降雨及库水位升降联合作用下滑坡稳定性研究

摘要

重庆市地处四川盆地东部，滑坡地质灾害极为发育，是我国地质灾害的多发区和重灾区。本文在整理三峡库区重庆市巫山县2007年到2013年滑坡地质灾害大量调查监测数据的基础上，通过传递系数法对研究区内的22个单体滑坡在水库蓄水、库水位下降及降雨联合作用下的不同工况进行滑坡稳定系数计算，再通过对不同工况下的滑坡群稳定系数进行统计分析，探究该研究区的滑坡群稳定性。在滑坡群稳定性研究的基础上，选取曹家沱滑坡作为典型滑坡体，从滑坡宏观变形分析入手，结合滑坡地表及深部位移监测数据和对应时期的库水位调度及历年降雨监测资料，系统研究在降雨及库水位升降影响下曹家沱滑坡变形失稳特征。借助FLAC3D软件对曹家沱滑坡进行稳定性分析，探讨流固耦合作用下水库不同蓄水高度及不同水位下降速度对该滑坡稳定性的影响。论文主要取得了以下研究成果和结论： （1）库水位从135m到160m蓄水，随着水位上升滑坡群整体稳定性逐渐下降，而当库水位在160m到175m进行蓄水时，随着水位上升滑坡群整体稳定性逐渐上升；在降雨及库水位上升状态下，滑坡群整体的稳定性呈下降趋势；当库水位分别以0.5m/d、1m/d、1.5m/d和2m/d从175m下降到145m，随着下降速度的增大，滑坡群整体稳定性逐渐减小；当库水位从175m下降到145m（0.5m/d），降雨强度分别在0.02m/d、0.05m/d、0.1m/d和0.15m/d时，随着降雨强度的增大，滑坡群的稳定性逐渐下降，当降雨强度为0.15m/d时，滑坡群处于失稳状态；当库水位下降速度在1m/d时，滑坡群在不同降雨强度下均处于失稳状态，并且随着降雨强度的增大，滑坡群整体稳定性逐渐下降。量化得出了不同工况下各个滑坡体间稳定系数存在差异性，滑坡体离长江距离越远，稳定系数一般越大。 （2）从2007年到2013年，曹家沱滑坡地表位移呈阶梯状递增上升，研究区处于低水位阶段运行时，即每年的5月到9月，滑坡体总体位移增量较大，尤其是2009年和2012年，位移变化剧烈；研究区处于高水位阶段运行时，即每年的10月到次年的4月，滑坡体位移增量变化很小。滑坡体A区地表变形剧烈，B区地表变形相对稳定。同时，降雨对滑坡体的位移变形也造成了一定影响。 （3）通过对深部累计位移监测数据的分析，曹家沱滑坡体滑面以上呈整体运动，中部及前缘变形强烈，后缘变形相对较弱，表现出牵引式滑坡特征，且滑坡体稳定性逐年恶化，在2009年和2012年滑坡体深部发生过两次位移剧增现象。 （4）通过FLAC3D数值模拟分析发现，水库初期蓄水高度为135m时，滑坡体稳定系数为1.043，处于欠稳定状态；随着水位蓄水高度达到160m，滑坡体处于临界失稳，此时的稳定系数为1.003；随着水位进一步上升到175m，滑坡处于基本稳定状态，此时的稳定系数为1.074；当水位以0.5m/d从175m下降到145m时，滑坡体的稳定系数为1.039，达到欠稳定状态；当水位以1m/d从175m下降到145m时，滑坡体稳定性系数为0.996，处于失稳状态。 （5）基于流固耦合数值模拟，探讨了库水位不同蓄水高度和不同下降速率条件下曹家沱滑坡体孔隙水压力分布及变化特征。

目录

声明

致谢

变量注释表

1 绪论

1.1 选题依据及研究意义（Basis and Significance of the Selected Topic）

1.2.1 滑坡群稳定性研究

1.2.2 基于库水位升降及降雨的滑坡体稳定性研究

1.2.3 流固耦合作用下滑坡体稳定性研究

1.3.1 研究内容

1.3.2技术路线

2 研究区地质环境条件分析

（1）交通位置条件

（2）气象、水文条件

（3）社会经济概况

（1）地形地貌

（2）地层岩性

（3）地质构造

（4）新构造运动与地震

（5）水文地质条件

（6）人类工程活动

3 研究区滑坡群稳定性研究

3.1 滑坡群稳定性计算方法确定（Determination of stability calculation method for landslide group）

3.1.1 库水位升降及降雨作用下地下水浸润线计算原理

3.1.2 滑坡群稳定性计算方法及原理

3.2 计算模型及计算工况分析（ Calculation model and calculation conditions analysis）

（1）滑坡稳定性计算模型

（2）计算工况

（3）计算参数确定

（4）滑坡稳定状态等级划分

3.3 滑坡稳定性计算结果及分析（ Calculation results and analysis of landslide group stability）

3.3.1 水库蓄水对滑坡群稳定性影响评价

3.3.2 降雨及水库蓄水下滑坡群稳定性影响

3.3.3 库水位下降速度变化对滑坡群稳定性影响评价

3.3.4 库水位不同降速工况下不同降雨强度对滑坡群稳定性影响评价

3.4 本章小结（Summary）

4 典型滑坡稳定性研究

4.1 曹家沱滑坡工程地质概况（ Overview of Caojiatuo landslide engineering geology）

4.2 曹家沱滑坡变形特征分析（Analysis of deformation characteristics of Caojiatuo landslide）

4.2.1 地表变形特征分析

4.2.2 地表累计位移监测分析

4.2.3 深部累计位移监测分析

4.3.1 基于传递系数法的曹家沱滑坡稳定系数计算结果分析

4.3.2基于流固耦合的三维数值模拟分析

4.4 本章小结（summary）

5 结论及展望

5.1 结论（Conclusions）

5.2 展望（Prospect）

参考文献

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