三峡库区千将坪滑坡地质力学模型试验研究

通过以微震和百分表位移为主要试验量测手段的地质力学模型试验,对三峡库区千将坪滑坡进行滑坡机制和利用微地震监测预报预警岩质滑坡的可行性研究。试验结果表明,蓄水前的强降雨对滑坡稳定性影响微弱或基本无影响,水库蓄水引起的浮托力作用仅使滑坡产生蠕滑变形,滑带被水浸泡弱化强度降低是滑坡真正的致滑原因。试验记录的微震事件较清晰地反映滑坡变形破裂破坏过程,并揭示滑带破裂贯通总体上具有自滑坡前缘逐步向滑坡中部发展的规律,从试验角度论证利用微地震监测预报预警岩质滑坡的可行性。     

非连续变形分析方法模拟千将坪滑坡启动与滑坡全过程

2003年7月13日,位于长江支流青干河左岸的秭归县千将坪村发生巨型基岩滑坡。滑坡体总体积约2.04×107 m3。因千将坪滑坡位于三峡库区,且是在三峡水库首次蓄水至135 m水位后不到2周时间内发生的,其滑坡体地质特征以及成因机制受到社会各界关注。在对千将坪滑坡特征、基本地质条件与力学参数进行调查和研究基础上,利用非连续变形分析方法兼有真实时间模拟和非连续大变形问题分析于一体的优势,研究用非连续变形分析数值模型反映滑坡启动的识别方法,并对该滑坡体的启动条件和滑坡全过程特征进行数值模拟。分析结果表明,千将坪滑坡启动的原因主要是降雨以及库水位上升使得滑坡体控制性滑面力学参数降低所致;滑坡类型为由上部变形错动引起的推移式滑坡;由非连续变形分析方法模拟得到的滑坡最大滑移速度及上部最大滑动错距与实际情况具有可比性,由数值模拟得出的滑坡滑动持续时间约40 s。另外,提出的研究思路与方法可为其他滑坡机制研究所借鉴。     

平推式滑坡成因机制研究

 以四川省宣汉县天台乡滑坡为地质原型,采用相似材料的机制模拟法,通过物理模拟再现滑坡的变形破坏过程,进一步验证平推式滑坡的启动机制和张倬元等提出的启动判据公式。研究结果表明,促使滑坡启动的临界水头高度和与滑面倾角之间的关系为：滑面倾角越大,启动临界水头高度越小;反之,滑面倾角越小,启动临界水头高度越大。     

重庆万州吉安滑坡特征与成因研究

重庆万州吉安滑坡发生于2004年9月5日09:00:00,属于降雨诱发型基岩顺层滑坡。滑坡面积0.7 km2,体积约7.0×106 m3,滑坡摧毁了当地一个重要的集镇、公路和在建高速公路,给人民的生命财产带来了极大的危害。通过野外调研,详细研究了吉安滑坡的地质环境和滑坡特征,并结合吉安滑坡发生的环境特征和过程,研究了吉安滑坡发生的地质成因和环境成因,得出如下结论:顺向单斜构造孔隙裂隙潜水–承压水类型的水文地质结构是吉安滑坡发生的决定性因素;节理裂隙发育的软硬相间的顺层地质结构是吉安滑坡发生的控制因素;河流快速深切的河谷发育演化过程是吉安滑坡发生的长期孕育因素;大量、高强度(200 mm/d)的降雨是吉安滑坡发生的主要诱发因素。最后建议加强暴雨滑坡的诱发机理研究和监测。     

滑坡物理模型试验畸变修正及应用研究

 地质力学模型试验是研究滑坡形成机制的重要手段之一。分析滑坡模型试验中的相似现象与相似方法基础上,以三峡水库滑坡物理模型试验为研究背景,采用自主研制的考虑雨水作用的大型滑坡物理模型试验平台,推导滑坡模型试验的相似判据。针对传统相似理论在滑坡地质力学模型试验应用中的畸变问题,提出滑坡物理模型试验畸变修正方法。利用该方法建立滑坡物理模型试验新的相似条件和相似环境,以三峡库区千将坪滑坡模型试验研究为例,揭示该滑坡为牵引与推移式并存的二段式启动机制。采用模型畸变修正方法,对滑坡各剖面的极限位移进行预测,进一步完善滑坡物理模型的试验理论与方法。     

三峡库区万州城区吴家湾滑坡特征及成因分析

基于吴家湾滑坡的地理位置及地质环境条件 ,从滑坡周界、滑坡体与滑带的物质结构特征、滑床、滑坡变形破坏迹象等 ,深入分析了吴家湾滑坡的特征 ;在此基础上进一步分析了吴家湾滑坡的形成条件及主要控制性因素。本文归纳的吴家湾滑坡形成四个方面的主要条件及两个方面的主控因素 ,为其后进行稳定性研究及整治工程提供了科学依据     

三峡库区滑坡发生概率与降水条件的关系

三峡库区位于长江上游,沿江两岸多为山地地形,滑坡灾害发生频繁,尤其是大、中型滑坡比较发育。这些滑坡灾害数量多、分布广、规模大,对当地的经济建设和生命财产造成了很大的危害,如何对滑坡进行有效的预测预报成为滑坡减灾防灾的关键。降雨是触发三峡库区滑坡的重要外动力因素之一。研究了三峡库区降雨型滑坡(体积≥104 m3)的发生时间与降水条件的关系,通过对该区112个滑坡–降雨事件进行数据统计和相关性分析,表明最大24 h雨强可作为降雨诱发滑坡的有效预报因子。基于易滑度分区的滑坡概率预报思路,根据三峡库区的地形地貌、地质构造和岩性组合等特点,初步将三峡库区分为A,B两个预报区,利用统计方法得出了各区在不同降水条件下滑坡的发生概率。结果表明,由于地质环境因素的不同,两区滑坡的发生概率具有明显差异,表明两区降雨诱发滑坡可能存在不同的机理。基于易滑度精细分区的降雨概率预报方法可望实现对突发性滑坡进行实时有效的预报。     

三峡库区童家坪滑坡成因分析研究

在详细地介绍三峡库区童家坪滑坡工程地质条件和水文地质条件的基础上,分析了该滑坡的成因机制,其结论为该滑坡的防治提供了重要的依据。     

三峡库区万州城区吴家湾滑坡特征及成因分析

基于吴家湾滑坡的地理位置及地质环境条件，从滑坡周界、滑坡体与滑带的物质结构特征、滑床、滑坡变形破坏迹象等，深入分析了吴家湾滑坡的特征；在此基础上进一步分析了吴家湾滑坡的形成条件及主要控制性因素。本文归纳的吴家湾滑坡形成四个方面的主要条件及两个方面的主控因素，为其后进行稳定性研究及整治工程提供了科学依据。     

板梁状滑坡形成条件、成因机制与防治措施

 以发生于四川省南江县兴马中学滑坡和大河中学滑坡这2个新老滑坡为典型案例,通过详细调查和分析解剖,提出一种新的平推式滑坡类型——板梁状滑坡。板梁状滑坡平面上呈扁长矩形,纵向长度远小于横向宽,剖面上呈薄板状。其主要发生于由近水平巨厚层砂岩和薄层泥岩构成的斜坡陡崖附近,坡内存在一组平行于坡面的长大陡倾结构面。在强降雨条件下,平行于坡面的张裂缝被快速充水至某一临界高度后,强大的静水压力将外侧岩体整体平推出去,形成平推式滑坡,而后随着裂缝内水头的骤降,滑体很快会自行止动。在较系统地研究并查明形成板梁状滑坡必须具备的岩性条件、坡体结构条件、裂缝储水条件以及强降雨触发条件的基础上,针对板梁状滑坡的后续变形破坏模式,提出加强截排水,消除在裂缝内形成高水头的条件;在板梁外侧根部采取短桩或抗滑键阻止板梁进一步向外滑动;顶部采用连梁或锚索约束其倾倒变形等有针对性的工程治理措施。     

基于WEBGIS和四库一体技术的三峡库区滑坡灾害预测预报系统研究

 在三峡库区开展的地质灾害稳定性评价、危险性区划、风险分析以及滑坡灾害预测预报所获成果的基础上,利用三期灾害地质图编绘、专业监测中崩塌滑坡预报模型和预报判据等资料,根据气象、库水位变化、人类工程活动、滑坡监测等信息,开发基于WEBGIS和四库一体技术的滑坡灾害预测预报系统。该系统主要包括区域滑坡灾害危险性评价、单体滑坡灾害时间预报、滑坡涌浪计算、灾情评估以及信息实时发布等功能模块,集成20多种适应于库区地质环境规律和滑坡灾害发育特点的模型;四库一体模式(模型库、方法库、数据仓库、知识库)即以模型为主导,调用方法,提取数据,模型求解,最后将专家决策结果作为知识源存入知识库。该系统在示范区巴东新城区和典型滑坡八字门和白水河滑坡上进行试运行,取得较好的应用成果,该系统的设计与实现为库区地质灾害预警决策和应急指挥提供技术支持,为库区人民生命和财产安全提供强有力的保障。     

三峡库区巫峡段反倾岩石边坡的破坏机制及判据

 三峡库区巫峡段龚家坊2#斜坡属反倾岩石边坡,发育薄厚互层和软硬相间的岩体结构,在库水位抬升后发生了大型滑塌。为了研究该类岩石边坡的破坏机制和判据,基于龚家坊2#斜坡岩体结构的调查成果,分析厚薄互层的反倾岩石斜坡弯曲变形过程,及库水作用下斜坡的破坏机制。基于叠合悬臂梁模型、独立悬臂梁模型,提出薄厚互层反倾岩石斜坡各破坏阶段的应力判据。采用有限元分析库水软化作用下,龚家坊2#斜坡岩石的强度折减参数及变形破坏规律。研究结果表明：(1) 上硬(嘉陵江组)下软(大冶组)的沉积结构和快速下切的河谷,是巫峡龚家坊至独龙段反倾斜坡普遍发育弯曲变形的关键因素;(2) 厚薄相间的岩层结构,使反倾岩石边坡表现为多阶段破坏,其中,薄层弯曲岩层和厚层坚硬岩层,分别以叠合悬臂梁模型和独立悬臂梁模型建立破坏判据;(3) 库水对该区薄层泥灰岩软化后的抗剪强度小于天然强度的85%,斜坡发生自下而上的渐进式破坏。     

三峡库区树坪滑坡受库水位变化产生的变形特征

中国三峡工程是当今世界上最大的水利水电工程。在2003年6月第一次蓄水至高程135m以后,发生了大量的滑坡复活及失稳现象。树坪滑坡是变形较为严重的滑坡之一。树坪滑坡属于发生在三叠系巴东组砂岩及页岩中的大型古滑坡。三峡库区的初次蓄水引起了树坪滑坡的复活,并对坡体居民的生活和长江航道的安全构成极大威胁。在GPS观测、坡体裂缝观测以及伸缩计观测数据的基础上,对库水位变化所引起的树坪滑坡的变形特征进行了分析。同时,为了解滑坡范围内地下水的分布特征,进行1m深地温测试,并对地下水存在状况进行推测。变形观测结果表明,在古滑坡的头部没有明显变形。在滑坡体上部,变形以拉伸为主,在滑坡体下部,变形以压缩为主;在滑坡体中部,没有明显的压缩和拉伸。与水库蓄水同步开始的GPS观测结果表明,蓄水开始时,滑坡体下部的变形速率较上部快,而在2005年6月,滑坡体下部的变形基本结束,滑坡变形主要体现为上部滑坡的向下滑落并挤压下部滑坡体。根据地下水的探测结果以及对滑坡变形与降雨量之间的比较,可以推测树坪滑坡的变形不仅受到库水位变化的影响,同时也受到地下水的影响。     

三峡库区滑坡土石混合体与桩的接触面力学特性试验研究

 以库区典型堆积层滑坡为工程背景,开展一系列不同的含水率、含石量及剪切速率的室内大型直剪试验,探讨不同试验条件下抗滑桩与土石混合体接触面力学特性的变化特征和规律,建立抗剪强度参数与含水率、含石量之间的函数关系。试验结果表明,接触面的抗剪强度、黏聚力和内摩擦角随着含水率的升高而减小,而黏聚力减小趋势在土体饱和时趋于平稳。随着含石量的增大,桩土接触面抗剪强度及内摩擦角则呈现出先减小后增大的抛物线型变化趋势,而黏聚力则逐渐减小。此外,剪切速率增大,接触面的抗剪强度参数则显著增大。研究成果可为土石混合体滑坡抗滑桩设计、接触本构和加固工程的长期稳定性分析提供重要依据。     

三峡库区新生型滑坡滑带土抗剪强度确定概率方法

岩土体具有很强的空间变异性但又具有明显的区域性,三峡库区滑带土区域性特征也是其滑坡具有明显区域特点的重要原因之一。按岩土体特性把三峡库区分为坝址—庙河、庙河—奉节（秭归盆地除外）、奉节—重庆以及秭归盆地3个区域,并建立3个区域的滑带土抗剪强度参数分布概率作为先验分布,利用Bayes估计推断该区域新生型滑坡滑带土抗剪强度参数。对于有少量试验数据的新生型滑坡,可利用Bayes估计对其滑带土抗剪强度参数进行优化;对于缺乏试验数据的新生型滑坡,可利用周边滑带土性质相似的滑坡抗剪强度参数作为先验分布,利用Bayes估计确定其抗剪强度。最后以库区典型的新生型滑坡——千将坪滑坡为例证明这种方法是可行的。该方法对于开展新生型滑坡治理设计具有重要的实践意义。     

唐家山滑坡成因机制与堰塞坝整体稳定性研究

 根据唐家山滑坡的地质背景,研究滑坡及堰塞体工程地质特征,分析唐家山滑坡类型及发生的地质成因机制;基于唐家山堰塞体的岩体结构稳定性分析、宏观现象监控与地表位移监测,研究堰塞体的整体稳定性。研究得出如下结论与启示：(1) 唐家山滑坡属于基岩顺层滑坡,是典型的地震诱发高速滑坡,滑坡滑动带可能发育在层间剪切带,滑坡区发育的构造背景为复式倒转背斜的一翼。(2) 唐家山堰塞体整体结构以块状岩体为主,上覆风化松散堆积物,整体地质稳定性较好;堰塞体地表位移监测显示,泄洪对地表位移有影响,最大位移约140 mm,随后位移增量较小,目前处于稳定状态。(3) 应注重地震诱发滑坡→堰塞湖→溃决→洪水的“多米诺”链式灾变研究;应注重含层间剪切带斜坡的工程地质调查分析和地震滑坡危险性研究。     

三峡库区赵树岭滑坡稳定性物理模拟试验研究

采用3个小比例尺二维物理模型试验,对三峡库区赵树岭滑坡在库区蓄水、水位波动、地面荷载和可能的地震荷载作用下的整体稳定性及其可能的变形、破坏机理进行了研究。采用百分表、网格线和数码相机,对模型的变形和位移进行监测和记录。采用高容重和低容重模型材料,分别模拟地下水位以上和地下水位以下滑坡岩体;根据渗透理论和相似理论,解算水位骤降时模型条件下的动水压力合力矢量,采用施加集中力的方法模拟动水压力;地表建筑荷载采用重晶石–石膏块体模拟;地震荷载采用使模型倾斜的方法模拟。试验结果表明:未来三峡水库运营期间,不论库水位处于175m或145m,还是从175m骤降至145m,建有7层建筑物的该滑坡均整体稳定;而当地震震级大于某级时,该滑坡发生整体失稳,并且库水位从175m骤降至145m时,稳定性最差,其次是145m情况下,175m库水位时稳定性最好;如果发生整体滑坡事件,其滑坡机理为牵引式。     

三峡库区猴子石滑坡地下水动力场分析

三峡库区的猴子石滑坡位于奉节县新城核心地段,滑坡体上有奉节县汽车客运中心、综合广场等近20个迁建单位与大量居民住宅楼,保证边坡稳定性有重要的意义。三峡水库蓄水后在猴子石滑坡部位将会形成较大的地下水压力,特别是在库水位骤降情况下,坡体内将产生较大的动水压力,这对边坡稳定非常不利。通过数值模拟不同工况边坡地下水渗流场可知,库水位从175m骤降至145m时,猴子石滑坡所受动水压力为正常蓄水位时的13倍,进行稳定计算时必须考虑动水压力的影响。最后对降低地下水位工程措施实施后的渗流场也进行模拟,为治理工程设计提供科学依据。