三峡水库蓄水运行过程中库岸边坡稳定性演化规律的研究

论文摘要

三峡水库蓄水运行后,库水位每年将在145-175m间周期性波动,库水的浸泡软化作用及库水位升降引起的地下水位波动将会降低库岸岩土体的抗剪强度,影响已有岸坡的稳定性,并有可能使原本稳定的坡体发生失稳,水库运行过程中的岸坡稳定性及其演变趋势研究成为一个重要的课题。本文在分析前人研究成果的基础上,采用理论分析、数值模拟和实例分析相结合的研究方法,分析岸坡失稳的影响因素及失稳模式,并通过数值模拟方法研究三峡水库蓄水运行对库岸稳定性的演化趋势,然后结合突变理论建立岸坡稳定性的预测模型,最后修正水库塌岸预测方法。主要研究内容及成果如下：（1）基于三峡水库蓄水运行期间,通过对三峡库区库岸边坡的地质构造、岩性组合、岸坡结构、时空分布和岸段分布几个方面,归纳了库区岸坡类型及其分布特征。通过库岸边坡稳定性影响因子分析,获取了影响库岸稳定性的主控因子。（2）应用FAC3D数值模拟软件,基于奉节白马岸坡为原型,按照三峡水库的蓄水调度计划,在库水从175米到145米下降过程中,获取了渗流场,经比较分析发现离库岸距离160米以后,地下水位下降很少,5米左右,离库岸越远,地下水位线越平缓；获取了水库运行过程中岸坡应力场、位移场和剪应力增量图演变趋势；应用FLAC3D采用强度折减法获取的稳定系数与基于Fortran程序数值模拟的渗流场和地灾规范获取的稳定系数基本吻合,通过岸坡稳定性计算发现奉节白马岸坡受三峡水库蓄水运行的影响,其稳定性演变趋势呈下降型,但目前任处于基本稳定状态。（3）运用突变理论,以奉节白马岸坡为原型,基于岸坡稳定性演变趋势与库水位变动和及岩土体强度劣化有关,稳定性演化趋势和库水变动次数相关,获取了岸坡失稳时间的预测模型,白马港岸坡经历库水50次一年一度的升降运行,很可能发生突变失稳。（4）基于三峡水库运行期,库岸演变趋势研究,修正水库岸塌岸预测方法,以奉节白马岸坡为例,预测了其塌岸宽度,与地灾规范比较,更具合理性。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 研究的目的和意义
• 1.2 国内外研究现状
• 1.2.1 水库塌岸的成因
• 1.2.2 库水对岸坡的水岩作用
• 1.2.3 库水作用下岸坡稳定性的演变趋势
• 1.2.4 水位变动条件下的数值计算
• 1.2.5 基于突变理论的岸坡稳定性评价
• 1.2.6 水库塌岸预测方法
• 1.3 论文研究内容、方法及思路
• 第二章 三峡库区库岸分类及库岸再造的研究
• 2.1 自然地理概况
• 2.2 三峡库区地质概况
• 2.2.1 地质构造
• 2.2.2 岩性构造
• 2.2.3 人类工程活动
• 2.3 三峡库区岸坡的划分
• 2.3.1 三峡库岸斜坡类型
• 2.3.2 三峡库区各段岸坡类型分布
• 2.4 库岸再造类型
• 2.4.1 土质岸坡库岸再造类型
• 2.4.2 岩质边坡库岸再造类型
• 2.4.3 崩塌破坏类型
• 2.5 塌岸的形成机制
• 2.5.1 塌岸的形成过程
• 2.6 塌岸的主要影响因素
• 2.6.1 水文因素
• 2.6.2 地质因素
• 2.6.3 其它因素
• 2.7 小结
• 第三章 库水变动条件下堆积体岸坡失稳机理研究
• 3.1 概述
• 3.2 库水作用模式
• 3.2.1 浸泡软化
• 3.2.2 矿物成分对土体参数的影响
• 3.2.3 水体浸泡对土体参数的影响
• 3.2.4 库水位上升与悬浮减重对岸坡稳定性的影响
• 3.2.5 库水位下降对岸坡地下水的影响
• 3.2.6 水位周期性变动对岸坡稳定性的影响
• 3.3 水库蓄水及水位骤降对岸坡稳定性影响的统计分析
• 3.3.1 蓄水后库水作用对岸坡稳定性影响分析
• 3.3.2 水位骤降对岸坡稳定性的影响效应
• 3.4 小结
• 第四章 库水变动条件下奉节白马岸坡稳定性演化规律研究
• 4.1 奉节白马岸坡概况
• 4.1.1 地形地貌
• 4.1.2 地质构造
• 4.1.3 水文地质条件
• 4.1.4 地层岩性
• 4.1.5 奉节白马岸坡变形机制
• 4.2 库水降落期间奉节白马岸坡整体稳定性分析
• 4.2.1 计算模型
• 4.2.2 物理力学参数
• 4.3 库水降落下白马岸坡整体稳定性分析
• 4.3.1 模拟结果分析
• 4.3.2 白马岸坡稳定性变化趋势
• 4.4 奉节白马岸坡稳定性综合评价
• 4.4.1 渗流计算
• 4.4.2 岸坡稳定性计算
• 4.5 小结
• 第五章 基于突变理论的岸坡稳定性评价
• 5.1 概述
• 5.2 突变理论简介
• 5.3 库岸边坡的尖点突变模型
• 5.3.1 岸坡结构模型
• 5.3.2 应变软化段本构关系
• 5.3.3 弹性区段的软化特性及本构关系
• 5.4 岸坡的稳定性判据
• 5.5 算例分析
• 5.6 小结
• 第六章 三峡库区塌岸预测与评价
• 6.1 三峡库区塌岸预测方法研究
• 6.2 水下稳定岸坡角α的确定
• 6.3 水上稳定岸坡角β的确定
• 6.4 波浪爬升的影响范围
• b的确定'>6.4.1 波浪爬升高度h_b的确定
• m的确定'>6.4.2 毛细水上升高度h_m的确定
• 6.5 算例分析
• 6.5.1 地形地貌
• 6.5.2 地层岩性及构造
• 6.5.3 奉节白马岸坡塌岸预测
• 6.6 小结
• 第七章 结论与展望
• 7.1 主要结论
• 7.2 进一步研究的问题
• 致谢
• 参考文献
• 在学期间发表的论著及取得的科研成果