三峡水库运行期间类土质岸坡破坏机制研究

发布时间：2017-06-14 12:05

  本文关键词：三峡水库运行期间类土质岸坡破坏机制研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：类土质岸坡是三峡库区典型地质灾害之一,占三峡水库岸线长度的50%左右,深入研究在水库运行期间的类土质岸坡破坏机制,是三峡水库地质灾害防灾减灾的国家需求,也是减灾学科发展的逻辑需求。研究成果对于支撑三峡水库岸坡重大地质灾害的预警和防控具有科学意义。本文依托重庆市自然科学基金(重点)项目“三峡水库运行期间类土质岸坡破坏机制研究”(2013JJB30001)以及三峡库区3个典型类土质岸坡,龚家方岸坡工程、神女溪岸坡工程、凉水井岸坡工程,采用小尺度模型试验、室内直剪试验、断裂力学、渗流力学等研究方法系统研究了三峡水库运行期间类土质岸坡破坏机制,取得以下几个方面主要成果:(1)基于类土质岩体组构特性,提出了类土质岩体结构等效模型及抗剪强度参数等效计算方法。(2)基于类土质岩体抗剪强度参数试验,揭示了类土质岩体抗剪强度参数变化规律;存在一个基体粒径使内摩擦角取最小值,并存在一个粘土含量(包裹体)使内摩擦角取最大值。类土质岩体抗剪强度参数作用机理分为两个阶段:外包裹体作用阶段和基体作用阶段。外包裹体作用阶段经历了颗粒接触?竖向压缩、水平剪切?基体接触三个过程,基体作用分为基体爬升、基体滚至临界位置以及基体突跃三个阶段。(3)采用小尺度模型试验,揭示了库水位运行期间类土质岸坡孔隙水压力、变形破坏以及微地貌变化规律,基于变形破坏特征提出了坡脚微型崩塌→浸泡软化沉降→后缘微裂纹扩展→坡脚裂缝发育→坡脚大范围崩塌→坡体整体滑移的类土质岸坡变形破坏演化模式。(4)提出了蓄水条件下类土质岸坡浸泡软化拉剪破坏机制,确定了浸泡软化范围与岸坡后缘拉裂缝的量化关系,并推导了类土质岸坡浸泡软化拉剪破坏的断裂力学公式。(5)提出了降水条件下类土质岸坡的渗流驱动压剪破坏机制。基于库水位降落期间渗流驱动力对类土质岸坡的压剪作用,建立了类土质岸坡渗流驱动压剪力学模型,改进了库水位降落期间岸坡渗流驱动力计算方法,提出了类土质岸坡渗流驱动压剪破坏判据。(6)提出了考虑渗流驱动力的类土质岸坡稳定性计算修正传递系数法。
【关键词】：等效模型 浸泡软化拉剪破坏 渗流驱动压剪破坏 模型试验 类土质岸坡 三峡库区
【学位授予单位】：重庆交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TV223;TV697.3
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-10
• 第1章 绪论10-20
• 1.1 研究背景及意义10
• 1.2 国内外研究现状10-17
• 1.2.1 类土质岸坡研究现状10-12
• 1.2.2 岩土抗剪强度参数试验研究现状12-14
• 1.2.3 水库岸坡模型试验研究现状14-16
• 1.2.4 水库岸坡变形破坏模式研究现状16-17
• 1.3 主要研究内容与技术路线17-20
• 1.3.1 主要研究内容17-18
• 1.3.2 技术路线18-20
• 第2章 三峡水库典型类土质岸坡特性分析20-40
• 2.1 三峡库区巫山县龚家方类土质岸坡20-28
• 2.1.1 地理位置与交通20-21
• 2.1.2 地形地貌21
• 2.1.3 地层岩性21-23
• 2.1.4 地质构造23-24
• 2.1.5 水文地质条件24-25
• 2.1.6 岸坡破坏特征25-28
• 2.2 三峡库区巫山县青石（神女溪）岸坡28-30
• 2.2.1 地理位置28
• 2.2.2 滑坡规模及形态28-29
• 2.2.3 地形地貌29
• 2.2.4 地层岩性29-30
• 2.2.5 滑坡变形特征30
• 2.3 重庆云阳县凉水井岸坡（滑坡）30-39
• 2.3.1 地理位置与交通状况30
• 2.3.2 气象与水文30-31
• 2.3.3 地形地貌31
• 2.3.4 地层岩性31-33
• 2.3.5 地质构造33-34
• 2.3.6 水文地质条件34-35
• 2.3.7 滑坡基本特征35-39
• 2.4 本章小结39-40
• 第3章 三峡水库岸坡类土质岩体抗剪强度参数等效计算方法40-48
• 3.1 概述40
• 3.2 类土质岩体等效结构模型40-42
• 3.2.1 类土质岩体结构特征40-41
• 3.2.2 类土质岩体等效结构模型41-42
• 3.3 类土质岩体抗剪强度参数等效方法42-45
• 3.4 模型验证45-47
• 3.5 本章小节47-48
• 第4章 类土质岸坡岩体抗剪强度参数变化特性试验研究48-64
• 4.1 概述48
• 4.2 大型直剪试验设计48-50
• 4.2.1 试验仪器48-49
• 4.2.2 试验土样制备49
• 4.2.3 试验工况设计49-50
• 4.3 试验结果分析50-59
• 4.3.1 剪切变形破坏特性50-51
• 4.3.2 基体（粒径）大小对抗剪强度参数的影响51-55
• 4.3.3 包裹体（粘土含量）对抗剪强度参数的影响55-58
• 4.3.4 基体粒径大小与包裹体（粘土含量）敏感性分析58-59
• 4.4 讨论59-61
• 4.4.1 类土质岩体剪切变形破坏机理59-60
• 4.4.2 基体（粒径）大小对抗剪强度参数的作用机理60-61
• 4.4.3 包裹体对抗剪强度参数的作用机理61
• 4.5 本章小节61-64
• 第5章 水库运行期间类土质岸坡模型试验研究64-90
• 5.1 概述64
• 5.2 模型试验设计64-69
• 5.2.1 模型尺寸设计64-65
• 5.2.2 坡体土样制备65-66
• 5.2.3 试验工况拟定66-67
• 5.2.4 孔隙水压力量测方案67-69
• 5.2.5 岸坡变形量测方案69
• 5.3 试验过程69
• 5.4 孔隙水压力试验结果分析69-76
• 5.4.1 孔隙水压力变化特征69-75
• 5.4.2 水库蓄水类土质岸坡浸泡软化分区75-76
• 5.5 岸坡变形破坏分析76-83
• 5.5.1 库水位升降作用岸坡裂缝、坍塌体分析76-80
• 5.5.2 类土质岸坡变形破坏演化模式80-83
• 5.6 类土质岸坡地貌精细演化模分析83-87
• 5.6.1 水库初次蓄水类土质岸坡地貌演化特征分析83-84
• 5.6.2 水库降水类土质岸坡地貌演化特征分析84-86
• 5.6.3 水库二次蓄水类土质岸坡地貌演化特征分析86-87
• 5.7 本章小节87-90
• 第6章 水库蓄水类土质岸坡浸泡软化拉剪破坏机制研究90-104
• 6.1 概述90
• 6.2 类土质岩体等效及软化机制90-91
• 6.2.1 类土质岩体等效90
• 6.2.2 水库蓄水类土质岩体软化机制90-91
• 6.3 类土质岸坡拉剪断裂破坏机制91-96
• 6.3.1 浸泡软化区范围与拉裂缝量化关系91-93
• 6.3.2 类土质岸坡稳定性断裂计算模型93-96
• 6.4 青石（神女溪）类土质岸坡浸泡软化拉剪机制讨论96-101
• 6.4.1 青石（神女溪）类土质岸坡概况96
• 6.4.2 浸泡软化及变形破坏特征96-97
• 6.4.3 浸泡区范围与拉裂缝量化关系97-100
• 6.4.4 岸坡变形破坏模式100-101
• 6.4.5 岸坡拉剪断裂破坏机制101
• 6.5 本章小结101-104
• 第7章 水库泄水期间类土质岸坡渗流驱动压剪破坏机制研究104-114
• 7.1 概述104
• 7.2 类土质岸坡渗流驱动压剪力学模型104-106
• 7.2.1 力学模型104-105
• 7.2.2 渗流驱动力计算105-106
• 7.3 岸坡渗流驱动压剪破坏判据106-107
• 7.4 青石（神女溪）类土质岸坡渗流驱动压剪破坏机制验证及讨论107-111
• 7.4.1 青石（神女溪）类土质岸坡概况107-108
• 7.4.2 渗流驱动压剪破坏机制验证108
• 7.4.3 不同库水位降落速度渗流驱动力变化规律108-109
• 7.4.4 不同库水位降落时间渗流驱动力变化规律109
• 7.4.5 初始库水位高度对渗流驱动力的影响109-110
• 7.4.6 岸坡稳定性随水位降落速度变化规律110-111
• 7.4.7 岸坡稳定性随降落时间变化规律111
• 7.5 本章小结111-114
• 第8章 考虑渗流驱动力的类土质岸坡稳定性计算修正传递系数法114-120
• 8.1 概述114
• 8.2 渗流驱动力计算114-116
• 8.3 考虑渗流驱动力的修正传递系数法116
• 8.4 算例分析116-118
• 8.4.1 凉水井滑坡概况116-117
• 8.4.2 修正传递系数法计算凉水井滑坡稳定性117-118
• 8.5 本章小结118-120
• 第9章 结论与展望120-122
• 9.1 结论120-121
• 9.2 展望121-122
• 致谢122-124
• 参考文献124-132
• 在学期间发表的论文和取得的学术成果132-133

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