三峡库水位下降及降雨条件下树坪滑坡稳定性分析

摘要

三峡大坝正常库水位在 145~175m 之间运行,而库水位的周期性涨落将加剧库区古滑坡的复活、产生新的滑坡,直接威胁库区人民的生命和财产安全而且还将影响到三峡工程自身的正常运行。因此,库水位运行中的升降和降雨对滑坡的稳定性影响是三峡大坝运营面临的一个重要问题。
　　本文选取三峡库区二期专业监测点树坪滑坡作为研究对象,在对树坪滑坡勘察、试验等资料搜集整理的基础上,分析了树坪滑坡的监测资料,提出了树坪滑坡变形的临界速率和复活判据,并根据非饱和土非稳定渗流理论,模拟研究了树坪滑坡在不同库水位下降和降雨入渗条件下的渗流场和稳定性系数评价,并结合上述分析评价成果,有针对性的提出一种提高树坪滑坡稳定性的库水位运行工况建议,希望能对树坪滑坡及三峡库区上百个地质环境条件类似的涉水滑坡的防治起到一定作用,也希望能以此为出发点,优化库水位的调度,进而提高三峡大坝发电、防洪、航运的经济效益。具体内容、研究方法及成果概述如下：
　　(1) 对树坪滑坡区域地质环境条件、滑坡基本地质条件、气象水文、地层岩性等地质背景进行了阐述分析；
　　(2) 在对树坪滑坡多年的地表位移监测和宏观地质巡查资料进行总体及分段详细分析的基础上,分析了树坪滑坡的变形特征和机理、影响因素,并提出了树坪滑坡的临界速率及复活判据：树坪滑坡的各种临界速率综合为：0≤v<0.3m/d,滑坡缓慢蠕变,稳定状态；0.3≤v<0.6m/d 滑坡稳定变形,基本稳定状态；v≥0.6m/d 滑坡变形加剧失稳,为欠稳定状态,需要预警或者应急处理。滑坡复活判据应满足下面条件： ①.库水位下降平均速率大于 0.6m/d；②. 滑坡体出露高度即库水位高程小于160m及出露时间大于3d；
　　(3) 针对树坪滑坡的变形特征、影响因素,运用基于GeoStudio的流固耦合方法和考虑基质吸力影响的Morgenstern—Price条分稳定性计算方法,计算并得到了：①.滑坡在 0.3m/d、0.6m/d、1m/d 三种库水位平均下降速率下的渗流场规律和稳定性变化：在库水位以0.3m/d和0.6m/d的速率下降情况下,滑坡稳定性由基本稳定变为欠稳定,在库水位以 1m/d 的速率下降情况下,滑坡由基本稳定最终变为不稳定。②.滑坡在库水位 0.6m/d 下降速率叠加降雨条件下的渗流场规律和稳定性变化：库水位叠加降雨过程中,降雨过程中在滑坡体中会有暂态饱和区、暂态非饱和区出现；降雨入渗使滑坡体内的基质吸力、有效应力降低,滑坡稳定性系数不断减小,在降雨持续8d时,滑坡失稳。③.针对树坪滑坡在提出的一种建议水位运行工况为：库水位以1m/d下降速率从175下降到155m,然后以2m/d速率上升到165m,然后再以1m/d下降到 150m,然后再以2m/d速率上升到160m,最后以1m/d下降到145m。模拟计算得到的渗流规律和稳定性变化：滑坡渗流场在库水位快速上升后下降情况下基本没有很大改变；相比库水位以工况1m/d直接的下降稳定性系数为不稳定状态,建议工况下的滑坡最终稳定性系数为欠稳定状态,说明库水位下降过程中有效的库水位上升对改善树坪滑坡稳定性是有利的。
　　(4) 分析了树坪滑坡最不稳定区域及树坪滑坡防治方法。
　　本文的主要贡献及创新点在于：
　　(1) 提出了树坪滑坡临界条件和复活判据；
　　(2) 有针对性的提出了一种改善树坪滑坡稳定性的水位运行工况。

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目录

1绪论

1.1选题依据及研究意义

1.2国内外研究现状

1.3论文的研究内容及技术路线

2研究区地质环境条件

2.1自然条件

2.2地质环境条件

2.3地质构造与地震

2.4水文地质条件

3树坪滑坡基本地质特征

3.1树坪滑坡地形地貌

3.2树坪滑坡空间形态

3.3树坪滑坡物质组成及结构特征

3.4树坪滑坡水文地质条件

3.5树坪滑坡岩土主要物理力学参数建议值

4树坪滑坡变形特征及机理分析

4.1树坪滑坡监测方法与监测网点布置

4.2树坪滑坡变形特征分析

5 库水位下降及降雨条件下树坪滑坡渗流场及稳定性数值模拟

5.1基于GeoStudio的流固耦合分析原理

5.2基于GeoStudio的滑坡稳定性评价方法

5.3非饱和土非稳定渗流的定解条件

5.4树坪滑坡数值模拟分析

5.5本章小结

6 树坪滑坡防治建议

7结论与展望

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