肖詩(shī)榮 魏瑞琦 李瑩 楊璇喆
摘要:1963年10月發(fā)生的意大利瓦依昂滑坡是水電開發(fā)史上的轉(zhuǎn)折點(diǎn),更是地質(zhì)災(zāi)害研究和防治歷史上的新起點(diǎn)。對(duì)瓦依昂滑坡的研究進(jìn)程進(jìn)行了梳理,歸納和總結(jié)了主要研究成果。結(jié)果表明:60余年來,關(guān)于瓦依昂滑坡的研究取得了豐富的成果,其中對(duì)于滑坡地質(zhì)結(jié)構(gòu)和地質(zhì)模型形成了基本一致的共識(shí);但學(xué)術(shù)界對(duì)于該滑坡成因、變形機(jī)理和高速滑動(dòng)機(jī)理還存在著完全不同的研究結(jié)論和假說。對(duì)于滑坡成因,主要包括庫(kù)水為主誘發(fā)和降雨為主誘發(fā)兩種成因機(jī)制;對(duì)于滑坡啟動(dòng)變形機(jī)理,主要有滑帶土飽水軟化導(dǎo)致抗剪強(qiáng)度衰減進(jìn)而啟動(dòng)滑坡變形和孔隙水壓力作用啟動(dòng)滑坡位移兩種觀點(diǎn);而對(duì)于滑坡高速滑動(dòng)機(jī)理,主要包括摩擦生熱孔隙水增壓及汽墊效應(yīng),以及滑帶峰殘強(qiáng)降劇動(dòng)啟程+速度劣化強(qiáng)度復(fù)合加速效應(yīng)兩種假說。此外,還對(duì)瓦依昂滑坡的進(jìn)一步研究方向和要點(diǎn)進(jìn)行了探討和展望。研究成果可為指導(dǎo)特大災(zāi)難性順層滑坡的預(yù)測(cè)預(yù)警及防治提供參考。
關(guān) 鍵 詞:瓦依昂滑坡; 滑坡成因; 變形機(jī)理; 高速滑動(dòng)機(jī)理; 特大順層滑坡
中圖法分類號(hào): P642.22
文獻(xiàn)標(biāo)志碼: A
DOI:10.16232/j.cnki.1001-4179.2023.04.019
0 引 言
1963年10月9日在意大利威尼斯北部山區(qū)發(fā)生瓦依昂滑坡,瓦依昂水庫(kù)左岸2.7億m3的山體高速(20~30 m/s)下滑,激起巨浪越過壩頂,造成洪災(zāi),2 000余人遇難,并使瓦依昂水庫(kù)工程報(bào)廢。
瓦依昂滑坡是水電開發(fā)史上的轉(zhuǎn)折點(diǎn)。此事件之后,世界上大多數(shù)水庫(kù)工程都進(jìn)行了安全條款修訂,僅1964~1967年,法國(guó)、德國(guó)、意大利、日本、美國(guó)乃至聯(lián)合國(guó)教科文組織相繼出臺(tái)水庫(kù)工程新規(guī)范。
瓦依昂滑坡的發(fā)生促使地質(zhì)災(zāi)害防治和地質(zhì)工程學(xué)科進(jìn)入一個(gè)具有劃時(shí)代意義的嶄新發(fā)展階段,地質(zhì)災(zāi)害學(xué)術(shù)史將瓦依昂滑坡后的時(shí)期稱為“后瓦依昂時(shí)代”。在后瓦依昂時(shí)代,部分國(guó)家將地質(zhì)災(zāi)害防治列為政府和工程、學(xué)術(shù)界最關(guān)注的問題之一。瓦依昂滑坡發(fā)生后,意大利立即成立了滑坡防治委員會(huì),在羅馬大學(xué)、都靈大學(xué)和意大利結(jié)構(gòu)模型試驗(yàn)研究所分別建立了研究中心和試驗(yàn)室;瑞士洛??萍即髮W(xué)成立了阿爾卑斯山區(qū)崩塌、滑坡災(zāi)害試驗(yàn)研究中心;日本自1963年起,成立了日本滑坡學(xué)會(huì),至今十分活躍,并在京都大學(xué)建立了防災(zāi)研究所,在日本科技廳設(shè)立了防災(zāi)研究中心等;香港地區(qū)的地質(zhì)工作者將地質(zhì)災(zāi)害防治明確列為中心任務(wù);美國(guó)地質(zhì)調(diào)查所將地質(zhì)災(zāi)害調(diào)查研究列為首要任務(wù);在1988年聯(lián)合國(guó)倡導(dǎo)的開展“減輕自然災(zāi)害10年”活動(dòng)中,地質(zhì)災(zāi)害防治占有重要地位;中國(guó)在1989年將控制重大自然災(zāi)害列為國(guó)家9個(gè)重點(diǎn)發(fā)展領(lǐng)域之一。近年來,國(guó)際滑坡協(xié)會(huì)(ICL)定期不間斷舉辦國(guó)際滑坡研討會(huì),取得了豐碩的研究成果。
從瓦依昂滑坡事件發(fā)生以及2013年在意大利帕多瓦(Padova)舉辦的瓦依昂滑坡50周年紀(jì)念大會(huì)至今,工程界和學(xué)術(shù)界對(duì)這一史無前例的災(zāi)難性滑坡的反思并未停止。自瓦依昂滑坡防治總負(fù)責(zé)人、巖石力學(xué)學(xué)者繆勒(Mǜller)教授1964年在其主編的《巖石力學(xué)與工程地質(zhì)》期刊上發(fā)表第一篇有關(guān)瓦依昂滑坡的文章[1]以來,瓦依昂滑坡一直是國(guó)際學(xué)術(shù)和工程界研究和討論的課題,取得了大量的研究成果。然而,復(fù)雜的滑坡現(xiàn)象和機(jī)理,如滑坡成因、滑坡啟動(dòng)和變形機(jī)制以及高速滑動(dòng)機(jī)理,在工程師和學(xué)者間眾說紛紜、爭(zhēng)論不斷,至今尚無統(tǒng)一定論。大量的滑坡滑后研究成果對(duì)類似瓦依昂滑坡的特大順層滑坡的防治指導(dǎo)作用未達(dá)到預(yù)期效果,國(guó)際上仍不時(shí)發(fā)生特大順層滑坡災(zāi)難,不過滑坡規(guī)模和災(zāi)害損失不及瓦依昂滑坡。
本文對(duì)近60 a的瓦依昂滑坡研究進(jìn)展及重要成果進(jìn)行初步梳理和總結(jié),并對(duì)后續(xù)研究提出展望。
1 滑坡災(zāi)害概況
瓦依昂水庫(kù)大壩修建于意大利北部威尼斯省瓦依昂河下游的深切峽谷河段(見圖1~2,峽谷深300 m),隆加羅內(nèi)(Longarone)鎮(zhèn)東側(cè),水庫(kù)庫(kù)容1.69億m3,設(shè)計(jì)庫(kù)水位高程722.5 m,大壩為混凝土雙曲拱壩,壩高265.5 m。大壩于1960年竣工,設(shè)計(jì)壩前水深130 m,水庫(kù)最大水深232 m。瓦依昂滑坡發(fā)生于瓦依昂水庫(kù)左岸近壩岸坡。
1963年10月9日22:38(格林威治時(shí)間),在水庫(kù)水位上升至710 m高程又回落至700 m高程時(shí),大壩上游左岸托克(Toc)山北坡山體突然整體滑下體積為2.7億m3的超巨型滑坡體。厚約250 m的山體在數(shù)十秒內(nèi)沖入水庫(kù),以最大滑速30 m/s滑行400 m后阻滯于峽谷北岸岸坡。巨型滑體使壩前1.5 km長(zhǎng)的庫(kù)段被填滿成為“石庫(kù)”,因而整個(gè)水庫(kù)失效報(bào)廢,但混凝土拱壩卻安然無恙。在這場(chǎng)災(zāi)難中,滑坡發(fā)生的過程不到1 min;從滑坡到壩下游被毀,不到7 min。
瓦依昂滑坡災(zāi)害史無前例,損失巨大?;庐a(chǎn)生的涌浪超出庫(kù)水位達(dá)235 m。涌浪過壩高度超出壩頂100 m(見圖3(a)),到達(dá)下游1.4 km的皮亞韋(Piave)河(見圖3(b))河口時(shí),立波仍高達(dá)70 m。約3 000萬m3 過壩水流沖毀了位于其下游數(shù)公里之內(nèi)的一切物體。河口的隆加羅內(nèi)(Longarone)鎮(zhèn)及沿途的其他市鎮(zhèn)都被沖走。巨大的滑體落入水庫(kù)時(shí),水流前鋒巨大的沖擊浪和氣浪連同猛烈的水流,破壞了壩內(nèi)所有的設(shè)施。這次震驚世界的慘痛事件遇難人數(shù)達(dá)2 043人,包括正在發(fā)電廠內(nèi)值班及住宿的60名技術(shù)人員。
2 滑坡研究歷史
瓦依昂滑坡研究歷史大致分為5個(gè)階段:① 滑前階段(1959~1963年);② 滑后最初6 a(1964~1969年);③ 1985年國(guó)際大壩會(huì)議前15 a(1970~1985年);④ 1985年國(guó)際大壩會(huì)議后20 a(1985~2005年);⑤ 瓦依昂滑坡50周年學(xué)術(shù)研討會(huì)前后17 a(2006~2022年)。
2.1 滑前階段(1959~1963年)
Dal Piaz于1928年研究了規(guī)劃中的瓦依昂水庫(kù)岸坡穩(wěn)定性,認(rèn)為雖然岸坡巖體存在長(zhǎng)大裂隙,但岸坡穩(wěn)定條件比本地區(qū)的其他山體好[3]。1958年,Dal Piaz對(duì)瓦依昂水庫(kù)左岸上壩公路邊坡巖體露頭進(jìn)行了再次調(diào)查,認(rèn)為岸坡巖體雖然局部破碎但未受到擾動(dòng),未發(fā)現(xiàn)山體先前滑動(dòng)的跡象。在1960年3月水庫(kù)岸坡發(fā)生小規(guī)?;潞?,Dal Piaz于1960年7月對(duì)瓦依昂水庫(kù)岸坡穩(wěn)定性進(jìn)行再次研究,并堅(jiān)持其觀點(diǎn):該區(qū)域沒有老滑坡,不會(huì)發(fā)生大規(guī)模滑坡,岸坡下部局部存在的小型滑塌或滑坡將使岸坡達(dá)到新的平衡穩(wěn)定。
1957年,繆勒受邀評(píng)估瓦依昂大壩壩肩和水庫(kù)岸坡穩(wěn)定,在短時(shí)間對(duì)岸坡巖體構(gòu)造踏勘考察的基礎(chǔ)上,認(rèn)為瓦依昂岸坡局部可能將發(fā)生100萬m3左右的滑坡[1]。
由電力公司S.A.D.E.組織的瓦依昂水庫(kù)岸坡穩(wěn)定性研究開始于1959年3月,瓦依昂峽谷西北約 50 km 外的彭特賽水庫(kù)(Pontesei Reservoir,見圖1)岸坡在初次水庫(kù)蓄水、瓦依昂大壩建設(shè)即將竣工時(shí)發(fā)生一次600萬m3 的水庫(kù)滑坡,該滑坡激起30 m高的涌浪翻壩造成洪災(zāi)。因此,建設(shè)方S.A.D.E.為評(píng)估庫(kù)岸穩(wěn)定性,委托繆勒開展瓦依昂水庫(kù)岸坡穩(wěn)定性評(píng)價(jià)研究。塞曼扎(Semenza)為該課題研究的地質(zhì)負(fù)責(zé)人。
1959年3月至1963年10月,塞曼扎對(duì)瓦依昂水庫(kù)岸坡進(jìn)行了地質(zhì)調(diào)查和研究[4]。塞曼扎在1959年發(fā)現(xiàn)瓦依昂峽谷存在古滑坡,緊鄰大壩上游左岸岸坡,古滑坡滑帶及剪出口位于夾泥灰?guī)r(Malm)底部(與1963年10月9日滑坡位置基本一致),峽谷右岸存在古滑坡殘留體(Colle Isolato),并于1960年對(duì)模型進(jìn)行了修正,提出了古滑坡模型(見圖4)。塞曼扎在給意大利國(guó)家電力公司(ENEL)提交的岸坡穩(wěn)定性評(píng)價(jià)報(bào)告中指出,水庫(kù)左岸岸坡老滑坡有蓄水后重新滑坡的危險(xiǎn)。
由于左岸岸坡山體地層的連續(xù)性和完整性,以及其他學(xué)者的異議,塞曼扎提出的存在古滑坡觀點(diǎn)和古滑坡模型未得到繆勒教授以及電力公司設(shè)計(jì)工程師的完全認(rèn)可。盡管如此,繆勒教授研究團(tuán)隊(duì)仍然高度重視岸坡穩(wěn)定性,在左岸岸坡進(jìn)行了地表位移監(jiān)測(cè)和鉆孔地下水位監(jiān)測(cè),密切監(jiān)測(cè)岸坡巖體位移情況和地下水位動(dòng)態(tài)。
瓦依昂水庫(kù)第一次蓄水自1960年2月開始,3月即在滑坡東側(cè)坡腳發(fā)生一次小規(guī)?;?0月底,庫(kù)水位達(dá)到高程645 m時(shí),滑坡后緣出現(xiàn)長(zhǎng)約2 km、寬約1 m的拉裂縫,坡體出現(xiàn)累計(jì)42.5 cm位移,位移速率3~4 cm/d;11月4日,庫(kù)水位達(dá)到650 m高程時(shí),滑坡西側(cè)前緣發(fā)生順坡向70萬m3滑坡,該滑坡坡腳高程約600 m;庫(kù)水位從1960年12月4日至1961年1月降至600 m高程,此時(shí),坡體位移速率僅0.1 cm/d;當(dāng)庫(kù)水位降至600 m高程以下后(最低585 m高程),坡體位移完全停止。
瓦依昂水庫(kù)于1961年10月開始第二次蓄水,至1962年1月底,蓄至650 m高程。在此期間,坡體位移十分緩慢,位移速率低于0.1 cm/d,與第一次蓄水至650 m高程時(shí)的坡體位移呈鮮明對(duì)比。對(duì)此,繆勒認(rèn)為是“首次飽和濕潤(rùn)效應(yīng)”(pre-wetting)[1,5],對(duì)岸坡穩(wěn)定性影響不大。當(dāng)庫(kù)水位于1962年12月初升至700 m時(shí),位移速率僅0.2~0.3 cm/d。水位停留在700 m高程1個(gè)月,至1962年12月底時(shí),坡體位移速率突然升高至1.2 cm/d。隨后庫(kù)水位又逐漸下降,于1963年3月底降至650 m高程,此時(shí)坡體位移再次停止。這與繆勒提出的“首次飽和濕潤(rùn)效應(yīng)”較吻合。
瓦依昂水庫(kù)第三次蓄水于1963年4月開始,于6月初到達(dá)695 m高程,此時(shí)坡體位移速率為0.3 cm/d。當(dāng)庫(kù)水位于7月中旬升高至705 m高程時(shí),坡體位移速率為0.4~0.5 cm/d。8月中旬庫(kù)水位繼續(xù)升高并于9月初升至710 m高程,坡體位移速率突然升至1 cm/d;至10月初,位移速率升至2~4 cm/d。此時(shí)降低庫(kù)水位,并于10月9日降至700 m高程,但坡體位移速率并未如預(yù)計(jì)隨庫(kù)水位下降而相應(yīng)回落,反而劇烈位移,位移速率達(dá)20 cm/d,最終在1963年10月9日發(fā)生岸坡整體高速下滑。
2.2 滑后最初6 a(1964~1969年)
1964年,繆勒在《巖石力學(xué)與工程地質(zhì)》上發(fā)表的關(guān)于瓦依昂滑坡反思文章[1]揭開了瓦依昂滑坡近60 a事后研究、反思的序幕。1964~1969年,阿爾卑斯山脈附近的意大利和其他歐洲國(guó)家的學(xué)者和工程師們對(duì)瓦依昂滑坡進(jìn)行了積極的事后考察和研究[1,5-11]。在意大利國(guó)家電力公司(ENEL)的支持下,繆勒?qǐng)F(tuán)隊(duì)進(jìn)行了滑坡滑后勘探,其開展的滑坡事后研究最為典型和突出。這一時(shí)期的文章介紹了滑坡的地質(zhì)模型、地質(zhì)環(huán)境、滑帶強(qiáng)度試驗(yàn)成果,討論了滑坡成因及滑坡運(yùn)動(dòng)過程,提出了不一樣的滑坡啟動(dòng)成因假說和各種高速滑動(dòng)假說。在這數(shù)十篇文章中,一半為意大利文,一半為英文,且只有繆勒[1,5]、Broili[6]和Kiersch[7]的文章為英文。他們最早將瓦依昂滑坡介紹給了世界同行,引起了世界同行特別是北美學(xué)者和機(jī)構(gòu)的高度關(guān)注。
這一時(shí)期,繆勒[1,5]、Broili[6]、Kiersch[7]、塞曼扎、哈芬尼(Haefeli)[9]、Habib[11]等人的研究最具代表性。
繆勒[1,5]、Broili[6]進(jìn)一步勘察了瓦依昂滑坡的地質(zhì)結(jié)構(gòu),整理分析了滑坡變形位移資料,認(rèn)為地質(zhì)結(jié)構(gòu)的研究、滑坡地質(zhì)模型的構(gòu)建對(duì)于防災(zāi)十分重要,但否認(rèn)瓦依昂滑坡存在黏土夾層滑帶。Kiersch[7]全面分析了瓦依昂滑坡的成因、變形、滑動(dòng)及成災(zāi)過程,是當(dāng)時(shí)對(duì)瓦依昂滑坡介紹比較全面系統(tǒng)的文獻(xiàn)。塞曼扎在1965年以意大利文發(fā)表文章,通過滑后的進(jìn)一步調(diào)查研究,對(duì)滑坡的地質(zhì)模型進(jìn)行了修正,并進(jìn)行了滑帶土殘余強(qiáng)度試驗(yàn)[2]。哈芬尼[9]提出水下塊體破裂時(shí)可造成裂縫中孔隙水壓力異常激增的水錘機(jī)制,以解釋瓦依昂滑坡的高速滑動(dòng)機(jī)理。Habib[11]于1967年以意大利文發(fā)表文章,最早提出滑坡滑帶摩擦制熱、熱液汽化產(chǎn)生汽墊效應(yīng)的瓦依昂滑坡高速滑動(dòng)機(jī)理,認(rèn)為滑帶摩擦過程中,機(jī)械動(dòng)能轉(zhuǎn)化為熱能,使滑帶中的水汽化,產(chǎn)生汽墊效應(yīng),從而使滑帶抗剪強(qiáng)度為0。
2.3 1985年國(guó)際大壩會(huì)議前15 a(1970~1985年)
整個(gè)20世紀(jì)70年代至1985年國(guó)際大壩會(huì)議,歐美的學(xué)者在持續(xù)研究瓦依昂滑坡,探索其啟動(dòng)機(jī)制和高速滑動(dòng)機(jī)理。
最典型的是Patton和Hendron 曾于1975,1976,1979年,3次在瓦依昂滑坡現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行地質(zhì)調(diào)查和勘察,取得了豐富、詳實(shí)的第一手資料,并在1985年發(fā)表了著名的瓦依昂滑坡專項(xiàng)研究報(bào)告[3,12]。
加拿大學(xué)者Lo等[13]基于繆勒、Broili等人的滑坡滑后勘察成果,對(duì)瓦依昂滑坡的啟動(dòng)及高速滑動(dòng)機(jī)理進(jìn)行了解讀。他們認(rèn)為滑體下伏鮞?;?guī)r內(nèi)存在承壓水,否認(rèn)滑帶中存在黏土夾層;此外,他們利用簡(jiǎn)布法計(jì)算了滑坡東、西兩部分的穩(wěn)定性,認(rèn)為滑坡東、西是一個(gè)統(tǒng)一的滑動(dòng)整體,滑帶西部順層而東部切層是由于瓦依昂峽谷的地形條件(特別是東部邊界的地形限制)造成的。
Olson[14]結(jié)合瓦依昂滑坡滑帶實(shí)際,對(duì)含黏土礦物高嶺土、伊利石及蒙脫石的滑帶土進(jìn)行剪切強(qiáng)度試驗(yàn)。Romero等[15]研究了瓦依昂滑坡的動(dòng)力學(xué)過程和運(yùn)動(dòng)特征。Habib[11]進(jìn)一步研究滑坡滑動(dòng)過程中滑帶土孔隙水汽化、抗剪強(qiáng)度喪失的原理,并奠定了他的滑坡運(yùn)動(dòng)過程熱-液-汽作用假說的創(chuàng)立者地位。Trollope[16]通過實(shí)驗(yàn)?zāi)M,探討了瓦依昂滑坡的三級(jí)失效機(jī)制,即應(yīng)變軟化-應(yīng)力釋放-孔隙水壓漂滑。Voight等[17]在Habib研究的基礎(chǔ)上建立了滑帶土摩擦生熱-熱液增壓-抗剪強(qiáng)度降低的模型,是該時(shí)期滑帶土孔隙水熱液增壓假說的集大成者。
2.4 1985年國(guó)際大壩會(huì)議后20 a(1985~2005年)
1985年8月在美國(guó)普渡(Purdu)大學(xué)召開的國(guó)際大壩會(huì)議,重點(diǎn)討論了20世紀(jì)50年代末和60年代初,兩起震驚全球的重大巖體失穩(wěn)事故:① 1959年,法國(guó)60 m高的馬爾帕塞(Malpasset)薄拱壩(此時(shí)為其蓄水后5 a),由于左壩頭沿片麻巖中的絹云母頁(yè)巖發(fā)生滑動(dòng),導(dǎo)致壩體破裂而失事;② 發(fā)生于1963年10月9日晚的意大利瓦依昂水庫(kù)滑坡(此時(shí)為其蓄水后3 a)。
這次大會(huì)的召開,進(jìn)一步激起和推動(dòng)了瓦依昂滑坡的研究熱潮。這個(gè)時(shí)期,以Hendron與Patton[3,12]、迪克(Tika)[18]、塞曼扎[2,4]、Vardoulakis[19]等人的研究成果具有代表性。
Hendron與Patton[3,12]在70年代曾3次深入滑坡現(xiàn)場(chǎng),全面深入調(diào)查了滑坡地質(zhì)條件,包括滑前滑后地形地貌、地層巖性、地質(zhì)構(gòu)造、水文地質(zhì)條件;對(duì)滑坡邊界特征尤其是滑帶及東側(cè)邊界做了仔細(xì)查勘,研究了滑帶的三維形態(tài);從現(xiàn)場(chǎng)取滑帶樣進(jìn)行了剪切試驗(yàn),取得了大量試驗(yàn)數(shù)據(jù)。通過分析研究,巴頓得出如下研究結(jié)論:瓦依昂滑坡是以原生黏土夾層為滑帶的老滑坡復(fù)活,黏土夾層的排水殘余摩擦角為12°;庫(kù)水和降雨聯(lián)合產(chǎn)生的孔隙水壓力是滑坡的誘發(fā)因素。
迪克等[18]對(duì)取自瓦依昂滑坡滑帶的土樣進(jìn)行了環(huán)剪試驗(yàn),試驗(yàn)結(jié)果表明:在高速滑動(dòng)狀態(tài)下,瓦依昂滑坡滑帶土最低摩擦角為5°,是慢剪殘余強(qiáng)度的40%。此外,迪克闡釋了土樣抗剪強(qiáng)度隨剪切速度增加而降低的機(jī)理(土體膨脹和自由水的釋放),提出滑帶摩擦強(qiáng)度隨滑移速度增加而降低可能是瓦依昂滑坡高速滑動(dòng)的成因,滑帶由延性破壞(蠕變)漸進(jìn)到脆性破壞可能是滑坡的啟動(dòng)機(jī)理。
塞曼扎[2,4]一直致力于瓦依昂滑坡研究,并努力構(gòu)建符合實(shí)際的瓦依昂滑坡地質(zhì)模型。他在1961年修正的滑坡模型的基礎(chǔ)上,于1998,2000,2002年逐步完善了滑坡模型。最后修正的滑坡新模型與滑坡老模型前后緣基本一致,但古滑帶深度完全不同,于是修正了古滑坡滑帶的埋藏深度,將其抬高至1963年10月9日滑坡的上部,實(shí)際承認(rèn)了1963年滑坡基本是新生滑坡。
Vardoulakis[19]在Voight等[17]提出的摩擦生熱孔隙增壓理論基礎(chǔ)上,建立了不考慮汽化效應(yīng)的瓦依昂滑坡摩擦生熱孔隙增壓一維動(dòng)力學(xué)數(shù)學(xué)模型。Vardoulakis模型是比較經(jīng)典的模型,也是后繼學(xué)者學(xué)習(xí)和深入研究的基礎(chǔ)。
中國(guó)學(xué)者鐘立勛[20]首次用中文發(fā)表了瓦依昂滑坡相關(guān)研究成果,其認(rèn)為庫(kù)水浸泡劣化巖土體強(qiáng)度是滑坡的主要成因,并與中國(guó)湖南省柘溪塘巖光滑坡(1959年)進(jìn)行了對(duì)比研究。
2.5 瓦依昂滑坡50周年學(xué)術(shù)研討會(huì)前后17 a(2006~2022年)
以2013年在意大利帕多瓦(Padova)舉辦的瓦依昂滑坡50周年學(xué)術(shù)研討會(huì)為時(shí)間中心的前后約17 a,是瓦依昂滑坡研究的最新階段。雖然學(xué)術(shù)界對(duì)瓦依昂滑坡地質(zhì)模型及滑帶物質(zhì)組成達(dá)成了基本共識(shí),但對(duì)于滑坡的啟動(dòng)機(jī)制、高速機(jī)理及成因仍具有很大爭(zhēng)議。
這段時(shí)期的歐洲特別是意大利學(xué)者的研究最為活躍,以Petley[21]、Veveakis[22]、Ferri[23-24]、Paronuzzi和Bolla[25-26]、Wolter[27]、Dykes[28-30]等的研究具有代表性。
Petley等[21]利用Saito[31]和Fukozono[32]提出的基于特大滑坡變形速率倒數(shù)與時(shí)間關(guān)系曲線(1/v-t)的統(tǒng)計(jì)分析成果,即“Saito效應(yīng)”(1/v-t曲線為直線時(shí),滑坡為脆性變形階段,為漸近線時(shí)滑坡變形為延性;可預(yù)測(cè)滑坡破壞時(shí)間),對(duì)瓦依昂滑坡滑前的1961~1963年變形位移速率進(jìn)行了Saito效應(yīng)分析。結(jié)果表明:瓦依昂滑坡1961~1962年的1/v-t曲線為漸近線,而1963年為直線,說明滑坡蠕滑階段經(jīng)歷了由延性變形向脆性破壞的變形機(jī)制轉(zhuǎn)變,滑坡加速下滑前為脆性破壞機(jī)制,脆性變形破壞時(shí)間大約為滑前60 d。 Petley的研究成果被較多學(xué)者認(rèn)可。
Veveakis等[22]在Vardoulakis[19]熱增壓模型的基礎(chǔ)上對(duì)瓦依昂滑坡蠕滑階段的摩擦熱增壓機(jī)理進(jìn)行了研究。通過建立剛性塊體蠕滑模型,推演了滑坡蠕滑階段的摩擦熱增壓數(shù)學(xué)模型,估算出滑坡破壞時(shí)間為實(shí)際破壞時(shí)間之前169 d,滑帶局部開始滑動(dòng)和熱增溫破壞的時(shí)間為實(shí)際滑動(dòng)前的21 d。Veveakis的理論和數(shù)值模型研究成果是后續(xù)滑帶熱增壓機(jī)理研究的基礎(chǔ)。
Ferri等[23-24]在瓦依昂滑坡取滑帶樣進(jìn)行了環(huán)剪試驗(yàn),進(jìn)行了干濕樣的對(duì)比試驗(yàn)。與迪克試驗(yàn)的滑速0.08 m/s及3 m剪滑距結(jié)果不同,F(xiàn)erri試驗(yàn)的滑速為1.31 m/s、剪滑距為34 m,與滑坡實(shí)際工況更為接近。試驗(yàn)表明,干燥條件下的滑帶高速滑動(dòng)增溫可達(dá)數(shù)百攝氏度,而飽水條件下的滑帶增溫不超過90 ℃。Ferri的試驗(yàn)成果明確了滑帶抗剪強(qiáng)度與滑帶含水量及滑速密切相關(guān),1960~1963年的滑坡位移加速/減速是源于其含水量的波動(dòng);在給定滑速下,飽和含水條件的強(qiáng)度參數(shù)比干燥(或室內(nèi)濕氣)條件下的強(qiáng)度參數(shù)低70%~100%。
Paronuzzi和Bolla等[25-26]自2000年起研究瓦依昂滑坡的地質(zhì)結(jié)構(gòu)及變形特征,認(rèn)為瓦依昂滑坡是一個(gè)由水庫(kù)蓄水引起的古滑坡復(fù)活:該古滑坡具有厚達(dá)40~50 m的軟弱滑帶蠕變區(qū),滑帶區(qū)之上覆蓋100~130 m厚的剛性巖塊體(后期位移分解)。Paronuzzi和Bolla提出:由于滑坡東北部前緣巖體對(duì)滑移的阻滯以及1960年秋的先期變形破壞,在1963年10月整體滑移前,滑坡經(jīng)歷了由脆性到延性的變形過程,并分析了變形過程中對(duì)應(yīng)的微地震事件證據(jù)。
Wolter等[27]利用遙感及長(zhǎng)距離地形測(cè)繪新技術(shù),對(duì)瓦依昂滑坡后緣滑壁形態(tài)及其地層構(gòu)造特征進(jìn)行了分類研究,分析了滑坡運(yùn)動(dòng)特征,提出了滑坡變形破壞的塊體運(yùn)動(dòng)特征及其序次。
Dykes等[28-30]系統(tǒng)研究了瓦依昂滑坡的文獻(xiàn)資料,重新建立了滑坡滑面的三維形態(tài),進(jìn)行了滑坡穩(wěn)定性三維極限平衡計(jì)算分析并與二維分析成果對(duì)比,提出:瓦依昂滑坡是受具有沉積和構(gòu)造成因的層間黏土夾層滑帶控制的新生順層滑坡,滑帶基本為直線型,不具有所謂的“靠椅狀”形態(tài)特征;強(qiáng)降雨產(chǎn)生的孔隙水壓力是其主要誘發(fā)因素,庫(kù)水只是碰巧阻滯了滑體內(nèi)上層滯水的消散;此外,Dykes分析了瓦依昂滑坡災(zāi)害的地質(zhì)結(jié)構(gòu)內(nèi)因和可能的誘發(fā)因素,總結(jié)了該滑坡災(zāi)害教訓(xùn)。
肖詩(shī)榮等[33]對(duì)世界三大典型水庫(kù)型順層巖質(zhì)滑坡(瓦依昂滑坡、2003年三峽庫(kù)區(qū)千將坪滑坡、1959年湖南省塘巖光滑坡)工程地質(zhì)進(jìn)行了比較研究,認(rèn)為這三大滑坡高度相似,均為新生型滑坡,庫(kù)水作用是滑坡主要誘發(fā)因素。
3 主要研究成果
基于前述瓦依昂滑坡研究歷史,對(duì)該滑坡近60 a的主要研究成果作簡(jiǎn)要?dú)w納總結(jié)。關(guān)于瓦依昂滑坡的主要研究成果包括滑坡地質(zhì)模型、滑坡成因類型、滑坡啟動(dòng)機(jī)制及高速滑動(dòng)機(jī)理等。
3.1 滑坡地質(zhì)模型
塞曼扎于1959年初步確立了瓦依昂古滑坡地質(zhì)模型(見圖4),滑帶形態(tài)為上陡下緩的“靠椅狀”,并于1960年,基于滑坡后緣出現(xiàn)的“M”形拉裂縫新情況,修改并提高了滑坡后緣高程(見圖5~6)[2,34];塞曼扎1960年構(gòu)建的瓦依昂古滑坡地質(zhì)模型與1963年10月滑坡的后緣邊界、東西兩側(cè)邊界以及剪出口完全一致。塞曼扎的1960年瓦依昂滑坡地質(zhì)模型得到了巴頓等大多數(shù)學(xué)者的認(rèn)可。
繆勒于1964年經(jīng)過滑坡滑后勘察研究提出的地質(zhì)模型(見圖7),但繆勒?qǐng)?jiān)持滑坡滑帶中不存在軟弱層[1]。
Hendron與Patton[3]在基本認(rèn)同塞曼扎1960年地質(zhì)模型的基礎(chǔ)上,對(duì)滑坡滑帶進(jìn)行了地層學(xué)調(diào)查,確認(rèn)了組成滑坡順層滑帶的岸坡巖層層間有多個(gè)黏土夾層存在,并確認(rèn)了順層滑帶的沉積學(xué)地層背景及東部切層滑帶的斷裂構(gòu)造背景;對(duì)滑帶的三維形態(tài)、延伸展布進(jìn)行了界定。Hendron與Patton 1985年確定的滑坡地質(zhì)模型見圖8~11。
塞曼扎在1963年10月滑坡發(fā)生37 a后,于2000年重新提出了瓦依昂滑坡的形成機(jī)制和系列演化過程(見圖12),修改了古滑坡滑帶位置,將古滑坡滑帶提高至1963年10月滑坡滑體的上部,即確認(rèn)了1963年滑坡為新生滑坡[2]。
Dykes等[28-29]綜合各類文獻(xiàn)資料,仔細(xì)校驗(yàn)了滑帶三維分布形態(tài),繪制了1963年瓦依昂滑坡滑帶頂板等高線及橫剖面圖(見圖13~14),基本否定了塞曼扎1960年地質(zhì)模型中滑帶的“靠椅狀”形態(tài),認(rèn)為瓦依昂滑坡滑帶基本為近直線型,僅滑坡西部600~700 m高程處滑帶略有變緩。
Patton界定的地質(zhì)模型、塞曼扎2000年構(gòu)建的地質(zhì)模型以及Dykes細(xì)化的滑帶形態(tài)得到普遍認(rèn)可。據(jù)此,本文簡(jiǎn)要總結(jié)瓦依昂滑坡地質(zhì)模型如下。
(1) 滑坡地質(zhì)環(huán)境。瓦依昂水庫(kù)建在意大利北部阿爾卑斯山地的瓦依昂河谷中,瓦依昂河谷由深切峽谷(深約300 m,近直立)及上疊“U”形冰川谷(岸坡坡角50°左右)構(gòu)成,構(gòu)造上呈不對(duì)稱向斜谷,向斜軸部靠近左岸,向斜軸緩傾上游(9°~20°)。岸坡由上侏羅系的夾泥灰?guī)r(Malm)、中侏羅系灰?guī)r(Dogger)以及白堊系灰?guī)r組成?;滤诘淖蟀栋镀聻閹r層傾向河谷的上陡(巖層傾角約40°)下緩(局部近于水平)的順層斜坡。岸坡巖溶較發(fā)育,山體透水性總體較好。
(2) 滑體與滑床?;w主要為上侏羅系的夾泥灰?guī)r(中厚層夾薄層),滑床為中侏羅系灰?guī)r(中厚層)。
(3) 滑帶?;瑤в蒑alm地層與Dogger地層交界處的多層厚5~15 cm的層間泥質(zhì)夾層組成,二維分布特征是上陡(巖層傾角約40°)下緩(局部近于水平);三維分布特征為滑帶傾向上游9°~24°?;录舫隹谖挥趰{谷南坡550~600 m高程處,且沿層間泥質(zhì)夾層帶(剪出口部位)有泉水出露。
(4) 滑坡主要邊界。后緣邊界為順河走向的近直立斷層或節(jié)理,西側(cè)邊界為地表出露的順層黏土夾層(滑帶),東側(cè)邊界為走向與峽谷近正交的中高傾角斷層或節(jié)理。
(5) 滑坡規(guī)模及主要運(yùn)動(dòng)特征?;潞缶壐叱?50~1 200 m,一般為1 100~1 200 m高程,最低高程950 m;前緣剪出口高程550~600 m,一般高程600 m,最低高程550 m?;虑昂缶墸媳毕颍└卟?00~600 m,滑坡長(zhǎng)約2 km(沿河流走向,東西向),滑坡體積約2.7億m3,滑距400~500 m,滑速25~30 m/s。
3.2 滑坡成因類型
瓦依昂滑坡的成因類型主要包括兩方面內(nèi)容:① 滑坡的主要觸發(fā)或誘發(fā)因素;② 滑坡是新生滑坡還是老滑坡復(fù)活。
3.2.1 滑坡主要誘發(fā)因素
研究文獻(xiàn)對(duì)于瓦依昂滑坡的誘發(fā)因素有兩種不同的研究結(jié)論:① 庫(kù)水為主誘發(fā)滑坡;② 降雨為主誘發(fā)滑坡。
(1) 認(rèn)為降雨誘發(fā)滑坡的主要有Hendron、Patton和Dykes等巖石力學(xué)專家。Hendron和Patton[3,12]梳理了瓦依昂滑坡1960~1963年庫(kù)水位-降雨-位移速率之間的相關(guān)關(guān)系(見圖15),認(rèn)為降雨是造成岸坡山體孔隙水壓力升高的原因,而從三維滑坡靜態(tài)穩(wěn)定性計(jì)算過程和結(jié)果看,孔隙水壓力對(duì)滑坡穩(wěn)定性起關(guān)鍵作用,所以降雨是滑坡變形失穩(wěn)的主要誘發(fā)因素。Dykes等[28-29]將滑帶形態(tài)由“靠椅狀”修正為近直線型后,經(jīng)滑坡穩(wěn)定性靜態(tài)三維極限平衡計(jì)算分析,認(rèn)為降雨形成的上層滯水產(chǎn)生的孔隙水壓力是滑體啟動(dòng)變形的動(dòng)力,無需考慮庫(kù)水形成的孔隙水壓力及淹沒作用。Hendron、Patton和Dykes等的結(jié)論都是基于二維及三維滑坡靜態(tài)極限平衡計(jì)算分析。
(2) 認(rèn)為庫(kù)水誘發(fā)滑坡的主要有塞曼扎[2]、Ferri[23-24]、鐘立勛[20]、肖詩(shī)榮[33,35]、王蘭生[36]等。1960年塞曼扎[2]基于地質(zhì)歷史分析,判斷瓦依昂滑坡在水庫(kù)蓄水作用下將失穩(wěn),后期(2000年)發(fā)表的文獻(xiàn)又堅(jiān)定了庫(kù)水是滑坡主要誘因的結(jié)論。Ferri等[23-24]通過滑帶環(huán)剪試驗(yàn)得到瓦依昂滑坡滑帶土(蒙脫石為主)抗剪強(qiáng)度受含水量和滑移速度控制的特性,表明瓦依昂滑坡是在飽和工況下變形破壞的,而提供穩(wěn)定的水飽和環(huán)境只能是庫(kù)水的淹沒和浸泡。鐘立勛、肖詩(shī)榮等通過意大利瓦依昂滑坡、1959年中國(guó)湖南省柘溪唐巖光滑坡及2003年中國(guó)三峽庫(kù)區(qū)千將坪滑坡的類比研究,明確認(rèn)為瓦依昂滑坡主要為庫(kù)水誘發(fā),降雨作用次之。
3.2.2 新生滑坡或老滑坡復(fù)活
早期,學(xué)術(shù)界基本認(rèn)同塞曼扎于1963年提出的滑坡是老滑坡復(fù)活的觀點(diǎn),以Hendron與Patton[3,12]的文章最為典型。隨著研究的深入,學(xué)術(shù)界和工程界逐漸認(rèn)為瓦依昂滑坡為新生型滑坡?;掳l(fā)生37 a后,塞曼扎修改了其早期的瓦依昂滑坡演化模型,將古滑坡滑帶提高至1963年滑坡滑體上部,即事實(shí)上確認(rèn)了1963年滑坡為新生滑坡[2]。Dykes等[28-29]經(jīng)極限平衡計(jì)算分析認(rèn)為:1963年滑坡滑帶抗剪強(qiáng)度不可能是殘余強(qiáng)度狀態(tài),而是處于峰值狀態(tài);如果滑帶為殘余強(qiáng)度狀態(tài),滑坡早已失穩(wěn)。因此,Dykes認(rèn)為1963年瓦依昂滑坡是新生滑坡,與塞曼扎后期觀點(diǎn)一致。Petley、Ferri、Dykes等分析揭示了瓦依昂滑坡從延性變形到脆性破壞的漸進(jìn)破壞過程,即滑坡臨滑前,滑帶存在巖橋剪斷破壞,也說明了其為新生型滑坡[21,23-24,28-29]。目前,學(xué)術(shù)界基本認(rèn)同瓦依昂滑坡是新生型滑坡。
3.3 滑坡變形機(jī)理
瓦依昂滑坡變形機(jī)理包括兩方面的內(nèi)容:① 滑坡啟動(dòng)變形機(jī)理;② 滑坡蠕滑階段的漸進(jìn)變形機(jī)理。
3.3.1 滑坡啟動(dòng)變形機(jī)理
對(duì)于瓦依昂滑坡啟動(dòng)變形機(jī)理,主要有兩種觀點(diǎn):① 孔隙水壓力作用啟動(dòng)滑坡變形;②滑帶土飽水軟化導(dǎo)致抗剪強(qiáng)度衰減從而啟動(dòng)滑坡變形。
(1) 持孔隙水壓力作用啟動(dòng)滑坡漸進(jìn)變形機(jī)理觀點(diǎn)的主要學(xué)者有Hendron、Patton、Dykes等,通過庫(kù)水位、降雨及滑坡變形位移三者關(guān)系的分析以及滑坡靜態(tài)極限平衡穩(wěn)定性分析,認(rèn)為由降雨產(chǎn)生的孔隙水壓力作用是滑坡啟動(dòng)變形的動(dòng)力[3,12,29-30]。
(2) 認(rèn)為滑帶土飽水軟化導(dǎo)致抗剪強(qiáng)度衰減進(jìn)而使滑坡啟動(dòng)變形的主要學(xué)者有Ferri、肖詩(shī)榮等。Ferri等[23-24]對(duì)瓦依昂滑坡滑帶土(含蒙脫石為主)進(jìn)行干濕樣剪切試驗(yàn)結(jié)果對(duì)比,指出滑帶抗剪強(qiáng)度與滑帶含水量密切相關(guān):在給定滑速下,飽和含水條件的滑帶土強(qiáng)度參數(shù)比干燥(或室內(nèi)濕氣)條件下的強(qiáng)度參數(shù)低70%~100%;滑帶土飽水軟化導(dǎo)致抗剪強(qiáng)度衰減是滑坡啟動(dòng)蠕滑變形的成因。肖詩(shī)榮等[33]對(duì)中國(guó)三峽庫(kù)區(qū)千將坪滑坡(與瓦依昂滑坡高度類似)滑帶土(含伊利石和蒙脫石為主)進(jìn)行浸泡試驗(yàn),揭示了滑帶土浸泡軟化強(qiáng)度衰減規(guī)律:浸泡條件下,滑帶土在60 d內(nèi)完成強(qiáng)度衰減;其中,滑帶土飽和浸泡30 d的抗剪強(qiáng)度衰減率為33.7%,屬于快速衰減階段,占整個(gè)衰減幅度的87%;后30~60 d為慢速衰減期。試驗(yàn)結(jié)果驗(yàn)證了瓦依昂滑坡、千將坪滑坡、塘巖光滑坡三大滑坡均在庫(kù)水蓄水浸泡30 d左右啟動(dòng)變形的共同事實(shí)和共性機(jī)理。
滑帶土飽水軟化導(dǎo)致抗剪強(qiáng)度衰減的滑坡啟動(dòng)變形機(jī)理具有較詳實(shí)的實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ),且較符合滑坡實(shí)際水文地質(zhì)環(huán)境,被多數(shù)學(xué)者所接受。
3.3.2 滑坡漸進(jìn)變形機(jī)理
Petley分析了瓦依昂滑坡漸進(jìn)變形的力學(xué)機(jī)制,F(xiàn)erri用實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了瓦依昂滑坡漸進(jìn)變形特征的成因。
Petley等[21]通過滑坡變形速率倒數(shù)與時(shí)間關(guān)系曲線(1/v-t )的統(tǒng)計(jì)分析(“Saito效應(yīng)”分析),認(rèn)為滑坡蠕滑階段經(jīng)歷了由延性變形向脆性破壞的變形機(jī)制轉(zhuǎn)變,即滑坡在1961~1962年為延性變形(見圖16(a)),而1963年為脆性變形(見圖16(b)),滑坡加速下滑前為脆性破壞機(jī)制。Petley的研究成果被較多學(xué)者認(rèn)可。
在Petley理論分析的基礎(chǔ)上,F(xiàn)erri等[23]通過試驗(yàn)成果指出滑帶抗剪強(qiáng)度與滑帶含水量及滑速密切相關(guān),解釋了1960~1963年的滑坡位移加速減速起伏變化是源于其含水量的波動(dòng),是隨滑帶含水量變化的時(shí)快時(shí)慢的漸進(jìn)變形過程。
3.4 滑坡高速滑動(dòng)機(jī)理
學(xué)術(shù)界關(guān)于瓦依昂滑坡高速滑動(dòng)機(jī)理的假說較多,如哈芬尼[9]提出水下塊體破裂時(shí)可造成裂縫中孔隙水壓力異常激增的水錘機(jī)制;Trollope[16]通過模擬試驗(yàn),探討了瓦依昂滑坡的三級(jí)失效機(jī)制。有代表性和影響力的假說主要有2種:① 摩擦生熱孔隙水增壓及汽墊效應(yīng);② 滑帶峰殘強(qiáng)降劇動(dòng)(巖體峰值強(qiáng)度迅速降低到殘余強(qiáng)度的快速啟動(dòng)模式)啟程+速度劣化強(qiáng)度復(fù)合加速效應(yīng)。
3.4.1 摩擦生熱孔隙水增壓及汽墊效應(yīng)
綜合Habib[11]、Voight[17]、Vardoulakis[19]和Vev-eakis[22]等的研究,對(duì)摩擦生熱孔隙水增壓及汽墊效應(yīng)基本理論簡(jiǎn)述如下。
滑坡運(yùn)動(dòng)過程中,滑帶摩擦位移,機(jī)械動(dòng)能轉(zhuǎn)化為熱能,使滑帶中的孔隙水溫度升高并產(chǎn)生超孔隙水壓,甚至在一定條件下如深厚滑坡及滑帶軟弱等條件下發(fā)生汽化;摩擦升溫可使滑帶土熱塑崩解,而孔隙水壓增大直接減輕滑帶正應(yīng)力,降低滑帶抗剪強(qiáng)度,如果產(chǎn)生汽墊效應(yīng),則使滑帶抗剪強(qiáng)度降低為0,從而促使滑坡高速滑動(dòng)。
摩擦生熱孔隙水增壓及汽墊效應(yīng)假說主要基于理論分析和數(shù)學(xué)模型推演,其摩擦升溫尤其是飽和環(huán)境下滑帶土摩擦升溫較少得到實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。
3.4.2 滑帶峰殘強(qiáng)降劇動(dòng)啟程+速度劣化強(qiáng)度復(fù)合加速效應(yīng)
綜合Hendron、Patton[3,12]、迪克[18]、Petley[21]、Ferri[24]、Dykes[28-29]及肖詩(shī)榮[35]等的研究成果,滑帶峰殘強(qiáng)降劇動(dòng)啟程+速度劣化強(qiáng)度復(fù)合加速效應(yīng)包括以下兩部分。
(1) 滑帶峰殘強(qiáng)降劇動(dòng)啟程?;陆?jīng)歷了從延性變形到脆性破壞的漸進(jìn)破壞過程?;屡R滑前,滑帶存在巖橋剪斷破壞階段,最后一個(gè)巖橋剪斷破壞時(shí),出現(xiàn)滑帶強(qiáng)度從峰值強(qiáng)度向殘余強(qiáng)度突變的彈性能釋放,瞬間產(chǎn)生巨大的推力,滑坡以較快的初始速度滑動(dòng)。
(2) 迪克、Ferri等的滑帶環(huán)剪試驗(yàn)成果揭示了滑帶強(qiáng)度存在隨滑速衰減的現(xiàn)象及規(guī)律[18,24]:環(huán)剪試驗(yàn)條件下,當(dāng)滑速大于0.7 m/s時(shí),摩擦強(qiáng)度為0。試驗(yàn)成果說明了瓦依昂滑坡以較快的初速度加速下滑后,隨著滑速的加快,引起抗剪強(qiáng)度的不斷降低,滑帶抗剪強(qiáng)度快速減低至喪失為0。
4 后續(xù)研究展望
基于瓦依昂滑坡研究現(xiàn)狀,認(rèn)為學(xué)術(shù)界將可能從以下4個(gè)方面進(jìn)一步深入研究瓦依昂滑坡。
(1) 瓦依昂滑坡滑帶漸進(jìn)變形破裂機(jī)制試驗(yàn)研究。通過試驗(yàn),研究滑坡滑帶漸進(jìn)變形破裂過程及機(jī)制,以及滑帶貫通過程中的滑移、爬坡及巖橋剪斷破裂過程和規(guī)律。
(2) 受含水量和滑速影響的瓦依昂滑坡滑帶土抗剪強(qiáng)度劣化模型研究。通過巖土試驗(yàn)及數(shù)值試驗(yàn),量化滑坡滑帶土抗剪強(qiáng)度與含水量及滑動(dòng)速度的相關(guān)關(guān)系,建立受含水量和滑速影響的瓦依昂滑坡滑帶土抗剪強(qiáng)度劣化數(shù)學(xué)模型。
(3) 瓦依昂滑坡滑帶摩擦生熱孔隙水增壓機(jī)制試驗(yàn)研究。對(duì)滑坡滑帶摩擦生熱孔隙水增壓機(jī)制進(jìn)行試驗(yàn)研究,尤其是通過試驗(yàn)實(shí)現(xiàn)并驗(yàn)證滑帶飽和環(huán)境下的摩擦生熱孔隙水增壓機(jī)制。
(4) 基于大型物理模型試驗(yàn)的瓦依昂滑坡變形機(jī)理及高速滑動(dòng)機(jī)制綜合研究。開展大型物理模型試驗(yàn),綜合研究瓦依昂滑坡誘發(fā)因素、變形機(jī)理及高速滑動(dòng)機(jī)制。
5 結(jié) 語(yǔ)
瓦依昂滑坡的相關(guān)研究取得了豐富的研究成果,其中,人們對(duì)于滑坡地質(zhì)結(jié)構(gòu)和地質(zhì)模型形成了基本一致的共識(shí),對(duì)于滑坡成因、變形機(jī)理和高速滑動(dòng)機(jī)理也多數(shù)達(dá)成一致。然而,由于滑坡位移資料的代表性和完整性不夠、地下水位資料的不完全且相互矛盾、早期研究試驗(yàn)手段方法的局限性以及當(dāng)今水巖耦合作用研究的不完善,學(xué)術(shù)界對(duì)于瓦依昂滑坡的成因、變形機(jī)理和高速滑動(dòng)機(jī)理還存在著完全不同的研究結(jié)論和假說。隨著現(xiàn)代科技的發(fā)展,瓦依昂滑坡的幾個(gè)關(guān)鍵學(xué)術(shù)問題必將逐步取得趨于一致的研究結(jié)論。研究成果可為特大災(zāi)難性順層滑坡的預(yù)測(cè)預(yù)警及防治提供一定指導(dǎo)。
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(編輯:高小雲(yún))
Review on Vaiont Landslide in Italy
XIAO Shirong1,2,WEI Ruiqi1,2,LI Ying1,2,YANG Xuanzhe1,2
(1.Key Laboratory of Geological Hazards on Three Gorges Reservoir Area of Ministry of Education,Yichang 443002,China; 2.College of Civil Engineering and Architecture,China Three Gorges University,Yichang 443002,China)
Abstract:
The Vaiont Landslide,occurred on October,1963 in Italy,was a turning point in the history of hydropower development,and also a new starting point in the history of geological disaster study and prevention in the world.This paper reviewed on the research process of the Vaiont Landslide,preliminarily summarized the main research results.The research showed that over the past 60 years,abundant achievements have been made in the study of Vaiont Landslide,among which a basic consensus has been formed on the geological structure and geological model of the landslide.However,there were completely different conclusions and hypotheses on the genesis,deformation mechanism and high-speed sliding mechanism of the landslide.As for the causes of landslide,there were two views:reservoir water induced landslide and rain induced landslide.As for the mechanism of landslide initiation deformation,there were two main viewpoints:the shear strength attenuation that was caused by soil saturation softening in sliding zone triggered the landslide deformation,and the action of pore water pressure triggered the landslide displacement.As for the high speed sliding mechanism of landslide,there were two main hypotheses:friction-generated pore water pressurization and steam cushion effect,and the acceleration effect of landslide rapid onset due to peak to residual strength drop+the effect of strength deterioration with speed in slip zone.In addition,the further direction and key points of research for Vaiont Landslide were discussed and prospected.The research results can provide references for the prediction,warning and prevention of extremely catastrophic bedding landslide.
Key words: Vaiont Landslide;landslide causes;deformation mechanism;high-speed sliding mechanism;super-large bedding landslide
收稿日期:2022-03-04
基金項(xiàng)目:國(guó)家自然科學(xué)基金面上項(xiàng)目(41272310)
作者簡(jiǎn)介:肖詩(shī)榮,男,教授,研究方向?yàn)檫吰鹿こ碳暗刭|(zhì)災(zāi)害。E-mail:416315671@qq.com