三峡库区李家湾滑坡复活机理及其稳定性研究

摘要

李家湾滑坡位于重庆市长寿区凤城镇三洞村桃花溪右岸斜坡一带，区内降雨丰富，且降雨量大，受库水位涨落和降雨的影响，研究区的变形有进一步发展的趋势，考虑到研究区内分布有大量民房，居住有居民和企业职工共368人，且长寿区供水管道在此通过，该供水管道承担了长寿区大于5万户居民的日常生活用水任务，若滑坡复活失稳，将直接威胁到居民和企业职工的生命财产安全，影响长寿区居民正常的日常生活，因此研究老滑坡的复活机制并对其稳定性进行评价具有重要的现实意义。
　　本文通过对李家湾滑坡的地质结构、水文地质特征，滑坡强-弱变形区的发育特征的分析，揭露滑坡的复活机制及影响因素;运用Geo-studio软件对滑坡的主变形区进行渗流场的数值模拟，得到不同工况下的浸润线变化、孔隙水压力等值线图，评价其对滑坡稳定性的影响，在此基础上，采用灰色关联度理论研究不同抗剪强度指标、降雨量大小及不同库水位高程对滑坡稳定性的敏感强度，最后采用FLAC3D数值模拟对主变形区的应力、应变场、塑性区进行分析研究，取得了如下主要成果。
　　(1)李家湾滑坡是在滑坡的内在和外在条件的作用下发生的，其中内部条件包括地形地貌、地质构造、坡体结构特征，外在条件主要为降雨和河流下切。其中砂泥岩软硬互层的坡体结构特征，坡体易沿平缓的软弱夹层向坡前临空方向产生压致拉裂，在暴雨条件下，坡体在静水压力和空隙水扬压力的联合作用下发生滑动。
　　(2)李家湾滑坡的复活区分为3个强变形区，1个弱变形区。李家湾滑坡的复活由库水位的变动和降雨引起，其中降雨是滑坡复活的主要诱发因素，其对滑坡的影响主要表现在:雨水入渗降低土体的抗剪强度，增加坡体的自重，从而增大坡体的下滑力。从非饱和土力学原理，雨水渗入滑坡体以后，会使滑坡体内的基质吸力减小，有效应力降低，同时，软化泥化滑带土，使粘土矿物发生水化作用导致粘聚力下降，从而改变坡体的力学性能。
　　(3)利用Geo-studio软件中的Seep模块模拟库水位下降对滑坡前缘渗流场的情况可知，库水位下降到一段时间后，滑坡前缘土体浸润线明显滞后于库水位的下降速率，浸润线高于水位线，而远离库水位的坡顶及滑坡上部，基本不受库水的影响，库水位下降速率越快，浸润线滞后越严重，导致的水头差越显著，其形成的向下渗流力也就越大，对滑坡的稳定性影响越大。
　　(4)库水位以每天下降0.6m和1.2m的过程中，李家湾滑坡的稳定状况处于稳定和基本稳定之间;而叠加3d暴雨强度85mm/d的情况，李家湾滑坡处于基本稳定～欠稳定状态。
　　(5)通过FLAC3D软件对四种工况下的滑坡稳定性的应力、应变场及剪切塑性区的数值模拟分析发现，在工况Ⅰ下，库水位在下降过程中，滑坡前缘局部出现拉应力集中带，滑坡位移变化只发生在前缘附近，剪应变增量集中在岩土分界面上，滑坡的变形破坏主要沿着主滑动面破坏;在工况Ⅲ和Ⅳ下，前缘拉应力分布范围有所增大，中后部局部范围有拉应力分布，剪切塑性区在坡体表层有所延伸，并向深部发展。
　　(6)通过分析李家湾滑坡三期治理工程的治理效果，根据《三峡库区三期地质灾害防治工程设计技术要求》的相关规定，提出李家湾滑坡治理工程的补强措施建议，在滑坡前缘高程177m布置一排26根抗滑桩支挡工程，在滑坡左侧高程200m布置一排17根抗滑桩支挡工程，在滑坡后缘高程257m附近设置截排水工程。

目录

声明

摘要

第1章 前言

1．1 选题依据及研究意义

1．2 国内外研究概况

1．2．1 库水作用下滑坡复活机制研究

1．2．2 降雨作用下滑坡复活机制研究

1．2．3 滑坡稳定性定性方法研究

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 研究区基本地质条件

2．1 气象水文

2．2 地形地貌

2．3 地层岩性

2．4 地质构造

2．5 水文地质条件

2．6 地震

2．7 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 滑坡形态特征

3．1．2 滑坡体结构特征

3．2 滑坡形成机制分析

3．2．1 内部因素

3．2．2 外部因素

3．3 滑坡破坏模式

3．4 小结

第4章 滑坡变形特征及复活机制分析

4．1 滑坡变形破坏特征

4．1．1 强变形Ⅰ区变形破坏特征

4．1．2 强变形Ⅱ区变形破坏特征

4．1．3 强变形Ⅲ区变形破坏特征

4．1．4 弱变形Ⅳ区变形破坏特征

4．2 监测成果分析

4．3 滑坡复活机制分析

4．3．1 滑坡变形影响因素分析

4．3．2 滑坡复活成因机制分析

4．4 小结

第5章 滑坡的稳定性分析

5．1 滑坡稳定性定性分析

5．2 滑坡稳定性定量计算

5．2．1 模型建立

5．2．2 计算工况

5．2．3 物理力学参数确定

5．2．4 边界条件设定

5．2．5 稳定性分析

5．3 库水与降雨联合作用下变形模拟分析

5．3．1 工况一条件下的数值模拟分析

5．3．2 工况二条件下的数值模拟分析

5．3．3 工况三条件下的数值模拟分析

5．3．4 工况四条件下的数值模拟分析

5．4 稳定性敏感因素分析

5．4．1 灰色关联度基本理论

5．4．2 滑坡敏感性因素的灰色关联分析

5．5 小结

第6章 滑坡工程治理措施研究

6．1 滑坡现有治理措施效果分析

6．2 安全等级及安全系数的确定

6．2．1 治理工程安全等级

6．2．2 安全系数的选取

6．2．3 设计工况及校核标准

6．3 滑坡推力计算

6．3．1 下滑推力计算方法

6．3．2 推力计算

6．4 滑坡补强治理工程设计

6．4．1 滑坡防治工程目标

6．4．2 滑坡防治工程原则

6．4．3 滑坡防治工程设计

6．5 小结

结论

致谢

参考文献

攻读学位期间取得学术成果