高山峡谷水库大型堆积体岸坡失稳机理分析及稳定性评价 ——以小湾电站库区为例

论文摘要

小湾水电站的修建,使得库水位分期升至1240m,对澜沧江、漾濞江两岸的环境造成了巨大影响。环境的改变,特别是水文地质条件的改变,造成了沿江两岸部分岸坡的前缘坍塌或整体性的变形和失稳,也对影响范围内人民的生命财产安全和大坝的安全造成了潜在的危害。本文以小湾库区几个典型库岸边坡为研究对象,遵循现场调研—室内试验—概念模型的建立—变形破坏机制分析—稳定性评价的基本技术路线。通过对岸坡工程地质条件、岩土体结构、及物理力学特性、岸坡影响因素的分析,深入研究了边坡的变形机制和破坏模式,其中主要论述了水对岸坡稳定性的影响,并对水位变动速度对岸坡的稳定性影响作出分析。进一步采用FLAC-3D数值分析软件对天然状态下和蓄水后的岸坡分别进行模拟,从得出的应力场特征和变形破坏特征来分析岸坡的稳定性状况。主要内容和研究成果如下:（1）结合库岸边坡的现场调查,较全面的研究了各个岸坡的岩土体结构特征和物理力学特性。由于土石的差异性,故当土石混合岩土体受力而发生变形时,在碎块石和土体的接触面上容易产生拉裂和滑移,而且在水的作用下,堆积体物质颗粒之间原本存在的弱泥质胶结作用将被弱化,其物理力学强度也将会明显降低。（2）通过室内室外各种试验,现场大比重试验、碎石土中剪试验、渗流特性试验等确定了堆积体天然重度、岩土体的内聚力内摩擦角、堆积体的渗透系数等各项物理力学强度参数,为数值分析提供了参考。（3）对于水位升降及升降速度对岸坡渗流场的影响,本文以乌支岸坡为例进行了数值模拟。在蓄水过程中,地下水渗流场的变化大致可以分为以下三个阶段:库水对地下水强烈反补给阶段,岸坡深部地下水浸润线抬升阶段,形成稳定地下水渗流场阶段。伴随着蓄水速度的增大,地下水瞬时浸润线的弯曲程度也是明显增大的;库水下降过程中,由于岸坡岩土体的阻滞作用,地下水瞬时浸润线在坡面的出露点一般高于库水位高程,随着下降速度的增大,这种高差是逐渐增大的。（4）采用数值模拟软件FLAC-3D对岸坡天然,蓄水和暴雨这几种工况下的状态进行模拟。就乌支库岸的情况来看,模拟的结果和现实的情况可以较好的吻合,数值计算的结果表明,在蓄水和暴雨的条件下,岸坡前缘是很有可能会发生局部的失稳破坏,这点在实际中得到了验证。（5）通过几个典型岸坡的稳定性分析,分析得出堆积体失稳的方式是与其浸没水中部分的多少以及坡型有关的。当堆积体浸没水中部分较少且前缘较陡时,库水的作用的影响有可能表现的不是很明显,主要表现为前缘的掏蚀坍塌导致的局部失稳,如乌支组岸坡;相反,在堆积体浸没水中部分较多,前缘水浸没部分平缓后缘较陡时,就很有可能在水的作用下导致大型堆积体的整体失稳破坏,如荒田滑坡库岸段。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 前言
• 1.1 选题依据及研究意义
• 1.2 国内外研究现状
• 1.2.1 松散堆积体变形破坏模式研究
• 1.2.2 松散堆积体稳定性评价方法研究
• 1.3 主要研究内容与技术路线
• 1.3.1 主要研究内容
• 1.3.2 技术路线
• 第2章 研究区地质环境条件
• 2.1 区域地质
• 2.1.1 大地构造分区
• 2.1.2 区域构造特征及新构造运动
• 2.1.3 历史地震
• 2.1.4 地震动参数
• 2.2 库区地质环境条件
• 2.2.1 库区水文气象条件
• 2.2.2 地形地貌及植被
• 2.2.3 地层岩性
• 2.2.4 地质构造
• 2.2.5 物理地质现象
• 2.2.6 地下水
• 第3章 堆积体物理力学性质及渗透特性试验研究
• 3.1 堆积体现场大容重试验分析
• 3.2 堆积体碎石土中剪试验分析
• 3.3 堆积体渗流特性试验研究
• 3.3.1 试验方法
• 3.3.2 堆积体碎块石土层渗流特性分析
• 第4章 堆积体岸坡变形破坏机制分析及稳定性计算
• 4.1 高山峡谷水库大型堆积体变形破坏机制研究
• 4.1.1 水库蓄水过程中大型堆积体变形破坏机制
• 4.1.2 水库泄洪过程中大型堆积体变形破坏机制
• 4.2 新华乡白腊村乌支组库岸段
• 4.2.1 乌支岸坡工程地质条件
• 4.2.2 水位变动速度对岸坡渗流场影响分析
• 4.2.3 水位变动速度对岸坡稳定性影响探讨
• 4.3 荒田滑坡库岸段
• 4.3.1 滑坡区基本地质条件
• 4.3.2 滑坡基本特征
• 4.3.3 诱发滑坡的主要因素及失稳机制
• 4.3.4 滑坡稳定性评价
• 4.4 新华乡小水井村库岸段
• 4.4.1 小水井岸坡基本地质条件
• 4.4.2 小水井村变形体变形破坏机制及影响因素分析
• 4.4.3 岸坡稳定性定性评价
• 4.5 小结
• 第5章 大型堆积体岸坡数值模拟及分析评价
• 5.1 乌支岸坡的数值模拟与分析
• 5.1.1 计算模型的建立
• 5.1.2 边界条件和初始条件的确定
• 5.1.3 计算参数的选取
• 5.1.4 天然工况下大型堆积体的稳定性分析
• 5.1.5 水库蓄水后（1240m）大型堆积体稳定性分析
• 5.1.6 后期现象的验证
• 5.2 荒田滑坡的数值模拟与分析
• 5.2.1 计算模型的建立
• 5.2.2 计算参数的选取
• 5.2.3 天然状态分析
• 5.2.4 天然+库水位状态分析
• 5.2.5 暴雨+库水位状态分析
• 结论
• 致谢
• 参考文献
• 攻读学位期间取得学术成果