1985年,河北地质学院苏伯岑教授经过现场的长期调查,地质模型三维物理模型试验,变分法数学模拟电算。水电西北勘测设计研究院,根据对查纳滑坡的调查试验研究,以评估龙羊峡水库库岸特性,对洒勒山滑坡这一天然试验成果高度重视,组织了各有关专业人员进行了现场考察。对滑坡形成机理,作了周到全面深入仔细的分析,是具高水平的杰作成果,但未考虑现在才提出的匿动力作用和波子力的巨大影响。下面运用功能反演法,来分析匿动力演绎及所派生的振动波子力的巨大影响。
4.3.3.1 滑动时的能量、以中段剖面作为研究的单宽
(1)滑动的动能:按动能公式
Fd=(1/2)mv2求算
式中:m为体重;依据剖面资料计算、滑体中主动岩体2×107m3,被动岩体1.8×107m3。总体为3.8×107m3则体重为3.8×107γ0。
γ0为滑体原岩的容重滑体由新近系红层与第四系黄土组成,红层容重为2.5t/m3,黄土为1.5t/m3。由剖面判断两者近乎相等。故可以取平均值,γ0cr=2t/m3则总体重为7.6×107t。
v滑速,由滑体上标志物测出其最大位移950m,滑动历时为55s,简单求算为17.3m/s。但由图4.8可判定此滑坡为弹抛推移式,属接力式特性,在标志物移动前后,都有滑动位移所经历的时间,三者的时间相加,共是55s。则其平均滑速应为1600/55=29.1m/s,若考虑滑移300m,错落200m的弧长,则应比水平距离增长50多米,滑距长达1650多米,则v≈30m/s。
则Fd=(1/2)×3.8×2×107×980.6×900=3.35×1013J,其中部位置单宽的Fd=3.35×1013/700=4.8×1010J。
滑速若以势能变动能来研究,依据剖面估测:原山体坡度约为38°,高程约200多米,下为缓坡平台,在边坡失稳过程中,上部势能具转换动能的特性,下部具阻滑特性。滑动时上部岩体作用在滑床上,产生垂直与水平滑床的分力,其水平分力为Fhcos38°=Fh×0.79。滑动时,主动岩体的单宽方量约为200×100=2×104m3,其形成的水平推力为Fh=2×104×2×980.6×0.79×200=0.62×1010J。
两结果相比,Fd>Fh7.7倍。Fh是纯水平推力。还需克服运动中摩阻力的影响。故其值应是偏大。但考虑地下静水压20×9.81=196.2J能量的影响,可形成水压与浮力,减少阻滑作用,甚至可剧烈降低f值至0.15左右。即使如此Fh仍小,说明仍存在其他的匿动力。
(2)匿能———岩土体中的温差应力:形成温度差应力的客观条件。本区属干旱大陆性气候,年平均气温8℃,本区地下常温带。在洒勒山处应在250m深左右。但1982年冬,雪量较丰,冬雪有杀虫灭菌作用,又有对土地的保温作用,使过冬作物免受冻害,时至初春,本处处于融雪期,形成地下水丰盛补给,此时温度仍低,九二水库仍然冰封。故下渗地下水仍在零度附近,水顺张缝下灌,造成下部岩体形成较大温差。产生温差时,岩体中的热应力系数作如下确定。
红色岩层,取其冷缩系数为0.9×10-5/℃。其弹性模量0.5×104MPa,则其热应力系数为0.045MPa。
地下水渗至现滑床深度时,可使岩体间的温度差达8℃。则温差拉应力可达:
σt=0.045×8=0.36MPa。
4.3.3.2 匿能发展与演绎
(1)温差应力形成的破坏。0.36MPa温差拉应力,可拉裂黄土层,但对完整的红土岩系,尚未达其拉断破坏强度。但其垂直节理,因无抗张强度则被扩张。地下水亦随之劈入,形成渐进破坏。
(2)滑移面的渐进破坏与贯通:在垂直节理扩张过程中,形成垂直缝宽度扩大,这种扩张具张扭特性,引起红层层面受到张扭力产生脆性张裂破坏使地下水顺层入侵,并形成上翘性的承压水,加大了层面裂隙的扩展。层面裂隙一般最弱的结构面为砂岩与泥岩的结合面,泥岩因水的侵入而迅速劣化、软化、泥浆化。
(3)迅速劣化与滑动:随着裂隙扩展的渐进破坏,丰富的地下来水而愈来愈强烈、和多中心的劣变,最终导致群发性的大规模破裂产生强大的波子力,形成1.70×109J的球形冲力。在单宽面上,形成对边坡主动滑体的顶冲力为:
Fdl=1.7×109×250×0.78=3.32×1011J
边坡上主动体对滑面的垂直能量:
Fv=3.8×104×2×980.6×0.78=0.61×108J
Fdl>Fv岩土体被托起,故滑体下有未扰动的原来地表土层,滑时滑体显飘浮前进特性。球形冲击波对滑体的水平推移力,以地震烈度Ⅳ度考虑
Fdh=1.7×109×0.62×250=2.64×1011J
比反演成果大5.5倍。以地震烈度Ⅲ度考虑
Fdh=1.73×108×0.62×250=2.69×1010J
比反演成果小1.7倍,比较接近。震级若为 级,则可获较优解。