重庆市巫山县李家坡斜坡稳定性研究

论文摘要

长江三峡库区处于我国地势轮廓第二级阶梯的东缘，全国地貌区划为板内隆升蚀余中低山地。地跨川东平行岭谷低山丘陵区和川鄂低中山峡谷区，自然地质条件复杂，暴雨、洪水频繁，是我国地质灾害高易发区之一。三峡工程175m蓄水后，淹没面积达630km2，水位将普遍提高几十米甚至近百米，库水位周年波动30m（175m－145m），库区范围内（包括支流）共查明崩塌、滑坡灾害达2490处，其中前缘在175m回水线以下，受水库蓄水影响的1627处；前缘位于175m回水线以上，主要分布在移民迁建区内的863处。预测表明，水库蓄水后大范围的库岸再造还将产生达500km的不稳定库段，坍岸范围会对大部分沿江公路、城区沿江大道及沿江分布的居民点（高程大多在180－200m）产生重大影响。巫山县巫峡镇龙江村李家坡，在2008年10月底三峡水库试蓄水至172.3m时，发生山体滑动，斜坡体横宽800多米，纵长为350米，面积为达到0.35平方公里。险情危及龙江村64户221名居民生命财产安全，受损房屋面积19000多平方米，斜坡体上的建筑大部分已成危房，受损耕地面积达520亩。由于撤离疏散及时，没有造成人员伤亡。因此李家坡斜坡体的综合工程地质研究具有非常重要的意义。本论文在详细调查和研究李家坡斜坡体的地质环境条件、斜坡体特征的基础上，利用《地质灾害监测预警巫山示范站》提供的大量监测数据，分析和研究李家坡斜坡体的蠕滑过程，特别是在2008年10月三峡水库172m试蓄水期间的变形过程；基于极限平衡理论，采用了Geo-Studio软件计算了斜坡体在几种不同工况下的稳定系数，对比了的几种分析方法所得的计算结果；由于滑坡稳定性受多种因素所影响，单一的方法常具有一定的局限性，因此本文尝试利用非连续体离散元法2D-Block软件作了模拟分析，从研究斜坡体变形和破坏的规律入手，对李家坡斜坡体的演变全过程开展系统的研究。通过本次研究，得出如下结论：1、斜坡体现场的大量监测数据对斜坡体的变形过程作了很好的记录：深部位移监测数据显示2008年11月斜坡体发生明显变形，并且发生剪切破坏；地表位移监测数据表明斜坡体的下部和上部均存在明显的位移，并以下部变形为主，变形区表现为整体下滑，拉张裂缝发育，形成错台，破坏房屋和天地等；地下水监测数据与长江水位变幅具有很好的相关性。2、采用Geo-Slope对斜坡作四种工况下的稳定系数计算，计算结果显示斜坡体在库水位175m以下时，几种工况的稳定系数变化不大，都大于1，斜坡体处于稳定状态，在地震荷载作用下斜坡体稳定系数变化也不大，仍然处于稳定状态；但是当库水位为175m时，斜坡稳定性降低，但仍然处于稳定状态，斜坡体本身不会发生破坏的可能性，当施加地震荷载作用时，斜坡体的稳定系数小于1，将沿破坏面发生整体滑动；在雨季，遇到持续降雨天气，如果斜坡岩土体处于饱和状态，稳定系数接近1，斜坡体进入临界状态，斜坡体具有发生整体滑动的可能性，当施加地震荷载作用时，斜坡体的稳定系数小于1，斜坡体将发生整体滑动。3、利用基于离散元法的2D-Block软件，对斜坡体的变形破坏过程进行了模拟，模拟过程很形象的“描述”斜坡变形过程，结果显示斜坡在坡体应力（以自重应力为主）长期作用下发生缓慢而持续的变形，变形过程中产生了局部破裂，并生成了一些新的表生破裂面，斜坡的后缘拉张裂缝发育，前缘岩土体块塌落，而库水的作用正加剧了前缘岩土体的塌落，最终斜坡体发生整体滑动，形成滑坡灾害，表明了该库岸段斜坡再造强烈。4、通过以上研究分析得知库水位的波动改变了斜坡体坡脚处的原始应力状态。在库水的物理和化学作用下，坡脚处岩土体的物理力学指标降低，因蠕变在坡脚处长期积累的弹性势能释放，岩土体变的更加松散，坡脚抵抗剪切破坏的能力大大降低，因此库水的作用在一定程度上引起了斜坡岩土体的应力重分布、应力集中和应力松弛等效应，斜坡体为了适应这个新的应力状态，将发生蠕滑甚至是滑坡。5、稳定计算结果还表明当斜坡岩土体处于饱和状态时，斜坡体处于非稳定状态，应在斜坡坡面建立排水系统，以便在雨季暴雨时能够将雨水顺利排走，防止雨水入渗，造成斜坡岩土力学指数的降低而造成斜坡变形破坏。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 问题的提出
• 1.1.1 二十年来三峡库区发生的较大滑坡灾害
• 1.1.2 三峡库区库岸斜坡体的现况
• 1.1.3 三峡蓄水以来库岸斜坡状况
• 1.2 国内外的研究现状
• 1.2.1 水库库岸斜坡体特点及稳定性研究
• 1.2.2 地下水渗流研究现状
• 1.3 主要研究思路和技术方法
• 第二章 区域地质背景
• 2.1 地理位置及交通
• 2.2 气象水文
• 2.3 地形地貌
• 2.4 地层岩性
• 2.4.1 三叠系下统嘉陵江组（T1j）
• 2.4.2 三叠系中统巴东组（T2b）
• 2.4.3 第四系（Q）
• 2.5 地质构造与地震
• 2.6 水文地质和工程地质
• 第三章 李家坡工程地质特征
• 3.1 工程地质条件
• 3.1.1 库岸斜坡地形地貌
• 3.1.2 库岸斜坡地层岩性
• 3.1.3 地质构造
• 3.1.4 水文地质条件
• 3.1.5 不良地质现象
• 3.2 库岸斜坡类型
• 3.2.1 分类依据
• 3.2.2 库岸类型
• 3.3 库岸斜坡稳定的影响因素
• 3.3.1 库岸斜坡体工程地质条件
• 3.3.2 库水作用
• 3.3.3 人类工程活动
• 3.4 库岸斜坡近期状况
• 3.4.1 库岸水位情况
• 3.4.2 李家坡变形情况
• 第四章 监测数据分析研究
• 4.1 深部位移监测数据分析
• 4.2 地表位移监测数据分析（全站仪、水准仪）
• 4.3 地表位移监测数据分析（GPS）
• 4.4 地下水动态监测数据分析
• 第五章 李家坡斜坡稳定性计算与分析
• 5.1 概述
• 5.2 计算模型的选择
• 5.3 计算参数的选取
• 5.4 计算工况的确定
• 5.5 稳定计算及结果分析
• 5.5.1 低水位自重状态
• 5.5.2 库水位 165m 时自重状态
• 5.5.3 库水位 175m 时自重状态
• 5.5.4 低水位连续暴雨自重状态
• 第六章 基于离散元法的斜坡体数值模拟分析
• 6.1 离散元方法的介绍
• 6.1.1 离散单元法的产生
• 6.1.2 离散单元法的基本思想
• 6.1.3 离散单元法的基本方程
• 6.1.4 动态松弛法
• 6.1.5 力和位移的计算循环
• 6.2 基于 2D-Block 的数值模拟分析
• 6.2.1 数值模拟目的
• 6.2.2 工程地质和计算模型
• 6.2.3 参数的选取
• 6.2.4 数值模拟结果分析
• 结论
• 参考文献
• 致谢
• 作者简介
• 攻读硕士学位期间发表的论文和科研情况