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地下水对滑坡的力学作用研究

谭超  
【摘要】: 近百年来世界范围内发生的灾难性崩滑地质灾害,约80%与灾害发生地所处极端气候条件或气候变异因素直接或间接相关,约55%与降暴雨直接有关,由长期持续强降雨或突发性特大暴雨诱发产生。本文旨在研究不同类型滑坡体地下水赋存条件及水文地质结构,分析影响滑坡体地下水渗流场动态变化,总结出滑坡体地下水埋藏、补给、运移及其渗流场变化。从以下几个方面研究: (1)通过全面收集国内外滑坡文献,对这些资料进行系统整理,总结出滑坡体内地下水的分类和特征、滑坡体内的地下水水文地质结构;论述滑坡体内、外集水补给条件以及对滑坡产生的影响作用以及滑坡体内地下水与岩土体之间的相互作用。 (2)依据滑坡中地下水动力特征及渗流场作用方式,将滑坡体地下水作用效应类型划分为静水压力效应、浮托力效应、渗透压力(或动水压力)效应、滑体充水增重效应和滑带土饱水软化效应,并扼要总结出各种效应下的地下水作用地质模型。 (3)推导滑坡地下水渗流基本理论,运用Darcy定律推导出地下水渗流基本方程,并给定其初始条件和边界条件;介绍了渗流场数值模拟的有限元基本理论、实施步骤及单元划分。 (4)根据滑坡体地下水补给、运移条件,将力学作用模式分为潜水含水层模式、承压含水层模式、潜水和承压含水层混合模式三种,并对各种模式进行力学作用效应分析;同时对各种模式选取相应的滑坡条块进行滑坡稳定性分析,比较其稳定性系数值的大小。 (5)以“潜水和承压含水层混合模式”的四川省宣汉县天台乡特大型滑坡为例子来进行地下水力学作用分析,并采用Visual MODFLOW软件对滑坡内地下水渗流场进行数值模拟、空间分析。通过模型分析可以知道,滑坡区地下水径流排泄主要流向滑坡前缘河谷和坡体上滑坡位移形成的渗水塘(滑坡拉陷槽),但是最终均流向前缘河谷的特征。滑坡区地下水渗流场随地形坡度而变化,越靠近河谷地下水位越低,地势越陡峭,地下水水力梯度越大。 (6)通过对四川省宣汉县天台乡特大型滑坡例子的渗流场数值模拟,研究在一次性最大降雨量为50mm、80mm、100mm、120mm、150mm、200mm情况下,随降雨补给量不断增加,滑坡体内的地下水位或承压水头均有不同程度的提高。 (7)以一次性最大降雨量为80mm为例,在模拟时间7~365天内,随着时间的增加,坡体内地下水位440~500m之间的地下水渗流场变化剧烈,与滑坡滑动面高程变化范围大体一致,说明降雨补给入渗地下水对滑动面的地下水影响明显,滑坡区地下水水头值在滑坡发生强烈滑移区内变化幅度较大。


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