基于水波动力学模型的棺木岭危岩体涌浪数值分析

以棺木岭危岩为研究对象,在分析危岩体变形破坏的基础上,运用水波动力学模型进行危岩体在145 m、175 m水位条件下的滑坡涌浪模拟。结果显示:145 m条件下最大涌浪高度为24.2 m,最大爬高为19.9 m,1m以上涌浪高度的河道长约5.4 km;175 m条件下最大涌浪高度为23.3 m,最大爬高为14.5 m,1 m以上涌浪高度的河道长约6.6 km。在九畹溪河道上,涌浪的波高严重不均衡,下游涌浪强度明显高于上游。在长江河道上,涌浪波以九畹溪口为扰动点,向上下游衰减,衰减近似平缓。随着库水位的下降,危岩体形成的最大涌浪高度增大,而涌浪危害的范围逐渐减小。     

库区城镇滑坡涌浪风险评价与减灾研究

强烈的人类工程扰动和水库蓄水作用导致地质灾害高易发区的水库城镇大多存在滑坡涌浪风险;以往灾难性案例较多,危害巨大.本文构建了以潜在涌浪源调查、变形破坏研究、涌浪危险性分析、脆弱性调查、风险评价和减灾对策分析等六个步骤为主的山区水库城镇滑坡涌浪风险评价技术框架流程.以三峡库区巫山县城为例,遴选离县城最近的龙门寨危岩体进行技术示范.该柱状危岩体体积约30.4×104 m3,当前处于欠稳定—基本稳定状态.颗粒-流体耦合数值模型分析显示在145 m和175 m水位工况下危岩体崩塌将分别产生最大约17.9 m和11.6 m的涌浪.巫山县城密集的码头船只和频繁的旅游船是主要承灾体.旅游船只暴露涌浪中的概率为3.4×10-4/a,超过可接受风险限值.景区码头和古城码头因涌浪而导致的潜在直接经济损失大(超过200万),县城各大码头趸船人员具有高—极高风险.针对当前案例,讨论了四种具体减灾方案.相关研究可为山区水库城镇防灾减灾提供技术支撑和借鉴.     

三峡库区巫峡箭穿洞危岩体稳定性分析及防治工程设计

箭穿洞危岩体壁立于三峡库区巫峡左岸,区内属神女峰风景旅游区,每天有大量的船舶从危岩体前方航道通过,潜在涌浪威胁到长江航道安全。箭穿洞危岩体的后缘高程为305 m,基座高程为155 m,平均高差为135 m,平均危岩横宽约50 m,平均厚度约55 m,崩塌体体积约3.575×105m3。箭穿洞危岩体基座为泥质条带灰岩,在库水波动下基座岩体劣化强烈;干湿循环试验表明基座岩体强度下降约20%~30%,危岩体可能发生基座压裂滑移或倾倒破坏。箭穿洞危岩体在145 m、175 m静水位工况条件下为稳定,暴雨+162 m洪水位工况下为基本稳定状态,在考虑基座岩体劣化的工况下处于极限平衡状态。箭穿洞危岩体防治工程等级为Ⅰ级,设计方案采用基座软弱岩体补强加固+锚索锚固。基座岩体在持续劣化,建议尽快启动箭穿洞危岩的治理工作。     

龚家方4号斜坡涌浪数值模拟分析

对于库区滑坡来说,不能只考虑滑坡体本身造成的灾害,还要考虑滑坡体引起的涌浪灾害,为了研究滑坡涌浪的传播、衰减规律,在Geo-wave软件的技术上,二次开发形成FAST软件。以三峡库区龚家方4号斜坡为研究对象,分别在175、156、145 m的库水位条件下,在长约23 km、宽约10.4 km的区域内进行涌浪数值模拟,获得涌浪传播模拟数据。经过模拟软件数据处理模块的计算分析,形成了分析涌浪传播规律的一系列图件。对不同水位下涌浪模拟的计算结果进行对比分析发现,随着库水位的下降,滑坡产生的最大涌浪值和在对岸的爬高值都有增长的趋势,但其对航道存在威胁的时间逐渐变短。模拟区各位置的最大波高空间分布形态具有中间内凹、两翼沿岸坡延伸的特征。涌浪传播的急剧衰减区基本分布在涌浪源附近1 km的范围内,涌浪源处的波高越大,单位距离内的涌浪下降高度也越大。由于涌浪在岸边有叠加、壅高现象,建议航道内船只经过地质灾害点附近时应沿江中心快速通行。     

考虑岩体劣化的库岸典型危岩体破坏过程与长期稳定性分析

自三峡库区蓄水以来, 岸坡消落带岩体劣化趋势明显, 加速了岩质岸坡向欠稳定和不稳定发展, 潜在崩塌涌浪灾害威胁长江航道安全。以三峡库区板壁岩为例, 采用抗剪强度折减法分析在岩体劣化工况下危岩体的破坏过程与长期稳定性。结果表明: 在自然工况下, 板壁岩危岩体处于稳定状态; 在库水+岩体劣化工况下, 中部锁固段处拉应力集中, 拉张裂缝逐步向顶部主控裂缝及底部基破碎带延展并相互贯通, 可能发生滑移-剪切破坏; 在库水+岩体劣化+强降雨极端工况下, 约40个水文周期后, 岩体强度下降30%, 板壁岩危岩体的稳定性系数降至约1.14, 处于欠稳定状态, 建议进行工程防治, 提高危岩体稳定性, 以保障航道安全。研究结果可为三峡库区板壁岩及类似危岩体的防灾减灾工作提供科学合理的依据。      

封面照片说明

2011年10月20日晚7时,三峡库区巫山县两坪乡望霞村长江航段多次发生危岩垮塌,造成航道堵塞,上下游2000多名旅客滞留。望霞危岩地处巫山县两坪乡同心村,位于长江巫峡峡口长江北岸,高程约1050～1250m,危岩体临空面为绝壁,东西长100m、南北宽40m,高80～100m,体积约40×104 m3,     

单体库岸滑坡及其次生涌浪灾害风险分析

水库滑坡次生涌浪灾害是库水运营过程中重要的灾害类型,开展滑坡及其次生涌浪灾害风险分析,能够合理确定并评价滑坡及其次生涌浪灾害对生命及财产的影响程度,从而为采取经济有效的减灾应急措施提供理论依据和技术支持.以三峡库区万州区塘角1号滑坡为例,探讨不同库水位降雨组合工况下,考虑空间差异性的单体滑坡危险性分析方法;确定滑坡次生涌浪灾害影响范围;完善滑坡及其次生涌浪灾害承灾体易损性评价方法;绘制最危险工况下塘角1号滑坡及其次生涌浪灾害经济风险和人口风险分布图,得出:塘角1号滑坡最危险工况为库水位175~145 m+3日100 mm降雨.在该工况下,塘角1号滑坡及其次生灾害总经济风险为2 239万元;坡体上室内人口总风险为0.55人.研究成果以期为指导该类滑坡减灾防灾提供思路和依据.      

软件Geo-Studio在重庆市巫山县板壁岩W1危岩体稳定性分析应用

库区水位变动是导致危岩失稳主要原因之一。采用Geo-Studio软件SLOPE/W及SIGMA/W模块对板壁岩W1危岩体进行有限元数值计算,在是否考虑消落带区域岩体劣化的因素下,将数值计算划分为两种工况,并计算得到不同工况下145m水位及175m水位下典型剖面的稳定性系数以及应力、应变、位移分布云图,为该危岩带防灾减灾提供理论依据。其成果为库区危岩防治和预测提供一定的参考。     

基于改进的FAST模型的千将坪滑坡涌浪研究

千将坪滑坡是三峡库区支流浅水区滑坡产生涌浪的典型案例,但对大范围、长距离的水动力过程和涌浪灾害分析研究成果较少。基于浅水区滑坡涌浪物理实验的推导公式,更新了FAST涌浪计算系统,构建了相应的涌浪源数值模型,在已有的滑坡涌浪灾害快速评价系统程序中新构建了浅水区滑坡涌浪源数值模型,开展了千将坪滑坡涌浪研究。数值计算区域为18.6 km×11.8 km,包括千将坪滑坡附近的长江干流及支流。计算结果显示,千将坪滑坡产生的最大浪高为38.8 m,最大爬高为36.7 m。最大涌浪空间分布显示大于1 m涌浪的河道长约10.5 km,大于2m涌浪的河道长约9.3 km,大于3 m涌浪的河道长约8 km。大于1 m的波浪影响范围主要集中在青干河和锣鼓洞河,涌浪在河道中传播受地形影响而有快速衰减或放大效应。与多源数据对比表明,涌浪爬高数值相差为±2 m,相关性系数达0.97。建立的涌浪数值模型具有消耗计算资源少、计算速度快、计算结果精度较好等优点。基于水波动力学的浅水区滑坡涌浪源模型将可用于水库区支流或干流浅水区滑坡产生的涌浪问题研究,为大范围长距离滑坡涌浪灾害预测预警提供重要技术支撑。     

武陵山区宣恩县双龙湖滑坡涌浪风险评价研究

水库库岸滑坡所造成的涌浪灾害,不仅会冲毁滑坡周围水工建筑物、堵塞江河,还会威胁到涌浪传播范围内的人民生命财产安全。基于此,以武陵山区宣恩县双龙湖水库滑坡为例,在滑坡危险性分析的基础上,进行了滑坡涌浪的计算,将滑坡涌浪传播范围作为承灾体调查依据,采用定量风险评价公式进行财产和人口风险分析。结果表明,在水库水位下降和20年一遇暴雨条件下,滑坡的破坏概率为54.56%,入江的体积为91.13万m3,最大涌浪高度可达20 m,滑坡涌浪在1 km范围内的传播浪高最小为8m,航道内航行或停靠在岸边的小型船舶有倾覆的风险。     

三峡库区浮托减重型滑坡对库水升降的响应规律

三峡大坝自2003年蓄水以来,库区形成大量涉水滑坡。长江三峡库区的浮托减重型滑坡随库水位升降,变形非协调性增加,此类滑坡变形与库水位关系的不明确性,为其监测预警预报工作带来困惑。以木鱼包滑坡为研究对象,通过全自动GPS变形监测系统获取的滑坡监测资料,结合多次的野外考察、15年专业监测和库水位升降等资料进行分析,运用有限元软件Geo-studio进行数值模拟,模拟库水位以不同速率在175~145m间升降下对滑坡稳定性的影响。研究表明:(1)库水位由145m升至175m的过程中,滑坡的稳定系数变化为先减后增再减,库水上升速率越大,前期稳定系数减小的时间段越小,随后稳定系数增加的速率也越快;(2)在库水位由175m下降到145m的过程中,整个稳定系数变化趋势为先减小后增大,呈“V”字形,存在一个最危险水面,不同的库水下降速率对应的最危险水面高度也不一样,库水位以0.4,0.6,0.8,1.0,1.6m/d的速率下降时对应的最危险水位分别在169.8,167.8,162.6,162.0,162.2m左右;(3)木鱼包滑坡作为三峡库区典型的浮托减重性滑坡,在库水位大幅度及周期性升降的影响下,一直保持着蠕滑状态,平均日位移量为0.4mm/d,目前处于基本稳定状态。所得结论对三峡库区浮托减重型滑坡预警预报工作有一定的参考与借鉴意义。     

三峡水库碳酸盐岩区岩溶作用与斜坡破坏

三峡水库峡谷区矗立着大量岩溶不稳定库岸，危及长江黄金水道安全。采用野外勘查和力学分析，对三峡库区碳酸盐岩区岩溶作用与斜坡破坏关系进行深入研究。野外勘查发现，三峡库区碳酸盐岩库岸存在许多与溶洞、溶隙、溶蚀带、溶槽、溶沟等表层岩溶作用有关的斜坡不稳定现象。巫峡段库岸内共发育岩溶地质灾害及隐患点186处，其中滑坡隐患点37处，大型以上危岩体6个。岩体力学分析表明:强降雨、蓄水和岩体劣化会因为有效应力减少、强度下降而造成破裂的节理/裂隙逐渐扩大。同时，水位变动带岩体劣化的裂缝扩展速率比三峡的平均溶蚀率高出约1 300倍，极大地加快了已经进入屈服状态的不稳定岩体的演化进程。溶蚀作用是岩溶岸坡中最基本的作用，库水长期波动加快了岩溶岸坡演化。本次研究将为三峡库区峡谷段不稳定库岸识别和防灾减灾提供技术支撑。      

巫山望霞危岩应急勘查钻探施工方法

巫山望霞危岩加剧变形崩塌,严重威胁当地居民及长江航运的安全,引起重庆市人民政府及国土资源部的高度重视。危岩应急抢险勘查的钻探施工是查清危岩裂隙发育程度和延伸方向、获得岩土力学参数的重要手段。通过现场踏勘后进行难点预测并制订对策措施。采用金刚石单动双管钻进取心,成功采取了危岩基座软弱带样品;采用井中成像技术,直观地反映了危岩裂隙发育状态。在施工组织管理、设备选型、钻探工艺、井中成像技术以及安全措施等方面,为地质灾害的应急抢险勘查积累了经验。     

Eutrophication investigation and assessment of the Daning River after water storage of the Three Gorges Reservoir

The Daning River is a very important tributary in the Three Gorges Reservoir area. It is also a famous scenic spot. Anomalies appeared after water storage of the reservoir in June, 2003. In September, 2003, eutrophication monitoring in the 135-m backwater reach of the Daning River was conducted and the data were simply analyzed. The assessment result is that water body in the segment from Shuauglong to Longmen was mesotrophic or eutrophic. At the same time, the causes of its nutritional change were discussed, and counter-measures have been proposed.     

基于NMR的库区滑坡三维稳定性数值模拟

传统的勘探、测试手段, 难以获取可靠的滑坡岩土体水文参数, 直接影响滑坡研究的建模、评价工作.应用核磁共振找水方法并结合其他方法建立滑坡三维地质模型, 并提出基于NMR技术的库区滑坡稳定性研究思路.以赵树岭滑坡进行测试, 获取了岩土体的水文地质参数数据, 确定出该滑坡具有两层地下水, 上部潜水含水层, 下部微承压含水层; 具有两层滑面.该技术的分析结果与钻孔数据吻合较好, 可为建立符合实际的滑坡模型提供可靠依据.利用自编渗流-应力耦合有限元程序和ANSYS进行了145 m、175 m及175m降至145 m滑坡的稳定性模拟.结果表明: 145 m及175 m水位, 该滑坡整体处于稳定状态, 前缘随水位抬升局部破坏范围扩大; 175 m降到145 m时, 坡整体稳定性接近极限状态.且滑坡后缘局部位置出现小规模变形破坏的可能.      

三峡库区巫山县城新址岩质库岸再造预测

巫山县城新址位于西坪和大宁河两岸.组成该库段的基岩主要为泥岩、粉砂岩、泥灰岩等,岩性较软弱,且地质构造变动强烈,褶皱、断裂发育,岩层破碎,崩塌、滑坡分布较多,库岸再造问题严重;同时,岸坡再造又严重影响着新县城的规划和库岸的防护.因此把稳态坡形类比法应用于巫山县城新址基岩岸坡的再造预测,定量预测库岸的最终再造宽度,以指导新城的规划与建设.     

江西九江武山铜矿构造-蚀变矿化特征及深部成矿预测

武山铜矿地处长江断裂南侧的九江—瑞昌构造带中心部位,发育于横立山—黄桥向斜的北翼。不整合面及武山岩体接触带是矿体赋存的主要部位;上泥盆统五通组含砾石英砂岩和中石炭统黄龙组白云质灰岩之间的层间断裂带、中石炭统黄龙组和下二叠统栖霞组灰岩的层间断裂带控制块状多金属硫化物体的成生与富集,而武山岩体与石炭系、二叠系灰岩、灰岩捕虏体的接触带则形成夕卡岩型矿体;在武山岩体和石英砂岩接触部位则难以形成工业矿体。在研究断裂构造、接触带构造、褶皱构造和围岩组成特征基础上,预测在标高-1 100 m之上,武山岩体与灰岩的接触带中仍有较好的找矿前景,而在武山岩体与泥盆系、志留系巨厚碎屑砂岩的接触部位则矿化较差。     

柱状危岩体崩塌产生涌浪的物理试验与数值模拟分析

柱状危岩体是三峡库区常见的一种典型地质灾害隐患，其崩塌产生涌浪给库区航运、旅游、生产生活以及人员财产造成巨大威胁和损害。文章基于野外柱状危岩体的成生及运动边界条件，开展了颗粒柱体崩塌产生涌浪的物理试验和数值模拟。结果表明:该数值模型能较好地模拟崩塌涌浪的形成过程、矢量信息以及与水体的相互作用；速度曲线定量地展示了能量的传递；物理试验和数值模拟涌浪高度偏差约3~4 cm；数值模拟堆积区堆积角比物理试验大5%；比前缘运动距离小7%。为柱状危岩体崩塌产生涌浪灾害的预测和预警提供了重要依据。      

长江三峡库区木鱼包滑坡地表变形规律分析

三峡库区木鱼包滑坡自2006年实施专业监测以来,一直持续变形,对三峡大坝工程和长江航道造成巨大威胁。通过多次野外地质调查资料、长期现场巡查、人工GPS位移监测数据、近1年的全自动监测数据等,深入分析该滑坡在库水涨落及降雨条件下的变形特征、演化规律及变形机制。结果表明,滑坡坡体结构、岩性及地质构造等地质因素控制了木鱼包滑坡的变形,库水位是主要的驱动因素。库水位上升过程中,库水位由145 m升到155 m左右,月位移量为最小值;动水压力向坡内,滑坡变形最小;库水位155 m上升至175 m期间,库水入渗前部坡体,对滑坡前部抗滑段形成浮托减重效应,变形有所增加。库水位由175 m下降到170 m左右,累积位移形成阶跃,坡受向坡外动水压力和浮托减重效应作用,月位移达最大值。库水位由170 m降到145 m期间,浮托减重效应作用减小,月位移量降低。目前,木鱼包滑坡变形趋势减小,产生大规模滑动的可能性较小,但须进一步加强监测和机制研究。