湖南辰溪县典型不稳定斜坡失稳条件和概率预测

发布时间：2020-07-12 02:07

【摘要】：斜坡失稳条件和失稳概率预测是水利工程和地质工程领域的主要任务之一。滑坡灾害是斜坡失稳的直接结果。基于对滑坡灾害的调查分析,选择适合的计算模型,预测斜坡失稳条件和失稳概率,是预防滑坡灾害的基础,是制定滑坡灾害防治对策的依据。湖南辰溪县因其特殊的自然地理与地质环境,是湖南省多发滑坡灾害的地区之一。本文在对湖南辰溪县滑坡灾害及其隐患调查基础上,从工程地质岩组、斜坡类型和宏观稳定性角度,兼顾威胁对象,选取两处典型的不稳定斜坡作为研究对象,即西庄坪16组不稳定斜坡和酉庄不稳定斜坡,采用Geo Studio软件中SEEP/W模块和SLOPE/W模块耦合分析了不同暴雨工况下的斜坡稳定性及其变化规律和内在机理,预测其失稳条件;根据分析结果拟合其进入不稳定状态的I-D曲线,初步判断其进入不稳定状态的累计降雨量阈值;基于斜坡稳定性对岩土参数的敏感性以及参数量值变异范围,采用蒙特卡洛法预测西庄坪16组不稳定斜坡在不同暴雨工况下的失稳概率,评价其危险状态,并基于失稳概率分析结果,分别拟合了失稳概率大于0和50%的I-D曲线,初步判断其失稳概率大于0和50%的累计降雨量阈值。论文研究发现:(1)红层覆盖层滑坡及其隐患和灰岩残积土滑坡是辰溪县主要的滑坡灾害及其隐患,分别占滑坡灾害及隐患总数的58.6%和24.1%,其主要影响因素是降雨和人类工程活动。(2)西庄坪16组不稳定斜坡(1)在50年一遇最大日降雨工况下、100年一遇最大日降雨工况下,稳定性最低值分别为1.093、1.080,始终处于稳定和基本稳定状态,其最大失稳概率分别为7.05%、11.15%,处于低危险状态。(2)在持续中雨(25mm/d)、持续大雨(50mm/d)、持续暴雨(100mm/d)、持续大暴雨(200mm/d)工况下,进入不稳定状态的时间分别为第20天、第9天、第5天、第3天,此时的失稳概率分别为57.65%,77.85%,86.75%,87.30%,分别处于中等危险状态、高危险状态、高危险状态、高危险状态。(3)该斜坡进入不稳定状态的I-D曲线方程为:I=611.21D~(-1.092),初步判断其进入不稳定状态的累计降雨量阈值大致为500mm。(4)该斜坡稳定性对含砾粉质粘土的饱和重度、饱和粘聚力、饱和内摩擦角的敏感度分别为0.2719、0.0530、0.0324;斜坡稳定性对强风化泥质粉砂岩的饱和重度、饱和粘聚力、饱和内摩擦角的敏感度分别为0.0164、0.4022、0.5593。(5)该斜坡稳定性与失稳概率具有良好的大致对应关系,稳定性大于1.15、等于1.10、1.05、1.00对应失稳概率分别大致为0%、5%、20%、50%。(6)该斜坡基于失稳概率分析得出的失稳概率大于0和50%的I-D曲线方程分别为:I=195.44D~(0.883)、I=611.21D~(-1.092);初步判断其失稳概率大于0和50%的累计降雨量阈值分别大致为250mm和450mm。(3)酉庄不稳定斜坡(1)在50年一遇最大日降雨工况下、100年一遇最大日降雨工况下,稳定性最低值均为1.061,始终处于稳定和基本稳定状态。(2)在持续中雨(25mm/d)、持续大雨(50mm/d)、持续暴雨(100mm/d)、持续大暴雨(200mm/d)工况下,进入不稳定状态的时间分别为第13天、第5天、第3天、第2天。(3)该斜坡进入不稳定状态的I-D曲线方程为:061.169.333-=DI,初步判断其进入不稳定状态的累计降雨量阈值大致为300mm。
【学位授予单位】：中国地质大学(北京)
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：P642.22
【图文】：

10图 2-1 研究区位置图2.1.2 气象研究区位于长江以南，纬度偏低，属亚热带季风湿润气候，气候特征为春暖多雨、夏季干热、秋高气爽、冬季寒冷，四季分明，雨量充沛。辰溪县雨季为 4-8 月份，年均气温 16.9℃左右，极端最高气温 41℃左右，极端最低温-12.3℃左右。年均降雨量约 1326-1400mm，年最大降雨量 1983mm，降雨分布不均。

采用泰森多边形法计算连续 5 年月平均降雨量，来近似反映多年月平均降雨量的大小（表 2-1、图2-2）。表 2-1 辰溪县连续 5 年（2012~2016）月平均降雨量月份 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12降雨量（mm）37.2 46.6 102.8 161.9 260.6 247.3 226.6 102.4 140.8 69.2 100.4 52.7占年降雨量（%）2.4 3.0 6.6 10.4 16.8 15.9 14.6 6.6 9.1 4.5 6.5 3.4图 2-2 辰溪县 5 年（2012~2016）月平均降雨量直方图辰溪从 6 月 22 日起开始强降雨，最大累计降雨量潭湾 411.0mm，其次修溪298.0mm，第三是辰溪县城 278.3mm。此次强降雨范围广、时间长、强度大。全县普遍受灾，县城最高水位超警戒水位 7.56m，接近百年一遇。雪峰山北部地质灾害调查项目组于 2017 年 6 月初在辰溪县安装了一系列降雨量监测装置，完整监测了2017年6月底特大暴雨全过程。根据离西庄坪16组不稳定斜坡和酉庄不稳定斜坡距离最近的谭湾镇站点监测结果，本次特大暴雨日降雨量分布如图 2-3。

图 2-3 2017 年 6 月底特大暴雨日降雨量分布图（潭湾镇监测点）2.1.3 水文研究区内河流属沅江水系，沅江流域南北长、东西窄，略呈自西南斜向东北的矩形，地势上跨越我国第二、第三级阶梯，大部分区域为山地丘陵地区，上游分布有苗岭山脉，两侧分布有武陵山、雪峰山两大山脉。沅江平均河宽约400m，多年平均流量为 1792m3/s，最大流量出现在 7 月份，为 4970 m3/s；最小流量出现在 1 月份，为 481.3 m3/s。多年平均水位为 111.72m，最高水位多出现在 5-6 月份，平均为 118.30m，最高水位达 121.99m；最低水位多出现在 12-1 月份，平均最低水位为 109.85m，极低只有 109.38m。研究区内发育的沅江支流主要有辰水、双溪、落衣溪、岩门溪、松溪、干溪、蒲溪、柿溪、修溪、征溪等。2.2 地形地貌

【参考文献】

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本文编号：2751270