降雨诱发堆积层滑坡加卸载响应比规律的物理模型试验及其破坏机理研究 ——以长江三峡库区堆积层滑坡为研究基础

论文摘要

堆积层滑坡是三峡库区的主要地质灾害,在库区滑坡中占64%,且绝大多数是由降雨或地下水位的变化而引起的,因此搞清楚降雨诱发堆积层滑坡的破坏机理,并能结合滑坡预测与预报理论对堆积层滑坡进行有效的预测预报具有重要意义。本文以三峡库区堆积层滑坡为研究对象,结合国家自然科学基金资助项目“水诱发堆积层滑坡的加卸载响应比参数与位移动力学预测(40672182)”,在对三峡库区堆积层滑坡系统调查和研究基础上,通过室内模型试验,研究了降雨诱发堆积层滑坡的破坏机理,并分析了降雨诱发堆积层滑坡的加卸载响应比规律性及其与稳定性的关系,获得了以下认识:1.系统调查和研究了三峡库区堆积层滑坡的形态要素和地质条件及其坡体堆积层物质构成特征,对三峡库区堆积层的进行了分段研究,分析了堆积层滑坡的基本特征和动力学特征。2.探讨了将地下水位变化作为该类滑坡的加卸载动力参数的可行性,确定了该类滑坡的加卸载参数、加卸载响应参数及加卸载响应比,建立以地下水位为加卸载手段的加卸载响应比预测模型。3.推导了降雨诱发堆积层滑坡物理模型试验的相似参数,建立了堆积层滑坡物理模型,利用室内大型滑坡模型试验设备,进行了不同降雨条件作用下的堆积层边坡破坏试验,分析了降雨诱发堆积层边坡破坏过程中地下水位变化和边坡变形特征。4.降雨作用下堆积层边坡破坏的主要机理是,雨水的入渗和地下水的排泄,发育了边坡内部的渗流通道和排泄通道,同时改变了边坡内部物质构成,使得坡体前缘的细颗粒增多,不利于地下水的排泄。位移的变形,使得边坡产生裂缝,加剧了雨水的入渗,因此在降雨强度大时,前缘的地下水位急速上升,来不及排泄,极大地降低了边坡的稳定性,造成边坡前缘首先破坏,导致整个边坡破坏。5.结合降雨诱发堆积层边坡的破坏机理,分析了以地下水位为加卸载手段和位移变化为响应特征的加卸载响应比参数与边坡稳定性的相关系,得出地下水位是改变边坡的稳定性的动因,位移是反映边坡稳定性演变的外在表现,结合二者建立的加卸载响应比能能够有效的反映边坡的稳定性状态。6.堆积层边坡破坏过程中的加卸载响应比是随着边坡的稳定性降低而逐渐增大的,边坡愈不稳定,其加卸载响应比愈大,在边坡稳定时,其加卸载响应比在1左右,当边坡失稳破坏时,其加卸载响应比会发生突变,远大于1。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 问题的提出
• 1.2 研究意义
• 1.3 滑坡破坏机理物理模型试验和滑坡时间预测预报国内外研究现状
• 1.4 存在的问题和不足
• 1.5 论文研究内容
• 1.6 论文创新之处
• 1.7 论文技术路线
• 第二章 三峡库区堆积层滑坡基本要素及其位移动力学特征
• 2.1 堆积层滑坡的形态要素
• 2.2 堆积层滑坡形成的地质条件
• 2.3 三峡库区堆积层滑坡坡体堆积层特征
• 2.3.1 三峡库区堆积层滑坡坡体堆积层特征
• 2.3.2 三峡库区堆积层滑坡分布特征
• 2.4 堆积层滑坡的基本特征
• 2.4.1 坡体组成特征
• 2.4.2 滑移面特征
• 2.4.3 地下水作用特征
• 2.4.4 岩相构成特点
• 2.4.5 解体“碎屑流”特征
• 2.4.6 剪出口特征
• 2.4.7 张裂缝特征
• 2.5 堆积层滑坡动力学特征
• 第三章 地下水在堆积层滑坡加卸载响应比预测方法中的应用
• 3.1 加卸载响应比理论的基本原理及应用情况
• 3.1.1 加卸载响应比理论的基本原理
• 3.1.2 加卸载响应比理论在滑坡预报领域的应用
• 3.2 堆积层滑坡地下水在加卸载响应比预测方法中的应用
• 3.2.1 堆积层滑坡加卸载响应比参数的选择及依据
• 3.2.2 地下水动力加卸载方法及适用性分析
• 3.2.3 堆积层滑坡位移动力学加卸载响应比的确定方法
• 3.2.4 堆积层滑坡位移动力学加卸载响应比加卸载区段的确定
• 3.3 堆积层滑坡地下水加卸载响应比预测模型及其失稳判据
• 3.3.1 边坡地下水加载卸载响应比预测模型
• 3.3.2 堆积层滑坡地下水加卸载响应比失稳判据
• 3.4 地下水位在确定堆积层滑坡加卸载响应比的作用与意义
• 3.5 地下水位作为堆积层滑坡加卸载动力因素特点
• 第四章 模型试验基本原理和降雨诱发滑坡模型试验相似判据
• 4.1 物理模型试验的相似理论
• 4.1.1 几何相似
• 4.1.2 物理现象的相似
• 4.1.3 初始状态相似
• 4.1.4 相似三定理
• 4.2 相似定理的局限性
• 4.3 量纲分析
• 4.4 降雨诱发堆积层滑坡模型试验相似判据
• 4.4.1 弹性饱和土相似判据
• 4.4.2 弹塑性非饱和土相似判据
• 第五章 降雨诱发堆积层滑坡模型试验及其破坏机理
• 5.1 滑坡模型试验设备
• 5.2 物理模型试验的量测方法
• 5.2.1 人工降雨控制系统
• 5.2.2 多物理量测试系统
• 5.3 试验方案
• 5.3.1 试验模型尺寸的制定
• 5.3.2 试验土料选取
• 5.3.3 试验土料基本参数确定
• 5.3.4 试验前的处理
• 5.3.5 土料的配制和装填
• 5.3.6 物理量量测点布置
• 5.3.7 试验内容
• 5.4 降雨作用下堆积层边坡模型体孔隙水压力变化情况
• 5.5 降雨作用下堆积层边坡模型体位移变化情况
• 5.6 堆积层边坡降雨过程中物理力学性质和结构组成变化
• 5.7 降雨条件下堆积层边坡破坏机理
• 第六章 降雨诱发堆积层滑坡加卸载响应比规律及其与稳定性关系分析
• 6.1 堆积层边坡破坏过程中其稳定性的演变分析
• 6.2 堆积层边坡演变破坏过程中动力作用分析
• 6.2.1 堆积层边坡位移量的基本构成
• 6.2.2 堆积层边坡破坏动力作用分析
• 6.3 堆积层边坡加卸载响应比参数特征及其稳定性的关系
• 6.4 堆积层边坡破坏过程中的加卸载响应比规律及其与边坡稳定性的关系
• 第七章: 结论与展望
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的学术论文及参与的科研工作
• 致谢