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奉节县新址主城区复杂地质体成因机制研究及稳定性评价

王洁  
【摘要】:奉节新城于1984年开始选址,1991年选择老城下游5km的草堂一带进行了规划。后因地质问题复杂,风险大,第一次改址为老县城以东的宝塔坪一带,后因提出宝塔坪斜坡为“坠覆体”,1996年第二次改址,选定以老县城上游三马山为中心的长达13km的八片建筑区,形成“一个中心、八个基本点”的新城总体格局。目前主城区建设已基本完成,由于主城区坐落在一个巨大的复杂地质体之上。对于这个复杂地质体的成因机制、空间结构形态的认识,目前仍存有较大分歧。由此带来的场地稳定性及灾变风险等遗留问题,始终困扰着城市建设、经济开发及民生安全,已成为该地区涉及国民经济发展和人民生命安全的急需解决的重大环境科学问题。 本论文以奉节县新址主城区复杂地质体为研究对象,在充分收集及整理分析区域地质资料、前期勘查资料、前人研究成果的基础上,通过参与补充勘查钻探及地质测绘工作,阐明了该复杂地质体的结构特征、边界控制条件和成因机制。在此基础上建立合理的地质-力学模型,采用二维有限元数值模拟分析方法,首先对主要工况下的水库水位升降过程中的浸润线进行了岩体水力学数值模拟研究。然后进一步采用二维有限元数值分析和极限平衡计算,研究主城区复杂地质体在三峡库区蓄水和人类工程活动影响下的应力-应变特征及其整体、局部稳定性。论文取得的主要成果如下: (1)县城新址附近区域地质构造的形成与发展,受控于近南北向作用的压型应力场,地应力场的三向应力状态由初期的“潜在走滑型”转变为主体构造形成期的“潜在逆断型”。不存在形成张性断裂构造的地应力环境。 (2)主城区复杂地质体为一规模巨大的古滑坡堆积体-三马山滑坡,其成因机理为受三马山下部缓倾角软质岩层控制的“下部剪切蠕滑-上部拉裂-中部剪断”型滑坡。滑坡堆积体东侧以孙家沟为界,西侧前部以柏杨坪沟为界、中后部以聋子包沟为界,北侧后缘以三马山陡壁为界,南抵长江。堆积体前缘局部复活产生次级滑动,形成老房子滑坡、植物油厂滑坡和猴子石滑坡等三处小型滑塌体。 (3)三马山滑坡体渗流场的数值模拟显示,天然工况与暴雨工况下渗流场变化不大,暴雨对渗流场影响不大。水库水位升降对三马山滑坡体前缘渗流场及稳定性均有较大的影响。 (4)三马山滑坡体的应力、应变集中区主要分布于主滑带、次级滑带及库岸附近,滑坡体后缘局部出现较弱的拉张应力状态,次级滑坡的变形量大于主滑坡。滑坡体次级滑坡前缘应力、应变量随水库水位上升而增大,水位下降对应力场无明显影响,应变量稍有减小趋势。相对于水库水位的下降,水位上升对滑坡稳定性更为不利。 (5)根据极限平衡计算分析,三马山滑坡体在三峡水库水位变化过程中整体处于稳定状态,前缘局部变形岩体在水库蓄水及强降雨的长期作用下,存在发生破坏的可能性。


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