發育特征及堵江危害性評價

9.1唐家山堰塞壩部位泥石流發育的地質背景

9.1.1地質環境條件概述

9.1.22008年“6?14”泥石流狀況

9.1.32008年“9?24”暴雨及泥石流狀況

9.1.42008年“9?24”泥石流堵江及潰決過程

9.2泥石流動力特性分析

9.2.1不同降雨頻率下的洪水及泥石流流量

9.2.2一次暴發泥石流總量預測

9.3泥石流堵江範圍預測及危害性評價

第10章結論與展望

10.1結論

10.2展望

參考文獻

前言

汶川“5 · 12”特大地震不僅在地震影響區內產生大量的崩塌、滑坡等地
質災害，而且在整個核心區內產生了104 處滑坡堵江形成的堰塞湖，其中堵塞
規模、潛在危害、也容易誘發堰塞湖次生災害的當屬位於北川縣通
口河的唐家山大型滑坡堵江堰塞湖。
唐家山位於四川省北川縣縣城以北約4.7km 處的通口河右岸，根據調查資
料，地震前唐家山地形坡度為40°，且屬於中陡傾角順向岸坡結構，邊坡整體
和局部穩定；在地震觸發下形成高速滑坡，整個下滑時間約為半分鐘，滑移
800m，推測下滑速度約為28m/s，快速下滑堵江而形成的堰塞壩順河向長
803.4m，橫河向寬度611.8m，推測體積為2037 萬立方米，滑坡導致近百人汶川“5 · 12”特大地震不僅在地震影響區內產生大量的崩塌、滑坡等地

質災害，而且在整個核心區內產生了104 處滑坡堵江形成的堰塞湖，其中堵塞

規模、潛在危害、也容易誘發堰塞湖次生災害的當屬位於北川縣通

口河的唐家山大型滑坡堵江堰塞湖。

唐家山位於四川省北川縣縣城以北約4.7km 處的通口河右岸，根據調查資

料，地震前唐家山地形坡度為40°，且屬於中陡傾角順向岸坡結構，邊坡整體

和局部穩定；在地震觸發下形成高速滑坡，整個下滑時間約為半分鐘，滑移

800m，推測下滑速度約為28m/s，快速下滑堵江而形成的堰塞壩順河向長

803.4m，橫河向寬度611.8m，推測體積為2037 萬立方米，滑坡導致近百人

死亡，前緣臨空滑移距離短（原河道寬約150m），屬於典型的高速短程滑坡。

由於滑坡前緣剪出口位置位於河床泥砂堆積層底部，滑坡剪出後直接推擠水體

和泥砂物質，形成高速泥砂-水汽浪，並急速衝擊對岸山體表面，導致大量樹木

被強大的衝擊力斬斷而死亡。而滑坡體在近程階段短距離運動後，受對岸山體

的阻擋急速剎車制動停止，形成寬厚的堰塞壩。盡管滑坡體由於踫撞和摩擦作

用部分解體，但原岩層狀結構並未完全破壞，運動模式呈“短程”及“整體

狀”特點。隨著堰塞湖水位逐漸抬升，堰塞壩上、下遊水頭差不斷增大，水流

已通過壩體向下遊滲透。截止到2008 年6 月9 日，堰塞湖蓄水已達2.425 億立方

米，相應蓄水位高程740m，而堰塞體上遊集雨面積為3550km2，6 月10 日通過

已開挖洩流槽逐級坍滑後成功洩洪，堰塞壩未發生整體潰壩，並確保了下遊人

民生命財產的安全。由於堰塞壩下部地質結構相對較好，洩洪槽入口下切緩

慢，大致保持在710m水位高程，較地震前河水位660m抬高近50m水頭，庫內

還儲集近0.861 億立方米水量。

在2008 年6 月10 日堰塞湖正常洩水前，由於唐家山堰塞湖所處部位的特殊

性及巨大潛在危害性，其是否會整體潰壩不僅讓國人焦急，更是引起世界的關

注。在6 月10 日正常洩水後，經水流衝刷和淘刷，洩流槽形成長約600m，開口

寬度145~235m，底寬80~100m，進口底板高程710m、出口底板高程702m的新

峽谷型河道。

在線試讀

不同於以往的高速遠程滑坡，唐家山滑坡失穩機理、運動（制動）機制

和作用因素的特殊性造成滑坡呈現“高速”“短程”和“整體狀”特性，並使

得堰塞壩主體保存著原斜坡岩體結構。同時唐家山堰塞湖應急搶險工程也是

我國零傷亡、為成功的經典案例，具有極其重要的研究價值和典型示範

效應。

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