三峡库区胡家沱滑坡复活机制及稳定性研究

摘要

三峡库区是滑坡多发地区，蓄水后，库区水文地质条件剧烈改变，在0.6m/d日降幅条件下已经有一些老滑坡发生复活变形，随着日降幅提高到1.2m/d，可能会引起更多的滑坡变形，从而威胁滑坡体上居民生命财产安全以及长江航运安全。胡家沱滑坡位于重庆市丰都县虎威镇红岩村4组，长江左岸，距离三峡大坝约437km，滑坡面积9.98×104m2，体积约230×104m3。水库蓄水前，滑坡堆积体在暴雨作用下局部复活，形成强弱两个变形区。水库蓄水后，受到库水作用影响，强变形区变形加剧，在日降幅提高情况下，有失稳破坏的可能。一旦失稳，将产生后退式逐级破坏，影响后部弱变形区稳定性，加剧其变形。甚至引起滑坡整体复活。影响区内渝丰二级公路正常使用以及威胁沿公路两侧23户居民生命财产安全。由此，选取胡家沱滑坡作为研究对象，对其复活机制及稳定性进行研究。
　　在收集研究区相关地质关资料、勘查资料基础上。开展了滑坡野外实地调查。对滑坡现阶段复活变形特征综合分析，分析了老滑坡的形成机制，通过地质分析与数值计算相结合的方法研究了滑坡在暴雨与库水作用下的复活机制。进而用定性与定量两种方法对滑坡整体与局部的稳定性进行评价预测。具体研究成果有:
　　(1)根据现场调研，结合勘察资料。分析了滑坡的形成机制，老滑坡发生于侏罗系沙溪庙组砂泥岩互层地层之中，滑坡发生主要沿着软弱的泥岩层发生顺层蠕滑，随着变形发展最终整体失稳，老滑坡变形破坏模式为“蠕滑-拉裂”式。滑坡堆积体主要由碎块石土组成。
　　(2)根据滑坡变形现状，研究了滑坡现阶段复活特征，老滑坡发生后，堆积体在1982年暴雨作用下发生复活。滑坡变形具有明显的分区特征，根据滑坡变形剧烈程度，将滑坡划分为强变形区以及弱变形区。三峡水坝蓄水后，在暴雨及库水作用下，强变形区变形进一步加剧。
　　(3)采用FLAC3D有限差分法模拟分析滑坡在天然、暴雨、暴雨以及库水综合作用下滑坡应力场、位移场变化特征。计算结果显示，在暴雨情况下，滑坡变形加剧，并具有分区特征，模拟结果与滑坡复活分区特征基本吻合。在库水结合暴雨作用下，滑坡变形增大，变形区范围向后部发展，变形呈后退式发展。与滑坡现状条件下变形特征较为符合。
　　(4)建立了滑坡二维渗流场计算模型，基于非饱和土渗流原理。模拟滑坡在暴雨、库水作用下。不同时刻滑坡体内浸润线、孔隙水压力变化特征。将渗流计算结果导入滑坡稳定性计算中，以Morgenstern-Price法进行滑坡稳定性计算，并分析计算结果。研究胡家沱滑坡在4种设计工况中稳定系数随时间的变化规律。对现状条件下表滑坡稳定性进行了评价，在现状条件下:库水降幅0.6m/d叠加降雨工况下，滑坡强变形区稳定性系数1.020，弱变形区稳定性系数1.035，滑坡整体稳定性系数1.074。现状条件下，滑坡稳定性系数从前往后逐级降低，滑坡变形表现为后退式破坏。对增大日降幅情况下滑坡稳定性进行了预测，在增大日降幅到1.2m/d并叠加降雨工况，滑坡强变形区稳定性系数1.006，弱变形区稳定性系数1.021，滑坡整体稳定性系数1.069。在增大日降幅情况下强变形区稳定性进一步变差。
　　(5)建立了滑坡随机时变可靠度模型，采用Monte-Carlo模拟法，分析了滑坡整体以及局部在各工况下不同时刻破坏概率。计算结果与极限平衡法具有对应性。同样是强变形区稳定性最差，破坏概率最大，在各工况下均处于中等危险状态。

目录

声明

摘要

第1章 引言

1．1 选题依据及研究意义

1．2 国内外研究的历史和现状

1．2．1 滑坡成因机制研究

1．2．2 库水作用下滑坡复活机制研究

1．2．3 降雨作用下滑坡复活机制研究

1．2．4 滑坡稳定性评价方法研究

1．3 研究内容、思路及技术路线

1．3．1 主要研究内容

1．3．2 研究思路及技术路线

第2章 滑坡区基本地质条件

2．1 气象水文

2．1．1 气象条件

2．1．2 水文条件

2．1．3 三峡水库调度情况

2．2 地形地貌

2．3 地层岩性

2．4 地质构造

2．5 地震

2．6 水文地质条件

2．7 岩土体物理力学性质

2．8 人类工程活动

第3章 滑坡基本特征及形成机制分析

3．1 滑坡的基本特征

3．1．1 滑坡的形态特征

3．1．2 滑坡物质组成及结构特征

3．2 滑坡形成机制分析

3．2．1 形成条件

3．2．2 滑坡成因机制分析

3．3 小结

第4章 滑坡变形特征及复活机制分析

4．1 滑坡变形破裂特征

4．1．1 滑坡变形历史

4．1．2 强变形区变形破裂特征

4．1．3 弱变形区变形破裂特征

4．1．4 滑坡整体变形破裂特征

4．2 滑坡复活机制分析

4．2．1 滑坡复活影响因素分析

4．2．2 滑坡复活机制分析

4．3 滑坡复活机制数值模拟分析

4．4．1 计算模型建立

4．4．2 蓄水前天然状态下数值计算

4．4．3 蓄水前滑坡在暴雨作用下数值计算

4．4．4 蓄水后滑坡在暴雨及库水作用下数值计算

4．4 小结

第5章 滑坡的稳定性分析

5．1 稳定性定性分析

5．2 稳定性定量计算

5．2．1 渗流计算模型及边界条件

5．2．2 计算参数选取

5．2．3 计算工况

5．2．4 滑坡渗流场模拟

5．2．5 滑坡稳定性计算结果与分析

5．3 滑坡稳定性可靠度分析

5．3．1 Monte-Carlo模拟法基本原理

5．3．2 可靠度计算参数选取

5．3．3 可靠度计算

5．4 小结

结论

致谢

参考文献

攻读学位期间取得学术成果