三峡库区秭归县三门洞滑坡变形机理研究

摘要

自三峡大坝蓄水以来，库区水位上升，滑坡时有发生。本文以三门洞滑坡为例，对滑坡区地质资料、库水调度情况、降雨资料以及变形监测资料进行分析，以ABAQUS有限元软件为主要计算分析软件，深入研究三门洞滑坡的影响因素及变形机理。得出以下一些结论：
　　1）三门洞滑坡滑体和滑带主要物质组成为粉质粘土夹碎石，粉质粘土具有遇水膨胀，失水收缩的特性，在干湿循环的条件下，容易产生微小裂隙；滑床基岩主要为泥质粉砂岩、泥岩，岩体易风化，其风化碎屑为滑体和滑带物质来源。
　　2）三门洞滑坡形态呈凹形坡，这种地貌特征使得坡体容易成为汇水区，降雨容易向坡体低洼处汇集，坡体整体较缓，有利于雨水入渗；前缘剪出口坡度较缓，直抵青干河，为滑体滑动提供临空面。
　　3）以ABAQUS有限元软件对三门洞滑坡进行模拟及分析，分别从渗流场、应力场、位移场、孔隙比、塑性区五个方面进行模拟研究，得出的结果与实际监测资料较吻合。模拟分析可知在库水位升降以及降雨作用的联合作用下，坡体渗流场发生变化，导致应力场重分布，之后位移场发生相应的调整，而位移场的调整使得坡体孔隙比发生改变，转而影响坡体渗流场的变化，库水位升降与降雨的耦合作用对于坡体的影响是一个循环过程，这种循环过程结果是滑坡由稳定状态向不稳定状态变化，最终重新达到一个新的稳定状态。
　　4）三门洞滑坡发生位移变形的动力因素主要是库水位升降和降雨作用。库水位升降对滑坡稳定性的影响，受浸泡软化作用、动水压力这两种作用的合力控制。首次高水位浸泡软化作用是滑坡产生位移变形的主要因素，下降阶段受到的动水压力作用是次要因素。滑体前缘在水的浸泡下，随着孔隙水压力增大、物理和化学软化作用，坡体抗剪强度降低，在自身重力和外力的作用下发生变形破坏；数值试验分析结果可知，当库水骤降时，动水压力增大，对于滑坡的稳定性也是不利的。
　　5）降雨对于滑坡的变形起到“推动辅助”作用，降雨对坡体稳定性的影响主要体现在三个方面，降雨入渗使得滑体主滑段重度增加，下滑力增大；滑体表层由半饱和状态逐渐变为次饱和状态甚至饱和状态，基质吸力降低甚至消失，滑体的力学性能发生变化，抗剪强度减小；降雨入渗裂缝产生的静水压力作用使得裂缝扩展延伸。库水升降的作用使得坡体发生表层局部破坏，为降雨入渗提供更好的入渗通道，在降雨作用下滑坡破坏区域从表层逐渐向深层扩展，滑坡的变形破坏过程是由表层逐渐向深层扩展的过程。
　　6）三门洞滑坡目前处于蠕动变形阶段，当库水位重新达到新的高水位状态或库水在高水位状态时遭遇强降雨或库水骤降时，三门洞滑坡可能发生位移变形破坏。

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1 绪论

1.1 选题意义

1.2 水库型滑坡研究现状

1.3 本文研究内容

1.4 本文研究技术路线

2 三门洞滑坡工程地质条件及滑坡特征

2.1 区域地理地质背景

2.2 三门洞滑坡地质条件及滑坡特征

3 三门洞滑坡库水响应特征

3.1 概述

3.2 滑坡宏观变形

3.3 滑坡GPS位移监测

3.4 滑坡变形阶段划分

4 三门洞滑坡变形破坏过程数值模拟

4.1 模型建立

4.2 计算参数选取

4.3 模拟工况选择

4.4 模拟结果及分析

4.5综合分析

5 三门洞滑坡的影响因素分析

5.1 滑坡影响因素工程地质分析

5.2 滑坡影响因素数值试验

6 三门洞滑坡变形机理分析

6.1 浸泡软化机理

6.2 动水压力作用机理

6.3 库水与降雨耦合作用分析

7 结论与展望

7.1 结论

7.2 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