三峡库区典型特大崩滑堆积体灾变结构及灾变机理研究

摘要

崩滑堆积体在一定的条件下，可保持长期的稳定，也可发展灾变成为滑坡，其地质结构具有关键控制作用。本文选取凉水井崩滑堆积体和野猫面崩滑堆积体这两个典型的三峡库区特大崩滑堆积体，对它们的勘察资料、地质结构特征、库水响应特征进行分析研究。运用ABAQUS有限元软件，设计地质结构模式和试验工况，进行崩滑堆积体稳定性地质结构敏感性分析，深入研究三峡库区特大崩滑堆积体的稳定影响因素、灾变结构和灾变机理，对典型特大崩滑堆积体进行稳定性预测。现得出以下结论：
　　1）三峡库区典型特大崩滑堆积体有不同的地质结构特征，主要体现在软弱夹层和颗粒组成两个方面。凉水井崩滑堆积体前部分布两处软弱夹层（粉细砂），野猫面崩滑堆积并未发现明显连贯的软层。颗粒组成上，野猫面崩滑堆积体下部堆积物为块石或胶结的块石，块径大，厚度大，分布广；凉水井崩滑堆积体的堆积物则主要以碎块石夹土为主，颗粒小，粘土含量高。
　　2）采用ABAQUS有限元软件对典型崩滑堆积体地质结构原型的实际工况进行模拟，从渗流场、应力场、位移场、塑性区四个方面进行分析，得出的结果基本与实际监测情况相符。凉水井崩滑堆积体的位移变形主要与水库的首次高水位运行有关，其次的影响因素是水位的骤升和久雨暴雨。野猫面位移每年的变形极小，属于外界环境发生变化后崩滑堆积体正常的应力调整。
　　3）在凉水井和野猫面崩滑堆积体的地质结构的基础上，设计八种不同的地质结构进行崩滑堆积体稳定性地质结构敏感性数值试验，发现颗粒组成方式和软弱夹层地质结构对于崩滑堆积体稳定有着重要影响，其中小颗粒碎石土地质结构、含连通率90％和100%软层的崩滑堆积体极不稳定，属于灾变结构。软层对于崩滑堆积体的变形具有控制作用，堆积物易沿着软层产生滑移，软层的连通率决定软层滑移破坏的规模。没有软层的地质结构中，滑动面易出现在堆积物和基岩接触面上。对不同颗粒组成的结构进行比较，发现当颗粒较小时，崩滑堆积体越不稳定，容易出现塑性破坏，产生变形。
　　4）将崩滑堆积体的灾变结构分为“含较高连通率软弱夹层结构”“水稳定性差的颗粒结构”和“复合结构”三类。“软层结构含较高连通率软弱夹层结构”的灾变机理主要是浸泡软化+孔隙水压力，主要的破坏模式是沿软层阶梯式滑移和平面式滑移。“水稳定性差的颗粒结构”的灾变机理主要是动水压力+侵蚀塌岸作用，主要的破坏模式是塌岸牵引破坏。“复合结构”兼具了前两者的结构特征，破坏模式是在塌岸牵引和软层滑移模式的联合作用下，崩滑堆积体的发生这种复合模式的破坏，产生复合式的滑动破坏。
　　5）凉水井崩滑堆积体现状基本稳定，在未来水位调度运行或极端工况条件下，可能发生“塌岸牵引”、“沿软层平面式滑移”、“复合式破坏”几种破坏模式，今后可采取有针对性的治理；野猫面崩滑堆积体属于稳定性良好的地质结构，但鉴于其重要的地理位置，以后还需继续加强监测，密切关注变形情况，保证安全的运行。

目录

声明

1 绪论

1.1 选题意义

1.2 国内外研究现状

1.3本文研究内容

1.4本文研究技术路线

2.1.凉水井崩滑堆积体

2.2野猫面崩滑堆积体

3.1变形概况

3.2 GPS位移监测

3.3监测成果综合分析

3.4影响因素分析

4 崩滑堆积体稳定性地质结构敏感性数值试验

4.1有限元法求解耦合问题

4.2 模型及参数

4.3地质结构模式及试验工况

4.4地质结构原型数值模拟结果及分析

4.5崩滑堆积体稳定性地质结构敏感性数值试验结果及分析

5崩滑堆积体灾变结构及灾变机理研究

5.1崩滑堆积体灾变结构及机理分析

5.2典型特大崩滑堆积体稳定性预测

6.1 结论

6.2 展望

参考文献

致谢

附录：攻读硕士学位期间发表的部分学术论著