白鹤滩水电站库区巧家巨型古滑坡稳定性研究

摘要

白鹤滩水电站位于金沙江的下游河段，坝址距上游云南省巧家县城约45km。其设计水位765m，最高水位825m，将于2022年实现工程完工，是仅次于三峡水电站的中国第二大水电站。白鹤滩水库在正常蓄水情况下，巧家县城约1/3的地区将被淹没。巧家巨型古滑坡位于巧家县城的后方，所处区域地质构造背景复杂，新构造运动强烈，处于地震Ⅷ度烈度区，在近代有强烈地震记录，具备强震复发的可能性。地震、强降雨以及库水波动等因素将成为影响巧家滑坡稳定的关键。因此研究巧家巨型古滑坡在地震、强降雨和高蓄水位情况下的稳定性具有十分重要的意义。　　本文在收集、整理研究区地质、水文地质资料的基础上，结合遥感影像和野外调查结果，分析了巧家巨型古滑坡的分布特征及成因。并采用极限平衡法及颗粒流模拟软件，对古滑坡在现状、强降雨、强震、水库蓄水等条件下的变形破坏特征及稳定性进行了分析，得到如下主要结论：　　(1)巧家巨型古滑坡位于金沙江与牛栏江交汇的三角地带，堆积体长约5.5km，宽约9km，平均厚度约250m，覆盖面积约为80km2，整体体积约为12亿m3；其主体的滑动方向大致在260°~280°；附近分布有5条大规模的活动断裂带，滑坡后缘主断裂壁整体走向与区域构造线一致，受地质构造影响明显，滑坡体上台阶发育明显；滑坡体前缘向金沙江对岸凸出，迫使金沙江该段河道发生异常弯曲。　　(2)古滑坡的形成主要受到断裂构造、新构造运动、地震以及水的影响。该区域地质构造复杂，断裂与褶皱构造比较发育，东部、南部、西部被大量的深大断裂和其派生断层所包围；由于喜马拉雅运动导致的地壳上升为巧家巨型古滑坡的形成提供了基本条件；古滑坡位于Ⅷ度地震烈度区，极易受到强震的影响；巧家地区气候垂直变化剧烈，降雨量大，使下部地层发生破坏，产生蠕滑带，进而导致滑坡的产生。　　(3)极限平衡法计算结果表明：该古滑坡在天然自重工况下处于稳定状态，在饱和工况下虽然稳定性有所降低，但还处于基本稳定状态，在强震工况下滑坡则处于失稳状态。　　(4)利用颗粒流数值模拟软件研究了不同工况条件下滑坡的稳定性。模拟结果表明：在强震作用下，滑坡会发生失稳；强震耦合降雨条件下，该古滑坡更容易在滑坡体的中部发生破坏；若水库蓄水后再发生强震，则处于渗流场影响下的部分最先发生破坏。

目录

声明

变量注释表

1 绪论

1.1选题背景及意义

1.2.1 降雨诱发滑坡的研究现状

1.2.2 地震滑坡的研究现状

1.2.3 地震降雨滑坡的研究现状

1.2.4 库水位变化诱发滑坡的研究现状

1.2.5 滑坡稳定性的研究现状

1.3 主要研究内容及技术路线

1.3.1主要研究内容

1.3.2 技术路线

2 研究区概况

2.1.1 地理位置

2.1.2 气象水文

2.2.1 区域地貌特征

2.2.2 区域地质构造

2.2.3 新构造运动及地震

2.3 研究区工程地质条件

2.3.1 地形地貌

2.3.2 地层岩性

2.3.3 水文地质条件

2.4 本章小结

3巧家巨型古滑坡发育特征及成因

3.1.1 滑坡体形态及规模

3.1.2堆积体物质组成及结构特征

3.2.1 构造影响

3.2.2 新构造运动

3.2.3 地震

3.2.4 水的作用

3.3 本章小结

4巧家巨型古滑坡稳定性分析

4.1 定性分析

4.2 极限平衡法稳定性分析

4.2.1 极限平衡法的基本原理

4.2.2 计算参数选取

4.2.3 稳定性计算及评价

4.3 本章小结

5 强震影响下古滑坡稳定性数值分析

5.1.1 基本假设

5.1.2 求解步骤

5.1.3 应用领域

5.2.1 模型建立

5.2.2 古滑坡模型的平衡

5.3 颗粒流模型参数标定与校核

5.3.1 摩擦系数标定

5.3.2 弹性模量和抗压强度的标定

5.3.3 参数校核

5.4 强震作用下古滑坡体稳定性数值分析

5.4.1 地震波的选取

5.4.2 地震波的加载

5.4.3 模拟结果分析

5.5 降雨及强震作用下古滑坡稳定性数值分析

5.5.1 流固耦合基本原理

5.5.2 降雨入渗模型的建立

5.5.2模拟结果分析

5.6 白鹤滩水电站蓄水后强震作用下古滑坡稳定性数值分析

5.6.1库水位变化模型的建立

5.6.2模拟结果分析

5.7 本章小结

6 结论与展望

6.1 主要结论

6.2 不足与展望

参考文献

作者简历

致谢