三峡库区库水升降诱发滑坡变形机理及预警判据研究

来源 :成都理工大学 | 被引量 : 23次 | 上传用户:ryu_sh
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滑坡是三峡库区数量最多的地质灾害类型,约3884处灾害点。自三峡水库蓄水以来,库区许多老滑坡发生复活变形,同时也产生了一些新生滑坡灾害。水库蓄水及库水位周期性的循环涨落是库区新老滑坡的产生或复活的主要诱因之一。据统计分析表明,三峡水库大型涉水滑坡500万方以下占61%,1000万方以下占84%,1000-5000万方占13%,大于5000万方占3%。在丘陵和山区水库中,因蓄水运行而造成库岸滑坡产生和复活的现象非常普遍,而且其失稳破坏的后果常常十分严重,有时甚至是灾难性的。目前,三峡库区库水位在145-175m区间升降运行,对库区涉水滑坡的稳定性必会产生不同程度的影响。本文目的在于研究库水升降诱发滑坡变形的机理,在结合变形监测和数值分析的基础上提出适用于库区滑坡的预警预报模型以及判据,应用于库区涉水滑坡的预警预报,对国内其他库区也具有一定的参考价值。自三峡库区蓄水以来,开展了大量的滑坡研究和监测预警工作,收集相关资料对库区地质条件、滑坡发育特征形成一定基础认识,通过一系列分析研究得到以下成果和结论:(1)在三峡库区库水升降诱发滑坡的发育和基本类型的基础分析下,结合水与岩土体的相互作用效应和变形监测分析,从滑坡的形态结构、物质组成、力学性质、诱发因素等方面,以树坪滑坡、鱼塘滑坡、白龙村滑坡为研究对象,阐述研究区的受库水变动产生变形的机理以及不同机理类型滑坡的特征归纳。库水诱发滑坡变形机理主要分为:①渗透压力作用:地下水位与库水之间形成水头差,渗流过程中对岩土体产生渗透压力,改变滑坡下滑力,影响滑坡稳定。库水下降时,稳定性最差。②浮托减重作用:水对滑坡岩土体的作用为静水压力,对浸泡在水中的滑体产生浮力,减小岩土体重度,作用于滑坡抗滑段,改变阻滑力,影响滑坡稳定性。库水上升时,滑坡稳定性最差。③冲刷侵蚀作用:在库水的反复升降过程中,滑体坡脚被侵蚀冲刷。滑坡抗滑段抗阻力减小,造成下部滑动,进而逐渐牵引上部下滑,引起滑坡整体变形失稳。(2)运用Geo-slople模拟模拟上述实例滑坡在库水升降全过程中滑体内的渗流场变化、滑坡变形,并计算滑坡整体稳定性。研究滑坡在库水升降以及不同速率变化条件下,滑体内渗流的变化规律及其对稳定性的影响。渗透压力型:地下水位随库水的变化而变化,但具有一定的滞后性,上升时呈内凹形,下降时呈上凸形。库水变动速率越快,滞后性越大,凹凸越明显。滑坡稳定性随着库水的上升而增加,随着库水的下降而减小。浮托减重型:地下水位随库水的变化而变化,地下水位与库水一致,浸润曲线平直,无明显滞后。库水速率加快,出现一定滞后性。滑坡稳定性随着库水上升而下降,随着库水下降而上升。(3)通过滑坡的影响因子变形响应以及变形监测资料,确定滑坡变形与库水升降的相关性。在以库水变动为主控因子的滑坡中,以变形机理为理论基础结合滑坡的历史变形和数值变形分析,给出滑坡的变形趋势预测。计算出滑坡在不同库水升降速率下的最低稳定值,以库水速率与滑坡最低稳定值的函数关系为纽带,推出滑坡稳定值预警分级对应的库水变动速率,以此作为滑坡变形失稳的库水速率判据。(4)将预警模型和判据应用于上述实例滑坡。树坪滑坡属于逆向坡堆积型滑坡,坡面直线形,滑面前缘平缓,中后部较陡,渗透性中等。库水下降是滑坡变形的主要诱发因素,且库水变动范围在滑坡促滑段,库水变动主要产生渗透压力效应,建立库水下降的速率判据:蓝、黄、橙、红四色预警分别对应2.8、4.7、6.7、8.6m/d库水下降速率。鱼塘滑坡属于顺向坡堆积型滑坡,坡面直线形,前缘高程,滑面前缘平缓,中后部分变陡,渗透性良好。库水上升是滑坡变形的主要诱发因素,且库水变动范围在滑坡抗滑段,库水对滑体产生浮托减重效应,建立库水上升的速率判据:蓝、黄、橙、红四色预警分别对应0.35、0.23、0.18、0.11m/d库水下降速率。白龙村滑坡属于顺向坡堆积型滑坡,坡面直线形,滑面直线型,整体较平缓,渗透性中等。从监测资料分析,滑坡变形与库水无明显相关性,库水对滑坡主要产生冲刷侵蚀效应,预测在库水的长期反复冲刷下,前缘可能出现坍塌现象,造成前缘部分滑体下滑,甚至可能牵引滑坡整体变形失稳。
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