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水库型滑坡水动力加卸载效应及稳定性演化规律研究

郭媛媛  
【摘要】:三峡库区地表起伏、地形高低悬殊、地貌复杂多样,是水库型滑坡地质灾害爆发的高频地带。其中,多数滑坡灾害源于坡内地下水位受坡外库水位升降影响产生的动态变化导致坡体渗流场和应力场失去现有平衡,继而对边坡的安全稳定产生威胁。因此,研究掌握水库型滑坡在库水位涨落条件下的失稳破坏机理和稳定性演化趋势是国内外工程地质等相关领域学者广泛关注的课题,也是三峡库区滑坡灾害预防治理方面亟待解决的问题。本文以三峡库区典型堆积层滑坡-八字门滑坡为主要研究对象,根据渗流基本原理研究了滑坡岩土体渗透系数k与库水位升降速率v对边坡稳定性的影响规律。同时运用Geostudio有限元模拟软件深入分析了不同k/v工况下边坡渗流场、应力场、位移场及稳定性的演化规律。在此基础上,运用加卸载位移响应比理论,以库水位变化作为水库型堆积层滑坡加卸载动力参数,以位移变化作为其加卸载响应参数,以此建立了加卸载位移响应比模型,并结合八字门滑坡库水位与监测点位移变形量的实际监测数据,研究了滑坡加卸载位移响应比参数的变化规律及其与稳定性系数的关系。通过上述分析研究,得到了以下的认识:(1)浸润线的分布与k、v因素有关,故可通过分析各土条受力情况确定k、v与下滑力之间的关系。因此,可将渗透系数与库水位升降速率的耦合参数k/v作为滑坡渗流稳定的主要影响参数。(2)靠椅形、直线形、折线形、弧线形四类滑面形态滑坡,在库水位升降过程中,当k/v1时,坡内浸润线呈凹凸状,渗流场类型为内排或外排型;当k/v1时,坡内浸润线走势平缓,渗流场类型为准同步型。(3)采用Geostudio有限元模拟软件分析了不同k/v工况下坡内最小有效应力、X方向、Y方向以及XY方向的位移变形量和稳定性系数随库水位升降的变化趋势,确定了滑坡内部应力场、位移场及稳定性的演化规律,并划分了各类滑面形态滑坡在库水位升降作用下的加卸载区间。(4)以湖北省秭归县八字门滑坡为实例,运用加卸载位移响应比评价模型,对该滑坡关键部位监测点ZG110与ZG111进行了加卸载位移响应比的计算,通过与Geostudio有限元软件模拟的边坡稳定性系数进行对比分析,明确了该滑坡关键部位加卸载位移响应比参数与其稳定性系数存在严格的负相关关系,即当加卸载位移响应比等于1时,其对应的边坡稳定性系数偏大,表明边坡处于小变形的稳定阶段;当边坡加卸载位移响应比大于1,且远离1越多时,其对应的稳定性系数越小。


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