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研究库岸堆积层滑坡的特性,并对其进行预测预报研究是当前大型水利水电工程地质灾害防治的一个重要方面。滑坡预测预报的基础是滑坡的形成机理,核心是预报方法与预报判据。目前国内外学者提出了多种滑坡灾害预测预报的理论模型和方法,并且也确实有预报成功的实例,但是由于滑坡变形演化过程的复杂性、随机性和不确定性,以及这些理论和方法的适用局限性,预测效果不甚理想。要想做到准确预测预报,必须基于滑坡形成演化过程建立具有针对性和适用性的滑坡预测判据与方法。因此,开展库岸堆积层滑坡演化过程研究,研究不同演化阶段的特征判据及预测方法,建立滑坡演化过程预测模型,不仪可以从更深层次上认识滑坡形成机理,而且对库岸滑坡的稳定性研究和防治具有十分重要的理论意义。
本论文以三峡库区巴东县黄土坡滑坡临江Ⅰ号崩滑体为研究对象,以饱和-非饱和渗流理论指导,分别从滑坡的变形特征、水库蓄水和降雨作用下滑坡演化过程数值模拟研究、滑坡的时空演化规律和滑坡预报判据研究四个方面的国内外研究现状进行了总结和阐述,针对现有研究现状和存在的不足,提出了论文的研究目的、内容和思路,并取得了以下初步成果:
(1)临江Ⅰ号崩滑体的变形特征分析。根据临江Ⅰ号崩滑体监测成果分析可知,临江Ⅰ号崩滑体地表与深部变形均较明显,同时在平面上有较明显的分区性,即前缘地带变形速率最大,中部变形速率次之,后部及侧缘变形速率较小;多年平均变形速率,地表为0.64～2.90mm/月,深部位移速率为0.88～2.04mm/月,总体上地表变形速率大于深部位移;但两者变形与时间的对应关系基本一致,即出现峰值的两个时段,地表与深部是一致的。本区内的深部位移以顺主滑带变形为主,但也有部分测斜孔显示,顺次级滑带亦有显著变形。结合地表变形裂缝调查综合判断,临江Ⅰ号崩滑体有整体变形迹象。
(2)临江Ⅰ号崩滑体演化过程数值分析。通过滑坡渗流场分析库水位升降时不同时刻浸润线的分布特征,发现库水位上升过程中地下水浸润线在坡面一定范围内出现“倒流”现象,浸润线呈“凹”形;库水位下降时地下水浸润线在坡面一定范围内出现“顺流”现象,浸润线呈“凸”形。浸润线的变化一般滞后于库水位的变化,同一库水位时,浸润线因水库运行状态不同而形状不同。库水位对浸润线的影响随着距库水位距离的增加而减小。在考虑基质吸力的条件下,选用Janbu法计算库水位和降雨联动作用下临江Ⅰ号崩滑体稳定性系数的演化过程。研究发现:库水位上升过程中稳定性系数呈上升趋势,库水位在某一水位稳定运行时稳定性系数逐渐下降,库水位下降时稳定性系数迅速下降,降雨对临江Ⅰ号崩滑体的稳定性系数影响不大。
(3)临江Ⅰ号崩滑体变形时空演化规律研究。滑坡时空演化规律是指通过对滑坡演化信息分析,而总结出的滑坡在不同的演化阶段所产生的变形在空间上呈现出一定的规律性,可分为时间演化规律和空间演化规律。时间演化规律分析:分别选取滑坡前缘、中部和后缘代表性监测点的累计位移与月降雨量和库水位之间的关系分析可知:当水位由135m上升至139m时,滑坡前缘和中部均出现了较快的变形。滑坡后缘受库水位影响较小,主要受降雨的影响。2007年2月-6月是滑坡变形的高峰时段,通过对滑坡变形曲线和外界影响因素相关性分析认为,此时段的变形受到库水位下降和汛期降雨的双重影响。
空间演化规律分析:根据合位移矢量特征和裂缝分布特征进行分析,可以得出滑坡的空间分布特征,将临江Ⅰ号崩滑体划分为强烈变形区、中等变形区和微变形区三个区。根据滑坡不同部位不同深度的变形曲线,可以得出:深部位移量也有分区性,前缘地带深部位移最大,为2.04mm/月,中部次之,为1.28～1.93mm/月,侧缘较小,仅0.88mm/月。深部位移随滑坡高程的升高而逐渐降低,说明滑坡有牵引式变形特征。本区内的深部位移以顺主滑带变形为主,但顺次级滑带亦有显著变形。结合地表变形裂缝调查综合判断,临江Ⅰ号崩滑体目前有牵引式滑动整体运动的特征。
(4)临江Ⅰ号崩滑体预报判据研究。在数值模拟分析的基础上,以强度折减法的思想为指导,考虑库水位和降雨的联合作用,将临江Ⅰ号崩滑体在库水从175m降至145m时加50年一遇暴雨的工况进行滑体抗剪强度参数进行折减,得出不同折减系数下滑坡体上位移跟踪点的水平向位移,寻求位移突变点,突变点处的位移即为该滑坡的位移判据。该滑坡监测点G2在折减系数为1.15时位移发生突变,此时对应于该折减系数的水平向位移值为412.2mm,凶此可以确定临江Ⅰ号崩滑体该区域的位移量判据为412.2mm。当滑坡体该部位的位移监测值达到412.2mm可以判定滑坡在该区域会出现局部失稳,此时临江Ⅰ号崩滑体的剪切塑性区贯通率为90％。由前述稳定性分析可知,当库水位以3m/d的速率下降时临江Ⅰ号崩滑处于临界失稳状态。故临江Ⅰ号崩滑体条件判据为库水位以3m/d的速度下降。