三峡库区火石滩滑坡的稳定性预测研究

发布时间：2017-06-13 03:09

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【摘要】：三峡水利枢纽工程建成蓄水后,库区岸坡稳定是水库后期运行中面临的重要问题。运行期间,长江河道水位变幅达30m,未建库以前约百年一遇,而水库建成后,30m的水位变动每年几遇。高低水位的频繁变化,必将对库区岸坡的稳定性造成严重的影响。为减少库水位变动对岸坡的影响,目前采用的主要措施是控制库水位调节的速率。自2008年蓄水至175m以来,对非汛期库水位下降速率(0.6m/d)一直保持严格控制,但控制非汛期库水位下降速率在某种程度上却限制了水库防洪的调节能力和蓄水发电效益,为了提高三峡水库防洪、发电、航运等的综合效益以及库水位在特殊情况下的调节能力,有必要增大非汛期库水位的下降速率,最大化发挥三峡水库综合效益,但是增大非汛期库水位下降速率必将对库区岸坡稳定性造成一定的影响,因此有必要对增大非汛期库水位下降速率条件下的岸坡稳定性进行综合预测评价。本文以三峡库区火石滩滑坡为例,在查明区域以及滑坡区基本地质环境条件的基础上,结合数值模拟分析研究滑坡的形成机制,利用滑坡宏观变形特征及监测资料分析了降雨以及库水位变化条件下滑坡的变形机制,详细研究了滑坡在库水位变动以及降雨条件下渗流场的变化特征,并在此基础上分析预测了增大非汛期库水位下降速率条件下滑坡的稳定性,最后对长期保持175m高水位条件下滑坡前缘塌岸进行了预测分析。主要取得以下认识和研究成果:(1)在对滑坡区基本地质环境条件以及滑坡体结构特征的详细调查基础上,分析研究了滑坡的成因机制,详细分析了早期滑坡“滑移-拉裂”的变形破坏过程,并采用了UDEC数值模拟软件再现了早期滑坡的形成过程。(2)根据滑坡的基本特点,分析了滑坡变形的影响因素和诱发因素,利用滑坡的变形监测资料结合坡体宏观变形特征,详细分析了降雨以及库水位变动过程中滑坡的变形活动规律。分析研究了滑坡在降雨+库水位变动作用下滑坡变形机制,采用FLAC3D软件模拟计算滑坡在天然状态、库水位175m以及145m条件下的变形特征。(3)采用GEO-Studio商业软件的SEEP/W模块对滑坡在水库运行过程中的渗流场进行数值模拟分析,详细分析了库水位下降以及降雨对滑坡渗流场的影响,并对不同降雨持续时间和降雨强度条件下滑坡体的渗流场变化特征进行了研究。(4)利用GEO-Studio软件的SEEP/W模块和SLOPE/W模块,考虑地下水渗流作用,对库水位保持在175m、145m稳定水位和降雨条件下的稳定性进行了耦合分析。通过渗流分析得出水头变化引起的动水压力和坡外的水位变化引起的静水压力,对滑坡在非汛期不同库水位下降速率(0.6m/d、0.8m/d、1.0m/d、1.2m/d)以及非汛期50年一遇暴雨工况下的稳定性进行模拟分析,得出边坡稳定性系数随水位变化的一系列动态变化规律,结合监测资料的分析,可以看出降雨和库水位骤降是诱发滑坡变形的最重要的因素。(5)滑坡稳定性计算结果表明,火石滩滑坡在稳定水位条件下,保持175m高水位较145m低水位更不利于滑坡的整体稳定,主要是由于高水位使滑体饱和区增大和更大范围的岩土体力学参数降低。库水位下降过程和短期强降雨直接导致滑坡稳定性持续下降,库水位下降速率越大,滑坡稳定性系数越低,库水位下降以及降雨过程中,滑坡的稳定性变化都会表现出一定的滞后性。(6)根据滑坡前缘滑体物质组成特征及前缘岸坡结构,确定滑坡前缘岸坡的塌岸模式为冲(磨)蚀型塌岸,并采用卡丘金法对滑坡保持在高水位(175m)条件下的塌岸进行预测。
【关键词】：滑坡 形成机制 变形机制 库水位下降速率 渗流场 稳定性
【学位授予单位】：成都理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TV697.3;TV221.2
【目录】：

• 摘要4-6
• Abstract6-11
• 第1章 前言11-20
• 1.1 选题依据及研究意义11-12
• 1.2 国内外研究历史及现状12-18
• 1.2.1 水库滑坡研究现状12-13
• 1.2.2 库岸涉水滑坡变形机理研究现状13-14
• 1.2.3 地下水渗流理论的研究现状14-16
• 1.2.4 滑坡稳定性的研究现状16-18
• 1.3 研究内容与技术路线18-20
• 第2章 区域及滑坡区地质环境条件20-30
• 2.1 区域地质环境条件20-26
• 2.1.1 气象水文20-21
• 2.1.2 地形地貌21-22
• 2.1.3 地层岩性22-23
• 2.1.4 地质构造23-25
• 2.1.5 新构造运动与地震25-26
• 2.2 滑坡区地质环境条件26-30
• 2.2.1 地形地貌26
• 2.2.2 地层岩性26-27
• 2.2.3 地质构造27-28
• 2.2.4 水文地质条件28-30
• 第3章 滑坡基本特征及形成机制分析30-42
• 3.1 滑坡基本特征30-37
• 3.1.1 滑坡体的形态及规模30-31
• 3.1.2 滑坡边界特征31-32
• 3.1.3 滑坡体的物质组成及结构特征32-34
• 3.1.4 滑坡岩土体物理力学性质34-37
• 3.2 滑坡形成机制分析37-42
• 3.2.1 滑坡的成因机制分析37-38
• 3.2.2 早期滑坡形成机制数值模拟分析38-42
• 第4章 滑坡变形机制分析42-67
• 4.1 滑坡变形影响因素42-44
• 4.1.1 影响滑坡变形的基本因素分析42-43
• 4.1.2 滑坡变形诱发因素分析43-44
• 4.2 滑坡变形特征44-52
• 4.2.1 滑坡宏观变形44-45
• 4.2.2 滑坡监测资料分析45-52
• 4.3 稳定水位条件下滑坡变形的数值模拟分析52-66
• 4.3.1 FLAC3D数值模拟软件介绍及计算基本原理52-53
• 4.3.2 计算模型的建立53-54
• 4.3.3 边界条件及初始条件和岩土体物理力学参数54-55
• 4.3.4 数值模拟结果分析55-66
• 4.4 降雨联合库水位作用下滑坡变形机制分析66-67
• 第5章 滑坡稳定性预测研究67-93
• 5.1 滑坡稳定性地质分析评价67
• 5.2 滑坡渗流场数值模拟分析67-81
• 5.2.1 渗流计算方法67-69
• 5.2.2 渗流场计算模型69
• 5.2.3 计算参数的选取69-70
• 5.2.4 初始条件及边界条件70-71
• 5.2.5 渗流场数值模拟结果71-81
• 5.3 滑坡的稳定性预测评价81-88
• 5.3.1 滑坡稳定性评价标准81
• 5.3.2 稳定水位条件下滑坡稳定性计算81-83
• 5.3.3 增大库水位下降速率条件下滑坡稳定性计算83-88
• 5.4 滑坡前缘塌岸预测研究88-93
• 5.4.1 滑坡前缘岸坡塌岸模式88-89
• 5.4.2 塌岸预测方法及参数选取89-90
• 5.4.3 塌岸范围计算分析90-93
• 结论93-95
• 致谢95-96
• 参考文献96-100
• 攻读学位期间取得学术成果100

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本文编号：445575