基于GPS监测技术的滑坡稳定性研究

摘要

黄连树滑坡位于长江三峡库区奉节县段，滑坡体积754×104m3，其类型属于大型土质滑坡，直接威胁53户255人生命财产安全及长江航道的行航安全。黄连树滑坡从2003年7月开始专业监测，积累了近十年宝贵的GPS滑坡位移监测数据，从监测成果来看，三峡水库的蓄水及库水位的波动性变化，已极大程度影响了黄连树滑坡的稳定性，致使滑坡局部区域由稳定状态转化成临界状态或蠕滑状态，滑坡前缘甚至出现多次滑动。
　　论文以黄连树滑坡为研究背景，以GPS滑坡位移监测理论为技术支撑，结合滑坡体地形地貌、地层组合及滑坡体组成特征，在充分搜集已有资料的基础上，运用工程地质学、测绘学、统计学等理论和方法，在已有监测数据研究基础上，重点研究了滑坡的形成演化过程、影响滑坡稳定的因素及滑坡的形成机制，基于二维刚体极限平衡法原理对滑坡稳定性进行评价，以此优化监测方案、建立监测预警，针对黄连树滑坡现状给出了综合治理措施及建议。论文研究主要成果有:
　　(1)滑坡平面形态呈典型圈椅形特征，纵长约600m，横宽550～700m，前后缘高差315m，滑体厚度7.2～35.4m，滑坡体积754×104m3，为大型滑坡。
　　(2)滑体为第四系残坡积层(Q4el+dl)、滑坡堆积层(Q4del)，岩性为粉质粘土、碎块石土混杂组成;滑带存在岩土界面，岩性为粉质粘土夹碎石;滑床为侏罗系中下统珍珠冲组(J1-2z)，岩性主要为粉砂质泥岩、砂岩、粉砂岩不等厚互层。黄连树滑坡为沿基岩与第四系松散堆积层接触界面滑动的土质滑坡。
　　(3)结合滑坡宏观调查及监测数据分析，黄连树滑坡可分为强、弱变形区，主要变形区位于滑坡体西侧，且具有自西向东、从上至下滑坡变形速率逐步减缓的特征。强变形区中，FJ004监测点最大水平变形速率可达73.87mm/d，宏观变形迹象尤为明显;FJ009监测点水平变形速率较小，为8.01mm/d，已有地表变形迹象。弱变形区中，滑坡整体上变形速率低于1mm/d，局部1-5mm/d，地表基本无变形迹象。
　　(4)监测数据研究表明，三峡库区蓄水后库水位动态变化、降雨量的增加是滑坡变形最为重要的制约因素。水库蓄水后，滑体内地下水位抬升，长期处于库水位以下的滑体、滑带土，强度降低，加之水库蓄水位变幅大且变动频繁，在二者之间形成较大的水位差，滑体内动水压力骤然改变，特别是在库水位持续下降的情况下，滑体内应力重复调整，促使坡体产生变形与破坏，从而引发滑坡。滑坡变形位移曲线表明，滑坡随库水位下降其滑动变形有所滞后，但随库水位的稳定滑坡变形减弱直至稳定。滑坡位移量监测与滑动期间降雨量关系曲线表明，滑坡滑动的位移量与降雨量呈正相关性，滑动位移将随降雨量的增加而增加:
　　①基于滑坡变形特征及影响滑坡因素研究，从滑坡演化形成过程角度，分析了黄连树滑坡形成机制。首先，黄连树滑坡为基岩风化剥蚀作用，并经河流侵蚀、构造抬升作用，于数万年前形成的古滑坡;由于三峡库区的蓄水作用，形成了新的侵蚀滑动面，并在暴雨作用下失稳滑动，属于蠕滑-拉裂型滑坡。
　　②基于二维刚体极限平衡法原理滑坡稳定性计算表明，目前黄连树滑坡整体处于稳定状态。其中，上滑面在天然和各库水位工况条件下，稳定系数均大于安全系数，处于稳定状态;中滑面和下滑面静止水位和水位降落工况下处于基本稳定-欠稳定状态。黄连树滑坡短期内变形趋于减缓，但在暴雨及三峡库区水位变动情况下，滑坡稳定性影响因素尤为复杂，极可能会再次滑动，甚至引发老滑面的滑动。论文在黄连树滑坡已纳入后续工程治理规划的情况下，对已有监测进行优化设计，建立专业监测及预警分级，从而保障居民生命财产安全。
　　③论文基于黄连树滑坡稳定性计算，结合滑坡体地质特征，提出了“支挡+回填冲沟+前缘护坡+完善排水系统”的滑坡治理措施。

目录

声明

摘要

1．1 研究意义

1．2 国内外研究现状

1．2．1 滑坡监测技术的发展状况

1．2．2 滑坡变形分析研究现状

1．3 研究内容及思路

1．3．1 研究内容及思路

1．3．2 研究思路

1．4 研究技术路线

2．滑坡特征及其形成条件

2．1 自然地理条件

2．1．1 气象水文条件

2．1．2 地形地貌

2．2 地质条件

2．2．1 地层岩性

2．2．2 地质构造

2．2．3 地震

2．2．4 水文地质条件

2．2．5 不良地质现象

2．2．6 人类工程活动

2．3 滑坡基本特征

2．3．1 滑坡边界和形态特征

2．3．2 滑坡钻探揭露地质特点

2．3．3 滑坡体结构特征

2．3．4 滑坡历史发展变化

3．滑坡监测成果研究

3．1 滑坡监测目的及任务

3．2 监测点布设

3．3 监测方法及精度

3．3．1 水平位移观测

3．3．2 水准测量

3．3．3 三角高程测量

3．4 监测成果研究

3．4．1 宏观监测成果分析

3．4．2 GPS监测数据分析

3．4．3 发生形变的速率和滑动响应分析

3．4．4 观测数据与发生形变的整体分析

3．5 滑坡影响因素及相关性研究

3．5．1 三峡水库蓄水

3．5．2 降雨

4．滑坡形成演化过程研究及稳定性分析

4．1 滑坡形成与演化过程

4．2 滑坡形成机制分析

4．3 滑坡稳定性宏观分析

4．4 计算滑坡体的稳定性

4．4．1 计算模型及计算方法

4．4．2 滑坡体计算剖面选取

4．4．3 计算参数的选取

4．4．4 计算工况及安全系数的选取

4．4．5 计算结果及分析

4．5 稳定性综合评价

5．滑坡监测方案优化设计及预警

5．1 监测技术依据

5．2 监测等级

5．3 监测仪器选择

5．4 观测方法及技术指标

5．4．1 坐标系统

5．4．2 水平位移观测

5．4．3 水准测量

5．4．4 三角高程测量

5．5 监测周期及监测频率

5．6 监测预警

5．6．1 监测预警分级

5．6．2 预警指标体系

6．滑坡治理方案建议

6．1 滑坡治理方案设计原则

6．2 滑坡治理工程措施

6．2．1 支挡

6．2．2 回填两侧冲沟

6．2．3 护坡

6．2．4 完善排水系统

6．1 主要结论

7．2 未来展望

致谢

参考文献