库水升降作用下滑坡渗流规律及稳定性研究

摘要

我国是滑坡地质灾害频发国家,加之国内水电开发的大力推进,在各江河流域产生了众多涉水边坡,库水周期性调节可能引起大的山体滑坡。为了研究库水对涉水滑坡稳定性影响规律,本文以浮托减重型滑坡与动水压力型滑坡为研究对象,对滑坡涉水部分进行物理模拟,在滑坡模型试验系统中进行库水升降作用试验,针对试验模型运用Geo-studio软件中的SEEP/W与 SLPOPE/W模块进行分别渗流与稳定性计算,结合试验与数值计算结果,分析库水变动条件下两类滑坡稳定性变化规律情况。具体研究内容及成果概述如下:
　　(1)基于库水对涉水滑坡影响机理分析,结合三峡库区三期地质灾害防治重大科学研究项目中对滑坡的分类,确定了本文研究对象为浮托减重型滑坡、动水压力型滑坡;
　　(2)构建了室内滑坡模型试验系统,并根据两种类型滑坡涉水外形特征及渗透特性建立物理模型,进行库水升降作用试验,试验结果表明:对于浮托减重型滑坡,库水上升降低了滑坡阻滑段有效应力,库水下降增加了滑坡阻滑段有效应力,在库水升降过程中,库水对滑坡的动水压力作用不明显,且仅影响滑坡的阻滑段,因此对此类型滑坡应主要考虑库水对其浮托减重作用;对于动水压力型滑坡,库水升降过程中,由于滑坡阻滑段始终浸泡在最低库水位以下,库水升降对滑坡阻滑段浮托减重作用不明显,而库水在滑坡下滑段范围内变动过程中,孔隙水压力存在明显滞后性,因此对此类型滑坡应主要考虑库水对其动水压力作用;
　　(3)针对试验滑坡模型及库水变动工况进行数值模拟,计算结果表明:对于浮托减重型滑坡,库水升高,滑坡稳定系数减小,库水降低,滑坡稳定系数随之增大;对于动水压力型滑坡,库水升高,滑坡稳定系数增大,库水降低,滑坡稳定系数减小。
　　(4)结合试验与数值计算结果进行比对分析,得出结论为:对于浮托减重型滑坡,由于库水上升增大了对阻滑段的浮托作用,降低了滑坡的稳定性,库水下降减小了对阻滑段的浮托作用,增加了滑坡的稳定性;对于动水压力型滑坡,由于库水上升,引起了指向坡内的动水压力作用,增加了滑坡的稳定性,库水下降,引起了指向坡外的动水压力作用,降低了滑坡的稳定性。
　　本文的主要贡献及创新点:
　　(1)根据库水对滑坡稳定性影响作用分析及其分类,选取两类滑坡作用为研究对象,且仅对滑坡涉水部分进行物理模型,进行库水升降作用试验。
　　(2)运用小型模型试验与数值计算分析相互结合的办法,对库水对滑坡渗流场及稳定性影响进行规律性探索。

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1 绪论

1.1 研究目的及研究意义

1.2 国内外研究现状分析

1.3 本文的主要工作

2 库水升降对滑坡稳定性影响机理分析

2.1 影响分析

2.2 作用机理分类

2.3 本章小结

3 滑坡物理模型试验系统研究

3.1 滑坡物理模型试验系统概述

3.2 滑坡物理模型试验架系统

3.3 滑坡模型试验数据采集系统

3.4 物理量量测系统

3.5 本章小结

4 库水位升降对滑坡稳定性影响的物理模型

4.1 滑坡模型试验概述

4.2 浮托减重型滑坡模型试验

4.3 动水压力型滑坡模型试验

4.4 本章小结

5 库水位变动作用下滑坡渗流及稳定性数值分析

5.1 饱和-非饱和渗流基本方程

5.2 极限平衡法原理

5.3 土水特征曲线的测定及非饱和渗透系数的推定

5.4 库水升降作用对滑坡影响数值模拟

5.5 滑坡模型试验结果与数值计算结果对比分析

5.6 本章小结

6 结论与展望

6.1 本文主要研究结论

6.2 研究展望

参考文献

后 记

附录：攻读硕士学位期间发表的部分学术论著