三峡库区万州区万州中学滑坡稳定性研究

来源 :中国地质大学(武汉) | 被引量 : 0次 | 上传用户:redhatping
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随着三峡水库建成蓄水后,库区的沿江的一些岸坡地段以及一些滑坡的灾害堆积体,特别是一些古滑坡的前缘堆积体,水库建成蓄水后特别是在175-145m之间调度时,这些地段的稳定状况将直接关系到当地居民生命财产的安全与否。万州中学滑坡就是一个典型的古滑坡前缘堆积体,其滑体稳定性将直接影响附近居民的生命财产安全。 水库蓄水与库岸斜坡之间的相互作用关系是研究水库库岸斜坡稳定问题的核心问题之一。本文在现场调研和资料收集的基础上,将三峡水库蓄水对岸坡的作用应用于滑坡稳定性研究中,从而详尽、真实地论证了万州中学滑坡及其库岸的稳定性,为万州区的建设提供了科学依据。 本论文在详细调查研究万州中学滑坡形成的地质环境条件、滑坡特征的基础上,通过采用多种勘察手段,从综合地质分析入手,深入系统地分析了该滑坡的形成机制、诱发因素、失稳机理。由于滑坡稳定性分析受多种因素所影响,单一的方法常具有一定的局限性,因此本文尝试将工程地质类比法及有限元法引入到滑坡稳定性分析中,以对滑坡稳定性的综合工程地质类比分析为基础,结合极限平衡法、有限单元法进一步对滑坡在库水位上升至和库水位骤降等不同工况条件下的稳定性及应力应变场分布特征进行了分析评价。分析结果表明,万州中学滑坡在水库的正常运行过程中整体基本上是稳定的,不会整体失稳下滑,局部形成的滑体在库水和暴雨的作用下可能发生错动。 本文利用数值模拟法对万州中学滑坡的渗流场与应力场耦合进行了模拟分析,结果如下: ①当水库从175m至145m开始泄水时,库水开始迅速补给,由于开始时刻坡体内浸润线滞后于库水位变动,坡面也很快的卸荷来自库水的静水压力,使的岩土体骨架有效应力增加,在渗透系数相对较小的浅层堆积层产生了超孔隙水压力。滑坡中部靠后的水平位移最大(方向为赣向滑坡前缘竺溪河方向)最大水平位移为2.8cm,位子滑体中后部的陡坡坡面处;从垂直位移等值线图来看,也是滑体中后部的垂直向下的位移量最大为2.6cm。塑性区较大,但整体仍处于稳定状态. ②当库水位下降时,若不存在强透水层,入渗速度变慢,滑坡体内地下水排出要很长一段时间,滑坡体内的水力坡度就增大,渗透力就大,不利于滑坡的稳定。相反当滑坡体底部存在强透水层时,滑坡体内的地下水很快排出,前缘和后缘水位几乎回步下降,水力坡度就变小,渗透力就减少,有利于滑坡的稳定。假设工况中,滑坡中部的水平位移最大(方向为朝向滑坡前缘竺溪河方向)最大水平位移为3.6cm,位于滑体中部的坡面处,较工况一位置下移;从垂直位移等值线图来看,也是滑体中后部的垂直向下的位移量最大为3.2cm。对比工况一,水平方向和垂直方向的位移量都有所增大。 ③在库水上升过程中,岸坡内地下水浸润线的变化主要集中在上层粘土中,下部砂卵石土中基本没有太大改变。由于粘土的渗透系数小,起到了一定的隔水作用。这表明,库水位上升时,岸坡地下水位并未随之而上升,具有一定的滞后时间。滑坡中部靠后的水平位移最大(方向为朝向滑坡前缘竺溪河方向)最大水平位移为2.2cm,位于滑体中后部的陡坡坡面处;从垂直位移等值线图来看,也是滑体中后部的垂直向下的位移量最大1.5 cm。由于蓄水过程中,浮托力增加,导致阻滑力减小,则顺坡向位移增大。 ④在相同的时刻,假设工况的孔隙水压力小于实际情况,在不存在强透水层时,滑坡体内的地下水上升很慢时间长,饱水速度慢,而存在强透水层时,滑坡体饱水很快。滑坡中部的水平位移最大(方向为朝向滑坡前缘竺溪河方向)最大水平位移为1.8cm,位于滑体中部的坡面处,较工况三位置下移;从垂直位移等值线图来看,也是滑体中后部的垂直向下的位移量最大为1.3cm。对比工况三,水平方向和垂直方向的位移量都有所减小,证明当库水位上升时,滑体内不存在强透水层时,反而对滑坡的稳定性有利。以岸坡的渗流场与应力场耦合的模拟结果为基础,分析了库水位涨落作用下岸坡的稳定性变化规律。发现随着库水上升,岸坡的稳定系数先升高后降低趋于稳定;随着库水位的下降,滑坡体的稳定性系数先降低,然后开始升高。万州中学滑坡下伏砂卵石层强透水层,这种结构对其稳定性有着很大的影响。当库水位下降时,滑坡体底部存在强透水层时,滑坡体内的地下水很快排出,前缘和后缘水位几乎同步下降,水力坡度就变小,渗透力就减少,有利于滑坡的稳定。当库水位上升时,滑坡前缘水位被淹没区的静水反压力,有利于滑坡的稳定,同时滑坡体内土体由非饱和变成饱和,丧失了由基质吸力带来的抗剪强度,不利于滑坡的稳定。对于该滑坡,库水位上升的过程中,有利因素的影响大,滑坡的稳定性有所提高,而强透水层的存在,使滑坡体快速饱水,不利于滑坡的稳定。
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