三峽庫(kù)區(qū)藕塘特大滑坡變形失穩(wěn)機(jī)理研究
本文關(guān)鍵詞:三峽庫(kù)區(qū)藕塘特大滑坡變形失穩(wěn)機(jī)理研究 出處:《長(zhǎng)安大學(xué)》2016年博士論文 論文類(lèi)型:學(xué)位論文
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【摘要】:自三峽工程建成蓄水之后,每年水庫(kù)調(diào)度形成近30m的水位漲落,擾動(dòng)了庫(kù)岸固有地質(zhì)環(huán)境,加之庫(kù)區(qū)地質(zhì)條件十分復(fù)雜,使滑坡地質(zhì)災(zāi)害防治面臨巨大挑戰(zhàn),成為影響長(zhǎng)江經(jīng)濟(jì)帶社會(huì)經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展的重要地質(zhì)環(huán)境問(wèn)題之一。受區(qū)域地質(zhì)構(gòu)造及地形地貌影響,三峽庫(kù)區(qū)順層滑坡廣泛發(fā)育,在河流沖蝕、降雨、庫(kù)水位升降等外在動(dòng)力觸發(fā)的作用下,往往易誘發(fā)大型、巨型順層巖質(zhì)古滑坡整體或局部復(fù)活失穩(wěn),其復(fù)活失穩(wěn)機(jī)理及穩(wěn)定性的相關(guān)研究不可忽視。而且關(guān)于庫(kù)岸順層滑坡發(fā)育形成條件、變形演化機(jī)制、變形破壞模式及各種內(nèi)在地質(zhì)結(jié)構(gòu)控制因素和外動(dòng)力誘發(fā)因素下滑坡穩(wěn)定性評(píng)價(jià)預(yù)測(cè),長(zhǎng)期以來(lái)始終是國(guó)內(nèi)外有關(guān)專(zhuān)家學(xué)者們及工程技術(shù)人員研究和追蹤的重點(diǎn)和熱點(diǎn)問(wèn)題,特別是對(duì)于大型、巨型順層巖質(zhì)庫(kù)岸滑坡的變形失穩(wěn)機(jī)理研究一直是工程界和學(xué)術(shù)界的前沿課題之一。論文選取藕塘滑坡—三峽庫(kù)區(qū)新近發(fā)生規(guī)模最大的巨型順層巖質(zhì)滑坡為研究對(duì)象,基于大量野外工程地質(zhì)調(diào)查、平硐、探槽、鉆孔揭露,明確藕塘滑坡的多級(jí)多期次滑動(dòng)、三維空間側(cè)向阻滑的特殊地質(zhì)結(jié)構(gòu)特征;結(jié)合長(zhǎng)江三峽庫(kù)區(qū)地質(zhì)環(huán)境背景及滑帶土ESR測(cè)年試驗(yàn)成果,運(yùn)用地貌學(xué)與工程地質(zhì)力學(xué)理論對(duì)滑坡成因演化過(guò)程進(jìn)行了系統(tǒng)分析;通過(guò)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)深度挖掘,開(kāi)展藕塘滑坡復(fù)雜地質(zhì)綜合體的位移變形與降雨、庫(kù)水位波動(dòng)之間相關(guān)性研究;借助先進(jìn)的實(shí)驗(yàn)手段和儀器,以滑坡巖土體為研究對(duì)象,通過(guò)水化學(xué)試驗(yàn)、X射線(xiàn)衍射試驗(yàn)、微觀(guān)結(jié)構(gòu)電鏡掃描試驗(yàn)、滑帶土大型直剪試驗(yàn)等室內(nèi)外物理力學(xué)試驗(yàn),探討了滑坡巖土體物理力學(xué)特性與滑坡復(fù)活失穩(wěn)之間內(nèi)在關(guān)聯(lián)性;運(yùn)用非穩(wěn)態(tài)非飽和滲流與非飽和土抗剪強(qiáng)度理論,結(jié)合實(shí)際降雨和庫(kù)水位監(jiān)測(cè)資料,概化了藕塘滑坡地質(zhì)力學(xué)模型,開(kāi)展穩(wěn)定性動(dòng)態(tài)變化的全過(guò)程分析,并對(duì)于不同水位升降速率不同滲透性滑體滲流場(chǎng)及其穩(wěn)定性變化規(guī)律進(jìn)行研究;采用三維數(shù)值模擬分析巨型順層巖質(zhì)滑坡的側(cè)向阻滑效應(yīng),基于滑坡前期治理工程效果提出了綜合治理防治方案。本文研究旨在為滑坡穩(wěn)定性合理評(píng)價(jià)和預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)提供一定理論依據(jù),科學(xué)指導(dǎo)后續(xù)治理工程措施的實(shí)施,也可為三峽庫(kù)區(qū)類(lèi)似順層巖質(zhì)滑坡災(zāi)害防災(zāi)減災(zāi)科學(xué)決策提供理論與技術(shù)支撐,具有科學(xué)理論和工程應(yīng)用價(jià)值,相關(guān)主要研究成果與結(jié)論歸納如下:(1)藕塘滑坡為三峽庫(kù)區(qū)典型的巨型順層基巖古滑坡,平面形態(tài)具有多級(jí)多期次滑動(dòng)變形特征,主要可分為三級(jí)滑動(dòng)形式;空間形態(tài)具有三維視角下側(cè)向阻滑變形特征,受控于西側(cè)穩(wěn)定山體的阻擋。(2)滑帶土esr測(cè)年分析表明滑坡具有多級(jí)多期次滑動(dòng)地質(zhì)歷史時(shí)間跨度規(guī)律性,即三級(jí)滑坡4.7~4.9萬(wàn)年,二級(jí)滑坡4.9~6.8萬(wàn)年,一級(jí)滑坡約12.1~13.0萬(wàn)年;三級(jí)滑動(dòng)時(shí)序均分布在古滑坡發(fā)育高頻時(shí)段(5~17)×104a;而且與暖濕古氣候分布時(shí)段具有較好的吻合。(3)藕塘滑坡成因研究表明節(jié)理裂隙發(fā)育的軟硬相間順層單斜結(jié)構(gòu)是滑坡形成的控制因素;長(zhǎng)江侵蝕下切與階地抬升的河谷發(fā)育演化過(guò)程為藕塘滑坡提供了動(dòng)力基礎(chǔ)和運(yùn)動(dòng)空間;集中降雨及水庫(kù)蓄水是導(dǎo)致藕塘滑坡復(fù)活的主要誘因。(4)藕塘滑坡多級(jí)多期次滑動(dòng)形成機(jī)制及演化模式各異:一級(jí)滑坡體為“拉裂-滑移(彎曲)-剪斷”模式,二級(jí)滑坡體為“平面滑移”模式,三級(jí)滑坡體為“滑移-剪斷”模式。(5)滑坡不同區(qū)域的地表位移差異性較大,東西兩側(cè)強(qiáng)變形區(qū)的累積位移遠(yuǎn)大于深層滑體;而深層滑坡體累積位移具有三級(jí)滑坡體二級(jí)滑坡體一級(jí)滑坡體的總體變形特征;滑坡累積位移—時(shí)間監(jiān)測(cè)曲線(xiàn)具有階段“跳躍”式增長(zhǎng)的變形特征,與集中降雨、庫(kù)水位快速下降時(shí)間的分布較為吻合;滑坡位移速率具有“波峰”變化特征,與庫(kù)水位升降速率呈負(fù)相關(guān)關(guān)系;位移變形速率最大峰值較于庫(kù)水位最大下降值,具有一定程度的滯后效應(yīng)。(6)降雨入滲滑坡巖土體存在一定強(qiáng)度的水巖耦合作用,產(chǎn)生一系列較為復(fù)雜的水離子化學(xué)反應(yīng)致使水質(zhì)變化;滑帶土含有大量的親水性粘土礦物,具有較強(qiáng)吸水率和軟化性;由于滑帶土微觀(guān)集粒高度定向性,導(dǎo)致其工程力學(xué)性質(zhì)具有明顯的各向異性;剪切試驗(yàn)表明上覆荷載越小,坡體發(fā)生變形或滑帶土顆粒結(jié)構(gòu)產(chǎn)生破壞時(shí)所需剪切應(yīng)力越小,也是三級(jí)滑坡體在深層滑坡體之中變形跡象最為明顯的理論依據(jù)。(7)不同庫(kù)水位升降速率作用下滑體內(nèi)地下水位總是隨著庫(kù)水位的升降而升降,但滑體內(nèi)地下水位升降總滯后于庫(kù)水位升降;庫(kù)水位下降過(guò)程中,滑坡體前緣浸潤(rùn)線(xiàn)呈“上凸”狀,內(nèi)高外低水頭差形成動(dòng)水壓力;庫(kù)水位上升過(guò)程中,滑坡體前緣浸潤(rùn)線(xiàn)呈“反翹”狀,庫(kù)水作用于滑坡的力以滲透壓力為主;滲透系數(shù)越大,庫(kù)水位升降過(guò)程中滑體前緣浸潤(rùn)線(xiàn)“上凸”或“反翹”現(xiàn)象越不明顯;庫(kù)水位漲落過(guò)程中,滑坡穩(wěn)定系數(shù)變化幅度及達(dá)到最值的時(shí)間總體與庫(kù)水位的升降速率呈正相關(guān)關(guān)系,即庫(kù)水位升降速度越快,滑坡穩(wěn)定系數(shù)達(dá)到最值歷時(shí)越短,其穩(wěn)定系數(shù)變化幅度越大;(8)相同滲透系數(shù)滑體不同的庫(kù)水位升降速率下其穩(wěn)定性的變化曲線(xiàn)具有一定的相似性;相同庫(kù)水位升降速率條件下,滑坡體滲透性越小,其穩(wěn)定性受庫(kù)水位升降影響越大;相同滲透系數(shù)滑體,庫(kù)水位升降至一定水位并保持長(zhǎng)期運(yùn)行,其滑體穩(wěn)定性回升(衰減)幅度與庫(kù)水位下降(上升)速率呈正相關(guān)關(guān)系。(9)庫(kù)水位波動(dòng)與降雨聯(lián)合作用下滑坡的穩(wěn)定性系數(shù)通常小于僅考慮庫(kù)水位波動(dòng)作用下滑坡穩(wěn)定性系數(shù),尤其是在水位快速下降與持續(xù)強(qiáng)降雨期間,其穩(wěn)定性系數(shù)出現(xiàn)大幅度降低。(10)藕塘滑坡在長(zhǎng)期自重應(yīng)力作用下主要沿著真傾角方向產(chǎn)生蠕動(dòng)變形,在滑體與穩(wěn)定山體之間形成明顯的速度高值區(qū),具有顯著的側(cè)向阻滑效應(yīng);借鑒前期治理經(jīng)驗(yàn),基于“預(yù)防為主,防治結(jié)合”原則,建議采用“滑坡后緣削方減載+前緣回填壓腳+格構(gòu)護(hù)坡+地表地下排水系統(tǒng)”綜合防治措施。
【學(xué)位授予單位】:長(zhǎng)安大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】:博士
【學(xué)位授予年份】:2016
【分類(lèi)號(hào)】:P642.22
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,本文編號(hào):1327741
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