三峡库区库水与降雨诱发滑坡机理及复活判据研究

摘要

长江三峡水利枢纽工程建成及三峡水库正常运行后,三峡水库水位在145 m～175 m～145 m之间周期性波动。这导致本就因降雨充沛地质环境脆弱而滑坡灾害频发的三峡库区,其内涉水滑体发生复活可能性更大。一旦滑坡在库水位变动及降雨作用下,复活高速入江,将对滑坡影响范围内居民的生命财产造成巨大的危害。因此,需针对三峡库区滑坡的实际情况,深入系统分析涉水滑坡在库水变动及降雨作用下的诱发复活机理,进而确定所研究滑坡的复活判据,为三峡库区涉水滑坡的预测评价及库区滑坡灾害防治研究提供理论依据。
　　本文研究目的是确定三峡库区内585个大于100万 m3的重大涉水复活型滑坡的复活判据,具有研究工况复杂、研究对象多的困难。为此本人开展了4个方面的研究:①分析了库区滑坡复活诱发因素;②建立了基于滑坡诱发因素的滑坡分类;③针对不同类型的滑坡,通过数值模拟,揭示了滑坡在诱发因素作用下的渗流场及滑坡稳定性变化规律;④基于滑坡变形破坏规律,提出滑坡复活判据计算方法,并确定具体滑坡的复活判据。具体内容、研究方法及成果概述如下:
　　1)通过对三峡库区滑坡诱发因素的分析概括,确定降雨及库水位变动是诱发库区滑坡的重要因素,两者对滑坡影响具体体现在软化作用、浮托减重作用和动水压力作用这三个方面。
　　2)通过对目前滑坡分类方法的分析总结,根据软化、浮托减重和动水压力作用在诱发滑坡发生中的不同机理,提出基于滑坡诱发因素的滑坡分类方法,具体将所研究的滑坡分为浮托减重型、动水压力型、复合型(浮托减重+动水压力型)三类。
　　3)针对三种滑坡分类,分别选取孙家庄、八字门和白家包三滑坡为代表,运用基于 GEOSLOPE的流固耦合方法和考虑基质吸力影响的Morgenstern-Price条分法,计算得到三种类型滑坡:①在4种降雨强度3种降雨历时工况下、3种库水位上升/下降速率下滑体渗流场变化规律;②在降雨入渗过程、不同降雨强度、不同降雨历时条件下滑坡稳定性系数变化规律;③库水以1 m/d、3 m/d、4 m/d速率上升,以0.67 m/d、2 m/d、3 m/d速率下降,上升/下降后库水稳定在175/145 m水位,和库水与降雨组合作用下三类滑坡稳定性系数变化规律。
　　4)提出适用于三峡库区涉水复活型滑坡的滑坡判据计算方法。具体流程:①根据滑坡变形监测资料及几何形态对其进行类型初判;②通过试算确定滑坡类型;③确定其最不利库水变动工况并进行计算;③选择合适的降雨强度及历时计算得到滑坡复活判据。运用上述方法,计算确定了研究对象资料中谭家河(浮托减重型)、淹锅沙坝(动水压力型)和柑橘园(复合型滑坡)三个滑坡的复活判据。
　　本人的主要贡献及创新点在于:
　　1)建立了适用于滑坡复活判据研究的、基于滑坡诱发因素的滑坡分类方法;
　　2)详细分析了三峡库区滑坡在不同降雨工况下、不同库水变动工况、及库水变动与降雨组合工况下滑坡的变形破坏规律;
　　3)提出了适用于三峡库区重大涉水复活型滑坡的复活判据计算方法。

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1 绪论

1.1 问题的提出

1.2 国内外研究现状

1.3 本文的研究思路及主要研究工作

2 三峡库区滑坡概况及其主要诱发因素

2.1 三峡库区基本概况

2.2 三峡库区滑坡发育规律

2.3 三峡库区滑坡诱发因素

2.4 本章小结

3 滑坡分类方法

3.1 滑坡分类方法

3.2 基于滑坡诱发因素的滑坡分类

3.3 本章小结

4 滑坡复活机理的数值模拟

4.1 基于 GEOSLOPE 的流固耦合及滑坡稳定性评价方法

4.2 计算工况的确定

4.3 滑坡复活机理数值模拟

4.4 本章小结

5 滑坡复活判据确定方法及其应用

5.1 滑坡复活判据计算方法

5.2 谭家河滑坡复活判据研究

5.3 淹锅沙坝滑坡复活判据研究

5.4 柑橘园滑坡复活判据研究

5.5 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