本書采用現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查、遙感解譯、工程測(cè)繪和勘探、室內(nèi)理論推導(dǎo)和數(shù)值分析等手段，系統(tǒng)開展“唐家山高速短程滑坡堵江及潰壩機(jī)制研究”，對(duì)高速短程滑坡失穩(wěn)機(jī)理、堵江機(jī)制及可能的潰壩模式進(jìn)行了較為系統(tǒng)的描述、分析和評(píng)價(jià)。提出了唐家山順層巖質(zhì)斜坡在強(qiáng)震下“后緣拉裂—中部巖塊楔劈和順層剪切滑移—底部鎖固段脆性剪斷—突發(fā)高速啟動(dòng)”的失穩(wěn)機(jī)理；探討了順層巖質(zhì)短程滑坡“剎車”制動(dòng)機(jī)制及制動(dòng)類型對(duì)堰塞壩體地質(zhì)結(jié)構(gòu)的控制效應(yīng)，合理地解釋了唐家山堰塞壩內(nèi)部地質(zhì)結(jié)構(gòu)特征。通過Visual modflow 軟件模擬了不同水位條件下堰塞壩體內(nèi)部滲流場(chǎng)，分析了水位抬升對(duì)堰塞壩土體的滲流穩(wěn)定性影響及不同水位下堰塞壩體的滲流穩(wěn)定性，推測(cè)出堰塞壩在漫壩后的破壞模式為漫壩漸進(jìn)式潰決，但整體穩(wěn)定的結(jié)論。
這是一本關(guān)于“5·12”汶川地震形成的唐家山高速短程滑坡及潰壩機(jī)制研究的專著。
分析和論證了大型順層高速巖質(zhì)滑坡在強(qiáng)震作用下滑坡突發(fā)啟動(dòng)、高速運(yùn)行、變形解體、動(dòng)量傳遞、碰撞剎車一系列運(yùn)動(dòng)過程的動(dòng)力學(xué)機(jī)理，以及建立堰塞壩受到余震影響，在壩體滲流場(chǎng)和應(yīng)力場(chǎng)耦合狀態(tài)下，變形破壞直至潰決動(dòng)態(tài)過程的理論模型 。
汶川“5 · 12”特大地震不僅在地震影響區(qū)內(nèi)產(chǎn)生大量的崩塌、滑坡等地質(zhì)災(zāi)害，而且在整個(gè)核心區(qū)內(nèi)產(chǎn)生了104 處滑坡堵江形成的堰塞湖，其中堵塞規(guī)模最大、潛在危害最高、也最容易誘發(fā)堰塞湖次生災(zāi)害的當(dāng)屬位于北川縣通口河的唐家山大型滑坡堵江堰塞湖。
唐家山位于四川省北川縣縣城以北約4.7km 處的通口河右岸，根據(jù)調(diào)查資料，地震前唐家山地形坡度為40°，且屬于中陡傾角順向岸坡結(jié)構(gòu)，邊坡整體和局部穩(wěn)定；在地震觸發(fā)下形成高速滑坡，整個(gè)下滑時(shí)間約為半分鐘，滑移800m，推測(cè)最大下滑速度約為28m/s，快速下滑堵江而形成的堰塞壩順河向長803.4m，橫河向最大寬度611.8m，推測(cè)體積為2037 萬立方米，滑坡導(dǎo)致近百人死亡，前緣臨空滑移距離短（原河道寬約150m），屬于典型的高速短程滑坡。由于滑坡前緣剪出口位置位于河床泥砂堆積層底部，滑坡剪出后直接推擠水體和泥砂物質(zhì)，形成高速泥砂-水汽浪，并急速?zèng)_擊對(duì)岸山體表面，導(dǎo)致大量樹木被強(qiáng)大的沖擊力斬?cái)喽劳觥６麦w在近程階段短距離運(yùn)動(dòng)后，受對(duì)岸山體的阻擋急速剎車制動(dòng)停止，形成寬厚的堰塞壩。盡管滑坡體由于碰撞和摩擦作用部分解體，但原巖層狀結(jié)構(gòu)并未完全破壞，運(yùn)動(dòng)模式呈“短程”及“整體狀”特點(diǎn)。隨著堰塞湖水位逐漸抬升，堰塞壩上、下游水頭差不斷增大，水流已通過壩體向下游滲透。截止到2008 年6 月9 日，堰塞湖蓄水已達(dá)2.425 億立方米，相應(yīng)蓄水位高程740m，而堰塞體上游集雨面積為3550km2，6 月10 日通過已開挖泄流槽逐級(jí)坍滑后成功泄洪，堰塞壩未發(fā)生整體潰壩，并確保了下游人民生命財(cái)產(chǎn)的安全。由于堰塞壩下部地質(zhì)結(jié)構(gòu)相對(duì)較好，泄洪槽入口下切緩慢，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(nèi)還儲(chǔ)集近0.861 億立方米水量。
在2008 年6 月10 日堰塞湖正常泄水前，由于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(huì)整體潰壩不僅讓國人焦急，更是引起世界的關(guān)注。在6 月10 日正常泄水后，經(jīng)水流沖刷和淘刷，泄流槽形成長約600m，開口寬度145~235m，底寬80~100m，進(jìn)口底板高程710m、出口底板高程702m的新峽谷型河道。
胡卸文，博士，教授，博導(dǎo)。1979年就讀金華一中，1981年本科就讀于成都理工大學(xué)（原成都地質(zhì)學(xué)院），1988、1996年在成都理工大學(xué)分別獲工學(xué)碩士、博士學(xué)位；1988 ~1998年在成都理工大學(xué)任教，1998年7月進(jìn)入西南交通大學(xué)土木工程學(xué)院地質(zhì)工程系任教，2001~2008年任土木工程學(xué)院地質(zhì)工程系系主任，2010年11月至今任西南交通大學(xué)地球科學(xué)與環(huán)境工程學(xué)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(zhì)問題（邊坡及地下洞室圍巖穩(wěn)定性、地質(zhì)災(zāi)害成因及防治研究等）。尤其在2008年“5.12”汶川大地震后，作為一名地質(zhì)專業(yè)科技人員全過程參與了北川唐家山堰塞湖的抗震搶險(xiǎn)技術(shù)咨詢工作，并受到了溫家寶總理的親切接見和四川省委、省政府的表揚(yáng)。在上述領(lǐng)域發(fā)表論文90余篇，其中含英文20余篇，且有26篇進(jìn)入EI、ISTP等三大國際檢索系統(tǒng)；出版各類學(xué)術(shù)論著9部；獲授權(quán)發(fā)明專利2項(xiàng)；累計(jì)指導(dǎo)博士及碩士研究生數(shù)十名。在所主持和參加的國家及省部級(jí)科研中，分別有1項(xiàng)獲國家科技進(jìn)步一等獎(jiǎng)，3、5和5項(xiàng)獲省(部)級(jí)科技進(jìn)步一、二、三等獎(jiǎng)。胡卸文教授分別在2000年獲“鐵道部中青年有突出貢獻(xiàn)專家”稱號(hào)；2003年獲“四川省有突出貢獻(xiàn)專家”稱號(hào)；2005年獲“四川省學(xué)術(shù)和技術(shù)帶頭人”稱號(hào)；2008年分別獲“茅以升科技獎(jiǎng)鐵道科學(xué)技術(shù)獎(jiǎng)”以及“第五屆詹天佑西南交通大學(xué)科技獎(jiǎng)”。胡卸文教授還兼任教育部高等學(xué)校地質(zhì)學(xué)科教學(xué)指導(dǎo)委員會(huì)委員、中國地質(zhì)學(xué)會(huì)地質(zhì)教育分會(huì)常務(wù)理事、中國地質(zhì)學(xué)會(huì)工程地質(zhì)專業(yè)委員會(huì)委員、四川省地質(zhì)學(xué)會(huì)常務(wù)理事、四川省水力發(fā)電工程學(xué)會(huì)理事以及四川省巖石力學(xué)與工程學(xué)會(huì)理事等職。
第1章緒論
1.1 研究背景和意義
1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀
1.2.1 高速滑坡形成機(jī)理和運(yùn)動(dòng)機(jī)制研究
1.2.2 地震滑坡研究
1.2.3 汶川地震誘發(fā)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(nèi)容及技術(shù)路線
第2 章唐家山地質(zhì)環(huán)境條件及滑坡發(fā)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(zhì)環(huán)境條件
2.2.1 水文氣象
2.2.2 區(qū)域地質(zhì)背景
2.2.3 地形地貌
2.2.4 地層巖性及岸坡結(jié)構(gòu)
2.2.5 物理地質(zhì)現(xiàn)象
2.3 唐家山堰塞壩形態(tài)特征及地質(zhì)結(jié)構(gòu)
2.3.1 形態(tài)特征
2.3.2 堰塞壩地質(zhì)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)
2.4 堰塞壩物質(zhì)組成及物理力學(xué)特性
2.4.1 堰塞體物質(zhì)組成
2.4.2 堰塞體物理力學(xué)特性及參數(shù)選取
2.5 唐家山高速滑坡堵江形成地質(zhì)條件分析
2.5.1 區(qū)域地質(zhì)構(gòu)造
2.5.2 地形地貌
2.5.3 地層巖性
2.5.4 岸坡坡體結(jié)構(gòu)
2.5.5 水文條件
第3 章唐家山滑坡失穩(wěn)機(jī)理研究
3.1 斜坡巖體結(jié)構(gòu)特征和破壞模式
3.1.1 斜坡巖體結(jié)構(gòu)特征
3.1.2 斜坡巖體破壞機(jī)制
3.2 強(qiáng)震作用下順層巖質(zhì)斜坡動(dòng)力失穩(wěn)機(jī)理研究
3.2.1 拉裂面形成機(jī)理
3.2.2 巖塊“楔劈”效應(yīng)
3.2.3 順層剪切滑移機(jī)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(dòng)簡化模型
3.3.2 鎖固段形變能計(jì)算
3.3.3 啟動(dòng)速度計(jì)算
3.3.4 唐家山滑坡體啟動(dòng)速度
第4 章唐家山堰塞壩形成機(jī)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(dòng)機(jī)制研究
4.2.1 影響因素分析
4.2.2 滑坡體內(nèi)部碰撞解體能耗率研究
4.2.3 滑坡體與泥砂層碰撞機(jī)制分析
4.2.4 與對(duì)岸山體碰撞沖擊機(jī)制分析
4.3 碰撞過程中滑坡體塑性區(qū)的熱力學(xué)狀態(tài)
4.4 各類型高速滑坡制動(dòng)機(jī)制類型與相應(yīng)的地質(zhì)結(jié)構(gòu)
4.5 唐家山高速滑坡動(dòng)力學(xué)過程數(shù)值模擬
4.5.1 輸入地震波選取
4.5.2 UDEC模型建立及參數(shù)取值
4.5.3 數(shù)值本構(gòu)模型及邊界條件選取
4.5.4 地震波輸入
4.5.5 天然狀態(tài)下斜坡應(yīng)力分析
4.5.6 地震作用下滑坡運(yùn)動(dòng)過程模擬
4.5.7 地震滑坡形成機(jī)制模擬
4.5.8 地震滑坡監(jiān)測(cè)點(diǎn)速度
4.5.9 參數(shù)敏感性分析
第5 章唐家山堰塞壩穩(wěn)定性分析
5.1 壩體滲流破壞分析
5.1.1 Visual Modflow 基本原理
5.1.2 堰塞壩體地質(zhì)模型建立
5.1.3 堰塞壩滲流場(chǎng)模擬分析
5.2 壩體邊坡穩(wěn)定性分析
5.2.1 壩體邊坡穩(wěn)定性計(jì)算分析
5.2.2 壩體邊坡穩(wěn)定性數(shù)值模擬分析
第6 章唐家山堰塞壩潰壩模式及應(yīng)急處置方案
6.1 堰塞湖（壩）防災(zāi)減災(zāi)應(yīng)急處置理論與實(shí)踐
6.1.1 堰塞湖（壩）應(yīng)急處理實(shí)例
6.1.2 堰塞湖（壩）應(yīng)急處理基本原則
6.1.3 堰塞湖（壩）應(yīng)急處理前期工作
6.1.4 堰塞湖（壩）應(yīng)急處理中的關(guān)鍵問題
6.1.5 堰塞湖（壩）應(yīng)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(wěn)定性分析
6.4 壩頂漫溢分析
6.5 堰塞壩潰壩模式
6.6 泄流槽過流沖刷能力評(píng)價(jià)及處置方案比選
6.6.1 泄流槽方案比選
6.6.2 泄流槽施工組織與施工技術(shù)
6.7 泄流后殘余堰塞壩穩(wěn)定性評(píng)價(jià)
6.7.1 泄流后堰塞壩概況
6.7.2 剩余堰塞體穩(wěn)定性評(píng)價(jià)
第7 章堰塞湖（壩） 防災(zāi)減災(zāi)應(yīng)急處置理論與實(shí)踐
7.1 堰塞湖（壩）應(yīng)急處置實(shí)例及教訓(xùn)
7.2 堰塞湖（壩）應(yīng)急處置基本原則
7.3 堰塞湖（壩）應(yīng)急處置前期工作
7.4 堰塞湖（壩）應(yīng)急處置中的關(guān)鍵問題
7.5 堰塞湖（壩）應(yīng)急處置措施
第8 章唐家山滑坡后壁殘留山體震后穩(wěn)定性
8.1 唐家山滑坡后壁殘留山體邊坡變形破壞特征
8.2 唐家山滑坡后壁殘留山體斜坡穩(wěn)定性分析與評(píng)價(jià)
8.2.1 定性分析
8.2.2 定量計(jì)算
8.3 唐家山滑坡后壁殘留山體斜坡穩(wěn)定性的有限元分析
第9 章唐家山堰塞湖大水溝泥石流發(fā)育特征及堵江危害性評(píng)價(jià)
9.1 唐家山堰塞壩部位泥石流發(fā)育的地質(zhì)背景
9.1.1 地質(zhì)環(huán)境條件概述
9.1.2 2008 年“6 · 14”泥石流狀況
9.1.3 2008 年“9 · 24”暴雨及泥石流狀況
9.1.4 2008 年“9 · 24”泥石流堵江及潰決過程
9.2 泥石流動(dòng)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(fā)泥石流總量預(yù)測(cè)
9.3 泥石流堵江范圍預(yù)測(cè)及危害性評(píng)價(jià)
第10 章結(jié)論與展望
10.1 結(jié)論
10.2 展望
參考文獻(xiàn)
不同于以往的高速遠(yuǎn)程滑坡，唐家山滑坡失穩(wěn)機(jī)理、運(yùn)動(dòng)（制動(dòng)） 機(jī)制和作用因素的特殊性造成滑坡呈現(xiàn)“高速”“短程”和“整體狀”特性，并使得堰塞壩主體保存著原斜坡巖體結(jié)構(gòu)。同時(shí)唐家山堰塞湖應(yīng)急搶險(xiǎn)工程也是我國零傷亡、最為成功的經(jīng)典案例，具有極其重要的研究價(jià)值和典型示范效應(yīng)。
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