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《中国地质大学》 2011年
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水土耦合作用下的库岸滑坡时变可靠度模型研究

常波  
【摘要】:三峡工程是目前世界上最大的水利枢纽工程,库区已发现规模较大的滑坡、崩塌体近2500处,不稳定库岸约500km。由于位于典型的多雨和暴雨区,基于防洪和发电的目的,在水库运行条件下,库水位将出现30m(145m~175m)左右的周期性波动。在库水位周期涨落条件下,岸坡稳定性将受到巨大影响,古滑坡有可能产生复活导致大规模滑坡的产生,恶劣的地质环境下也有可能产生大量新生滑坡;同时库水位的长期周期性变动必将引起地下水位的长期周期性波动,导致滑坡体渗流场,地下水何及岩土体物理力学性质的变化,从而影响滑坡的稳定性;滑坡岩土体特别是滑带土物理力学性质的变化对滑坡的稳定性起到了至关重要的控制作用。因此,基于水土耦合理论分析库水位正常波动情况下滑坡时变可靠度模型十分必要,这将为滑坡灾害长期风险预测与控制提供研究基础,并为三峡水库库岸滑坡防灾减灾提供依据。 本论文以长江三峡库区巴东黄土坡临江Ⅱ号崩滑体为分析对象,以水土相互作用理论、饱和-非饱和渗流理论及强度准则为指导,采用理论分析与室内试验相结合的方法,研究库水位周期性波动对滑坡稳定性的影响,并通过有限元方法建立滑坡随机时变可靠度模型,评价了滑坡的整体及局部可靠度,所作具体工作如下: (1)收集资料现场调查:选取三峡库区黄土坡临江Ⅱ号崩滑体为研究对象,全面收集相关地质资料(地形地貌,地质构造,地层岩性,水文地质条件),各阶段的勘察资料,岩土体物理力学性质试验资料,地下水位监测资料,崩滑体的变形监测资料等;并在2009年12月和2010年9月去现场调查取样,对黄土坡滑坡整体有了更深刻的认识。 (2)非饱和土土水特征试验:为研究巴东黄土坡崩滑堆积体的持水特性及渗透特性,选取临江Ⅱ号崩滑堆积体的滑带土及滑体土作为试验对象,按其天然状态配置成重塑样,进行了滑带土和滑体土的土水特征试验得到了其土水特征曲线,对其规律进行了分析;并分别对其饱和试样做了变水头渗透试验,得到其饱和渗透系数。然后根据土水特征曲线中的干燥曲线以及饱和渗透系数,计算出基质吸力与渗透系数的函数关系。 (3)滑带土蠕变试验:在临江Ⅱ号崩滑堆积体滑带土一系列常规试验分析的基础上,对滑带土做了不同围压(200kPa,300kPa,400kPa)条件下的三轴固结不排水蠕变试验,建立了滑带土的应力-应变-时间的函数关系并计算出滑带土的长期抗剪强度指标。 (4)水土耦合瞬态分析:在滑带土及滑体土水特征曲线及渗透系数函数的基础上,建立了临江Ⅱ号崩滑堆积体渗流场计算模型,模拟实际库水位运行状态条件下不同时刻对滑坡渗流场及地下水位的分布特征的影响。 (5)滑坡稳定性分析:基于非饱和土的强度准则,并在不同库水位条件下所对应的滑坡渗流场的基础上,计算了不同库水位条件下滑坡稳定性系数的变化趋势。 (6)滑坡破坏概率分析:采用有限元方法建立滑坡随机时变可靠度模型,对不同库水位条件下滑坡整体可靠度进行了分析,同时对滑坡局部可靠度进行了评估。 对黄土坡临江Ⅱ号崩滑体地质资料,室内试验数据分析,滑坡地质模型建立,数值模拟综合分析的基础上,得到以下结论: (1)黄土坡滑坡是在一定的地质环境条件及外动力因素影响下发生并经过长期地质历史发展演化的产物,是一个多期次,多个堆积崩滑体组成的大型复合变形体,具有多层叠置、结构复杂、厚度大等特点。 (2)黄土坡临江Ⅱ号崩滑体滑带土按天然含水率、天然密度配置成重塑样,在200kPa,300kPa,400kPa围压下分别做三轴固结不排水蠕变试验,得到了滑带土的长期强度:粘聚力C∞=16.70kPa,内摩擦角φ∞=12.46°。 (3)通过滑坡渗流场模型研究库水位升降时不同时刻浸润线的分布特征,发现库水位上升期间,浸润线呈下凹状,库水位下降期间浸润线呈上凸状;浸润线的变化一般滞后于库水位的变化;同一库水何时,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。同时发现库水位之下的观测点的孔隙水压力与库水位变动一致,只在库水位两次经过该观测点时孔隙水压力有变化;水位之上观测点的孔隙水压力受距离水位面距离的影响。 (4)按三峡水库蓄水后的实际运营状态分析临江Ⅱ号崩滑体的稳定性及可靠度发现:在库水位上升过程中,滑坡稳定性系数都明显增大,破坏概率逐渐减小;库水位下降过程中,滑坡稳定性系数先减小后增大,破坏概率先增大后减小;库水位不变的情况下,175m水位时滑坡稳定性系数逐渐减小,破坏概率逐渐增大,145m水位时滑坡稳定性系数逐渐增大,破坏概率逐渐减小。如果水位保持不变的时间够长,滑坡稳定性系数将趋于一个稳定值,同一库水位,库水位上升时滑坡稳定性系数大于库水位下降时的滑坡稳定性系数。滑坡的稳定性系数和可靠度计算结果一致。同时发现考虑基质吸力时滑坡稳定性系数比不考虑基质吸力时增大3%左右。 (5)依据勘察资料所提供的滑动带位置评价黄土坡临江Ⅱ号崩滑体可靠度在库水位正常运行状态条件下处于低危险和中等危险两种状态,滑坡整体基本稳定;但这并不代表滑坡任何区域都处于稳定状态,在综合稳定性及可靠度分析的基础上在滑坡处于最危险时刻搜出最危险区域,发现滑面出现在滑坡前缘,剪出口位于库水位线以下,并处于高危险状态(没有考虑现有的支护措施)。
【学位授予单位】:中国地质大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2011
【分类号】:P642.22

【参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 郑孝玉,曹炳兰;滑坡时间预报的实验研究[J];长春科技大学学报;2000年02期
2 汪发武;高速滑坡形成机制:土粒子破碎导致超孔隙水压力的产生[J];长春科技大学学报;2001年01期
3 邓清禄,王学平;斜坡深层岩石蠕变与黄土坡滑坡[J];长春科技大学学报;1999年01期
4 汪斌;朱杰兵;唐辉明;项伟;;黄土坡滑坡滑带土的蠕变特性研究[J];长江科学院院报;2008年01期
5 蔡永胜,郑建芳;长江三峡库区巴东县黄土坡滑坡稳态分析及防滑措施[J];东南大学学报(自然科学版);2001年05期
6 邓清禄,王学平;黄土坡滑坡的发育历史:坠覆-滑坡-改造[J];地球科学;2000年01期
7 沈照理,王焰新;水-岩相互作用研究的回顾与展望[J];地球科学;2002年02期
8 唐辉明,马淑芝,刘佑荣,贾洪彪;三峡工程库区巴东县赵树岭滑坡稳定性与防治对策研究[J];地球科学;2002年05期
9 项伟;崔德山;刘莉;;离子土固化剂加固滑坡滑带土的试验研究[J];地球科学(中国地质大学学报);2007年03期
10 陈松;陈国金;徐光黎;;黄土坡滑坡形成与变形的地质过程机制[J];地球科学(中国地质大学学报);2008年03期
【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 娄世飞;于远忠;;某白灰厂滑坡变形机制研究[J];四川建筑科学研究;2006年02期
2 刘翠然;王丽;高轲;;黄河大堤非饱和土边坡稳定性分析[J];四川建筑科学研究;2010年05期
3 童彬;李真;;土壤固化剂研究进展[J];合肥师范学院学报;2009年03期
4 谭晓慧;平面滑动边坡的可靠度计算及敏感性分析[J];安徽地质;2001年01期
5 赵欣,赵雯;边坡稳定可靠度分析[J];安徽建筑;2004年04期
6 党光德;;土石坝洪水漫顶模糊风险分析[J];安徽农学通报(上半月刊);2012年11期
7 申健;尚衍强;徐大伟;;滑坡灾害与植被的相互关系探讨[J];安徽农业科学;2008年12期
8 王梅娟;蔡涛;胡韶华;马丽征;莫爱勰;杜晓民;吕国华;祁建刚;李科;李作萍;;卢氏县地质灾害滑坡预报模型研究[J];安徽农业科学;2010年21期
9 张蕾;傅瓦利;张治伟;谭波;王晓阳;;三峡库区小江流域消落带不同坡地类型土壤磷分布特征初探[J];安徽农业科学;2011年01期
10 廖彩凤,周顺华;浅埋暗挖地铁车站合理埋深探讨[J];地下空间;1999年02期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 霍光杰;冯全洲;褚加计;陈广东;;汛期地质灾害预报预警系统关键技术方法探讨[A];河南省地质调查与研究通报2007年卷(上册)[C];2007年
2 程心恕;邹盛堂;;基于非线性有限元的路堤稳定可靠性分析[A];第十届全国结构工程学术会议论文集第Ⅱ卷[C];2001年
3 马崇武;刘忠玉;;降雨入渗时无限边坡的水平位移与稳定性分析[A];第九届全国岩土力学数值分析与解析方法讨论会论文集[C];2007年
4 赵延林;安伟光;;复合土钉支护基坑内部整体稳定可靠性分析[A];中国计算力学大会'2010(CCCM2010)暨第八届南方计算力学学术会议(SCCM8)论文集[C];2010年
5 廖秋林;李晓;李守定;侯哲生;;水岩作用对川藏公路102滑坡形成与演化的影响[A];中国科学院地质与地球物理研究所二○○三学术论文汇编·第三卷(地球环境·工程地质与灾害)[C];2003年
6 油新华;何刚;李晓;;土石混合体边坡的细观处理技术[A];中国科学院地质与地球物理研究所二○○三学术论文汇编·第三卷(地球环境·工程地质与灾害)[C];2003年
7 王立朝;胡瑞林;张作辰;张鸿儒;;黄土坡滑坡区临江崩滑体塌岸预测与防治[A];中国科学院地质与地球物理研究所二○○三学术论文汇编·第三卷(地球环境·工程地质与灾害)[C];2003年
8 许领;戴福初;闵弘;;黄土滑坡研究现状与设想[A];中国科学院地质与地球物理研究所2008学术论文汇编[C];2009年
9 陈清山;;闽侯县白沙镇大湖乡珍山村滑坡产生的原因及防治措施[A];福建省水土保持学会2006年学术年会论文集[C];2006年
10 谢守益;许兵;张年学;楼向东;;地震诱发下黄腊石滑坡的概率分析[A];第五届全国工程地质大会文集[C];1996年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 赵同彬;深部岩石蠕变特性试验及锚固围岩变形机理研究[D];山东科技大学;2009年
2 胡光海;东海陆坡海底滑坡识别及致滑因素影响研究[D];中国海洋大学;2010年
3 赵彦旭;压实黄土增湿变形的非饱和土力学研究[D];兰州大学;2010年
4 邓华锋;库水变幅带水—岩作用机理和作用效应研究[D];武汉大学;2010年
5 赵伟;东营凹陷古近系沙四上亚段滩坝砂体固体—流体相互作用与有效储层预测[D];中国地质大学(北京);2011年
6 张保建;鲁西北地区地下热水的水文地球化学特征及形成条件研究[D];中国地质大学(北京);2011年
7 李军霞;西藏隆子县滑坡灾害形成机理及非线性预测研究[D];吉林大学;2011年
8 刘钦;炭质页岩隧道软弱破碎围岩大变形机理与控制对策及其应用研究[D];山东大学;2011年
9 方薇;残积层红黏土路堑边坡稳定性分析方法研究[D];中南大学;2011年
10 周斌;湘西红砂岩顺层边坡稳定可靠度分析和风险评估[D];中南大学;2010年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 吕海波;岩石三维内部裂隙扩展过程的数值模拟研究[D];山东科技大学;2010年
2 张伟杰;基于渗流—应力耦合作用的裂隙型底板突水机理及危险性预测研究[D];山东科技大学;2010年
3 白羽;海州露天矿边坡残煤自燃诱发滑坡的数值模拟研究[D];辽宁工程技术大学;2009年
4 邝奋标;进港路软基路堤施工变形机理与处治技术[D];长沙理工大学;2010年
5 贺拿;矸石山边坡稳定性分析及治理研究[D];河南理工大学;2010年
6 许豪;南宁非饱和膨胀土流变特性试验研究[D];湖南工业大学;2010年
7 李建华;降雨条件下膨胀土与土钉支护结构相互作用研究[D];湖南工业大学;2010年
8 高亮;浅埋及软弱破碎围岩条件下大跨度隧道施工关键技术研究[D];北京交通大学;2011年
9 杨玉婷;水泥加固红土的力学特性及神经网络模型研究[D];昆明理工大学;2010年
10 刘华磊;丁家坟滑坡失稳机制及变形预测研究[D];昆明理工大学;2010年
【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 朱可善,张建华;山区城市化可持续发展地质环境问题初探[J];地下空间;1999年04期
2 仵彦卿;地下水与地质灾害[J];地下空间;1999年04期
3 刘晓敏,赵慧丽,王连俊;非饱和粉质粘土的土水特性试验研究[J];地下空间;2001年S1期
4 汪发武;高速滑坡形成机制:土粒子破碎导致超孔隙水压力的产生[J];长春科技大学学报;2001年01期
5 邓清禄,王学平;斜坡深层岩石蠕变与黄土坡滑坡[J];长春科技大学学报;1999年01期
6 周欣华,饶锡保;大岩淌滑坡稳定性研究[J];长江科学院院报;2000年02期
7 马水山,李迪,张保军,钟式范;茅坪滑坡体位移特征及其发展趋势预测[J];长江科学院院报;1994年03期
8 张家发;三维饱和非饱和稳定非稳定渗流场的有限元模拟[J];长江科学院院报;1997年03期
9 郑颖人,时卫民,唐伯明;重庆三峡库区滑坡勘察工作中的一些问题[J];重庆建筑;2003年01期
10 陈克望;边坡稳定性按可靠度理论的计算机检算[J];长沙铁道学院学报;1994年04期
中国重要会议论文全文数据库 前1条
1 聂德新;张咸恭;;天然地应力及渗流环境下软弱层带工程特性研究[A];第六届全国工程地质大会论文集[C];2000年
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中国期刊全文数据库 前10条
1 陈海洋;虞钢箭;张桂坪;;三峡库区巴东型滑坡典型滑带微观结构与物理力学特征研究[J];资源环境与工程;2007年02期
2 彭正华;焦向阳;石长柏;郑俊杰;;注浆法处理黄土坡滑坡临江崩滑堆积体深层滑移[J];华中科技大学学报(城市科学版);2006年S1期
3 严春杰;唐辉明;陈洁渝;孙云志;;三峡库区典型滑坡滑带土微结构和物质组分研究[J];岩土力学;2002年S1期
4 陈松;徐光黎;陈国金;吴雪婷;;三峡库区黄土坡滑坡滑带工程地质特征研究[J];岩土力学;2009年10期
5 李瑞娥;徐郝明;王娟娟;;黄土滑坡滑带土的特点——以天水椒树湾滑坡为例[J];煤田地质与勘探;2009年01期
6 高延超;张玉莹;;用有限差分法反算滑带土残余强度的实例分析[J];路基工程;2009年06期
7 周东,王有跃,鲜文凯;滑坡灾害防治工程中应注意的几个问题[J];地质灾害与环境保护;2000年02期
8 李向国;;滑带土抗剪强度参数的确定[J];西部探矿工程;2010年02期
9 许强,黄润秋,程谦恭,丁秀美,李东山,李彦荣;三峡库区泄滩滑坡滑带土特征研究[J];工程地质学报;2003年04期
10 刘彬;聂德新;李树武;;澜沧江巴丁滑坡的稳定性分析[J];水土保持研究;2006年06期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 刘祥友;刘成渝;李玉生;官泽鸿;;滑坡滑带土残余内摩擦角预测模型研究[A];第四届全国工程地质大会论文选集(二)[C];1992年
2 王立朝;胡瑞林;张作辰;张鸿儒;;黄土坡滑坡区临江崩滑体塌岸预测与防治[A];中国科学院地质与地球物理研究所二○○三学术论文汇编·第三卷(地球环境·工程地质与灾害)[C];2003年
3 文宝萍;陈海洋;朱明忠;;基于伊利石结晶度的大型深层滑坡活动模式分析[A];第八届全国工程地质大会论文集[C];2008年
4 林锋;丁秀美;杨松;;滑带土强度对水的敏感性直剪试验研究[A];第八次全国岩石力学与工程学术大会论文集[C];2004年
5 黄敏;刘小丽;李白;;滑带土残余抗剪强度与再生抗剪强度的关系探讨[A];2011年全国工程地质学术年会论文集[C];2011年
6 吴永锋;;对滑带力学参数的若干探讨[A];新世纪岩石力学与工程的开拓和发展——中国岩石力学与工程学会第六次学术大会论文集[C];2000年
7 王恭先;;滑坡防治中两个关键技术的研究[A];海峡两岸土力学及基础工程地工技术学术研讨会论文集[C];1994年
8 张国明;曹曦;李树武;;茨姑滑坡滑带土参数选择及稳定性研究[A];中国水力发电工程学会第四届地质及勘探专业委员会第二次学术交流会论文集[C];2010年
9 戴一鸣;;福建某水库库岸加固工程导致库岸滑坡的原因分析[A];全国岩土与工程学术大会论文集(上册)[C];2003年
10 胡新丽;刘佑荣;唐辉明;;巴东县新城址黄土坡滑坡前缘斜坡稳定性分区与治理[A];第六届全国工程地质大会论文集[C];2000年
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1 记者 沈祥辉 谭举先 曾冰;省长李鸿忠专题调研黄土坡滑坡整体避险搬迁并现场办公[N];恩施日报;2009年
2 记者 曾冰 通讯员 涂启亮;研究黄土坡滑坡整体避险搬迁[N];恩施日报;2009年
3 见习记者 边文海 通讯员 黄华;巴东黄土坡滑坡避险搬迁首批安置房分配[N];恩施日报;2011年
4 晏丽;黄土坡滑坡治理稳步推进[N];中国国土资源报;2002年
5 涂启亮 邓明早;巴东将建黄土坡滑坡野外试验场[N];中国矿业报;2009年
6 记者 曾冰 通讯员 许武才;巴东合力攻坚[N];恩施日报;2010年
7 记者 曾冰 通讯员 边文海 向家书;黄土坡滑坡整体避险搬迁实施规划通过评审[N];恩施日报;2010年
8 记者 田代明 通讯员 许武才 赵文星;为了两万居民的期盼[N];恩施日报;2010年
9 记者 谭举先;打造湖北“小重庆”[N];恩施日报;2011年
10 记者 谭举先 通讯员 郑远柱;确保搬迁工程“零腐败”[N];恩施日报;2010年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 王菁莪;黄土坡滑坡滑带土的结构特征与水—力相互作用性质研究[D];中国地质大学;2012年
2 邓宏艳;大型水电工程区库岸滑坡形成机理与水作用影响研究[D];西南交通大学;2011年
3 李远耀;三峡库区渐进式库岸滑坡的预测预报研究[D];中国地质大学;2010年
4 卿笃干;五强溪库岸滑坡稳定性特征与信息系统研究[D];中南大学;2011年
5 江洎洧;频发微震作用下三峡库首段典型滑坡变形机制及动力响应研究[D];中国地质大学;2012年
6 徐平;三峡库区涉水滑坡体稳定性的可靠度研究[D];长安大学;2011年
7 李华斌;滑坡滑带土微结构的定量研究及其应用[D];中国地质科学院;1992年
8 朱志刚;北京双大路碎裂岩质滑坡灾变机理及控制技术[D];中国地质大学(北京);2012年
9 徐海清;离子土固化剂加固滑带土研究[D];中国地质大学;2008年
10 吴剑;滑带剪切过程的离散元模拟研究[D];中国科学院研究生院(武汉岩土力学研究所);2007年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 常波;水土耦合作用下的库岸滑坡时变可靠度模型研究[D];中国地质大学;2011年
2 杨金;巴东县城黄土坡滑坡库水与降雨联合作用复活机理[D];中国地质大学;2012年
3 李晓;滑带土组成特征及其成因意义[D];兰州大学;2010年
4 周永昆;滑带土的力学行为特性试验研究[D];重庆大学;2010年
5 宋丙辉;滑坡滑带土工程特性试验研究[D];兰州大学;2012年
6 陈腾腾;滑带土残余强度的试验研究[D];暨南大学;2012年
7 胡显明;不同剪切速率下碎石土滑坡滑带土残余强度特性研究[D];中国地质大学;2012年
8 张妮;泄流坡滑坡滑带土地球化学与微观结构特征[D];兰州大学;2012年
9 翟国军;中江冯店垮梁子滑坡基本特征与变形机理研究[D];成都理工大学;2011年
10 鲁涛;范家坪、白水河滑坡形成机理及后期演化趋势预测[D];三峡大学;2012年
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