三峡水库塌岸影响因素的物理模拟研究

水库蓄水后库岸边坡失稳破坏是一个复杂的过程,其塌岸模式及塌岸规模往往受多种因素的影响。文章在对三峡库区典型塌岸段地质条件调查研究的基础上,利用物理模拟手段,系统地研究了水库岸坡土体材料、岸坡坡角、库水位、降雨强度对岸坡流失量的影响。研究结果表明,三峡水库存在冲磨蚀型及滑移型两种主要的塌岸模式。岸坡土体流失量与岸坡坡角、岸坡物质组成、降雨强度等成正相关关系,且各因素对流失量的影响程度不同,岸坡物质组成及岸坡坡角是主要影响因素。各因素对岸坡流失量的影响还存在临界值,超过此临界值时,该因素对塌岸的影响将变得非常明显。由于物理模拟经历的时间较短,试验所得规律仅适用于水库蓄水后一定时期内塌岸的研究。     

三峡库区塌岸预测新方法——岸坡结构法

水库塌岸是三峡库区重大地质灾害之一。通过三峡库区数百段库岸的塌岸地质现场调查和预测分析的基础上,提出了类似三峡这种山区河道型水库的塌岸预测新方法——岸坡结构法(RBSM),并给出了详细的图解方法和预测步骤。同时,开展了二滩、宝珠寺和龚咀三个运行中的类比水库和三峡水库(139m蓄水)的塌岸预测检验,验证结果表明该方法适宜于三峡水库以及类似的山区河道型水库塌岸预测,从而为水库塌岸预测与防治工程提供重要依据。     

三峡库区175米试验性蓄水期间塌岸调查分析

为掌握三峡库区高水位蓄水及水库试运行期间塌岸情况,在175米试验性蓄水期间(2008年10月和2012年12月)对三峡库区长江干流进行了2次塌岸调查,分别发现塌岸87处和88处,塌岸长度占干流岸坡总长度的0.62%,主要分布在秭归至巫山段。库区塌岸可归纳为4种单体形态和3种常见组合特征。塌岸发生模式上有独发式和群发式2种,塌岸发展模式有后退式、侧向发展式、邻近新增式和组合式等4种。库区塌岸主要受地层岩性及地形坡度控制,地形坡度30°以上、伸入河流的土质岸坡是塌岸易发区域。调查与分析得出,175米高水位试验性蓄水期间,三峡库区塌岸发育不多,且危害性较小。总体上,库区塌岸形势较为乐观,库岸防护工程取得了明显成效。     

三峡库区塌岸的物理模拟研究

三峡水库正常蓄水以后,涉水岸坡岩土体内部的地下水动力场和应力场都将发生较大的改变,再加上库水位变动、风浪侵蚀以及暴雨等外部营力作用,岸坡稳定性将发生显著变化,并可能导致塌岸的发生。为了研究三峡水库的塌岸模式和成因机理,本文在查明三峡库区塌岸工程地质条件的基础上,采用物理模拟手段,利用正交设计原理,分析研究了塌岸模式及塌岸宽度与岸坡坡角、水位、降雨强度、土质及波浪等影响因素的关系和敏感程度。     

典型山区河道型水库塌岸模式研究

通过对已蓄水运行的三峡、二滩、宝珠寺、大朝山、漫湾、天生桥一级和紫坪铺7个山区河道型水库实际塌岸的现场调查和室内分析,提出冲磨蚀型、崩(坍)塌型、滑移型和流土型4种塌岸模式,描述了各塌岸模式的发生条件及特点.在计算各水库塌岸岸坡结构和塌岸模式分布概率的基础上,分析塌岸的影响因索.结果显示,山区河道型水库塌岸主要发育于残...     

长江三峡工程水库塌岸与工程治理研究

水库塌岸(岸坡再造)是影响三峡水库移民工程安全的重大地质灾害问题.本文在分析三峡库区塌岸特征的基础上,总结了近期库区塌岸治理工程的若干关键技术问题,论述了三峡库区塌岸预测方法.以兴山县高阳镇库岸治理工程为例,介绍了岸坡稳定性分析、岸坡再造范围预测、库岸稳定性分区和工程治理方案论证的方法、步骤和具体内容.     

三峡库区重庆段塌岸预测研究

三峡水库蓄水将会引起库区两岸变形再造,为了研究重庆段库岸塌岸变形,通过对重庆段重点库岸段的详细地质调查,总结出重庆库岸段存在如下三种主要的塌岸模式:冲蚀磨蚀型、坍(崩)塌型、滑移型;其中冲蚀磨蚀型约占调查总长的54%,坍(崩)塌型约占42%,滑移型仅占4%左右。在调查的基础上,针对不同的库岸塌岸模式和岸坡结构,采用不同的塌岸预测方法和预测参数开展了重庆段重点库岸段的塌岸预测,得出重庆段80%的库岸再造范围在20 m以内,而再造变形范围大于20 m的库岸段大多表现为滑移型。以上为重庆段库岸塌岸的防治措施提供了理论依据。     

长江三峡库区巴东县王家咀至观音桥段塌岸模式与预测

三峡库区巴东段是岸坡塌岸的高发区,塌岸灾害在很大程度上影响了库区的安全生产生活。通过实际调查,选取深厚松散堆积层浅表部滑移型塌岸、沿基-覆界面滑移型塌岸、基岩崩塌型塌岸、沿结构面滑移型塌岸、冲刷浪坎型塌岸五种多发易发的典型塌岸进行研究,分析发生塌岸的斜坡地质环境条件及其塌岸后的形态特征。运用岸坡结构法与卡丘金法对典型塌岸进行预测,结果显示岸坡结构法更适用于山区水库的塌岸预测。通过实际调查发现,研究区内土质岸坡的稳定坡角在26°左右,该值可为巴东段岸坡塌岸预测与防治工程提供参考。     

库水位等速上升中均质库岸塌岸现象及浸润线试验研究

为了研究库水位等速上升过程中均质水库岸坡的塌岸现象及岸坡内浸润线的变化特点,以取自三峡库区的含黏粒粉砂为主要试验土料,设计了3个不同结构的均质岸坡模型,对每个模型进行了4种不同速率的水位上升试验。试验结果表明,库水位上升速率越大,均质水库岸坡的塌岸现象越易发生;在库水位上升过程中,库水和地下水与岸坡土体的相互作用同时存在对岸坡稳定有利和不利的因素,其中地下水浸没区的毛细力消失是引起塌岸的关键因素;试验测得浸润线与理论计算结果的比较分析表明,浸润线的理论计算方法可能过高地估计浸润线的位置。     

三峡库区大坪滑坡变形对前缘塌岸的响应分析

随着三峡水库的长期运行,受库水位涨落和波浪作用影响,三峡水库土质岸坡的塌岸问题愈发严重,塌岸不仅造成了水土流失,甚至会诱发滑坡复活。大坪滑坡是三峡库区前缘塌岸发育最为明显的滑坡之一,以三峡库区大坪滑坡为例,结合大坪滑坡的地表宏观变形、地表GPS位移等数据,分析滑坡变形特征以及塌岸对滑坡变形的影响,在此基础上通过ABAQUS生死单元功能实现前缘塌岸对滑坡稳定性影响的数值模拟,进一步探索滑坡变形对前缘塌岸的响应关系。结果表明:大坪滑坡的变形主要受库水位涨落影响,前缘塌岸较发育,塌岸一侧GPS监测点地表位移变化较明显,显然塌岸对大坪滑坡地表变形影响较大;ABAQUS的有限元计算结果表明,塌岸对滑坡的变形影响十分明显,影响大小主要与塌岸方量相关;塌岸导致的滑坡变形主要集中在滑坡前部,并向后部逐渐扩展;ABAQUS中的生死单元法可以很好地实现塌岸对滑坡稳定性影响的模拟。     

岸坡消落带岩体劣化的新生型滑坡(崩塌)隐患演化模式研究

三峡库区岸坡消落带是库岸边坡稳定性的敏感地带。库区内多次发生的地质灾害均与消落带的岩体劣化有关。随着时间的推移消落带的岩体劣化情况日益加剧,新生型滑坡不断涌现。本文通过实地调查与室内分析,系统总结了三峡库区秭归至巴东段岸坡消落带岩体劣化的类型以及新生型滑坡隐患的演化模式。研究表明,区内消落带岩性主要以碳酸盐岩类和碎屑岩类为主,碳酸盐岩类劣化类型主要有溶蚀(潜蚀)、裂缝显化与扩张和机械侵蚀,碎屑岩类的劣化类型主要有松动(剥落)、冲蚀(磨蚀)、结构面崩解块裂和软硬相间侵蚀,其中以松动/剥落型最为发育。在此基础上结合结构面发育特征、岸坡结构、岩性及结构和边界特征,厘定了不同岸坡消落带岩体劣化演化形成新生型滑坡隐患点的模式,碳酸岩盐类岸坡主要以基座碎裂压溃型、基座掏空倾倒型、顺向滑移型为主;碎屑岩类岸坡主要以软硬相间坍(崩)塌型、视倾向楔形滑动型、顺向滑移型及逆向倾倒型为主。研究结果可为三峡库区地质灾害监测预警及防治提供技术支撑。     

Study on the Instability Mechanisms and Monitoring Control of Stratified Rock Slope with Water-Rich Strata

Water is one of the leading factors in the sliding geological disasters of rock slope, and the harm of fissure water to slope rock mass more and more becomes one of the hotspot research problems in transportation infrastructure construction in mountainous area. Based on the current research status quo of effect of fissure water on rock mass, the interaction mechanisms of water and rock in stratified rock slope were analyzed by related theories such as rock mass mechanics, fluid mechanics and soil mechanics including softening dissolution, scour hole enlargement and padding effective stress, and the influence of water–rock interaction on slope sliding disasters. Then, the influence of rainfall on the displacement field distribution of slope was analyzed during one year of monitoring a typical,natural slope in the Sichuan–Chongqing region. Observations include surface displacement, deep displacement, water level and rainfall. Finally, a targeted reinforced disposal scheme was proposed that considered the rainfall effect. The results provide reference for the instability theory and treatment measures for a high-risk stratified slope.     

大跨度采空影响顺倾构造山体侧向变动的复合机理

采空区地表山体侧向变动,不同于一般天然山坡,也与采空区一般上覆岩层的变形破坏有异;它是二者复合机理的效应。本文在分析考察了毗邻电厂的横山顺倾构造山体,剖析了地下采空情况后认为,山体侧向变动中,软弱夹层有决定性作用;变动范围、速率与规模,与地下采空有关。从而又利用地质力学模型试验和数值模拟,探索了采动引起山体应力场及变动规律。结果表明,山体岩层的变形、位移、破坏,由直接顶板向地表发展;采空坍陷诱发了软弱夹层的蠕滑,则产生山体侧向滑移;电厂区地表隆起变形是山体侧向滑移挤压地基土的反映。通过现场实际调究、变形观测资料分析与数值模拟和模型试验的对比研究,提出了坍落拱梁的成生效应、挤压蠕滑效应、失稳效应;揭露了顺倾构造山体在采空影响下,具有地表、地下的复合临空面的复合应力场中复合变动的复合机理;并提出这种山体侧向变动机理的典型地质模式,借以论证山体稳定性。     

浙江苍岭隧道岩爆工程地质特征分析与防治措施研究

根据在浙江苍岭隧道施工中发生的岩爆,通过现场地质观测资料,具体地分析了其形成的规模、位置、诱发因素以及地质条件,从地质工程的角度,对岩爆发生地段隧道的岩石组成、地质构造、地应力特征以及地下水情况进行了探讨,发现在苍岭隧道施工中发生岩爆的岩石具有岩体结构面发育适中、弹性模量大、P波波速高、地质构造简单、现代水平构造应力强且主压应力轴σ1大角度相交于隧道中轴线和地下水不发育的特征,并在此基础上,提出了掌子面喷水、布设释放地应力锚杆、减少隧道壁聚能结构等有效的岩爆防治措施。     

三峡库区柑子溪桥头库岸塌岸预测

三峡库区柑子溪桥头库岸段为土质岸坡。依据分段原则,将该库岸塌岸类型分为冲蚀磨蚀型和滑移型。对库岸稳定性评价,结果表明,3-3、4-4、5-5剖面在工况6情况下处于欠稳定状态,其他工况情况下处于稳定~基本稳定状态。     

甘肃天水地区强降雨诱发黄土-泥岩滑坡机理实验研究

在甘肃天水地区每年由降雨诱发的黄土-泥岩滑坡灾害事故很多,给当地人民生命财产造成巨大损失。为探索该类斜坡的滑动破坏过程与机理,在野外地质调查、工程地质钻探及岩土体力学测试的基础上,通过室内大型物理模型实验,研究“上部黄土+下部泥岩”二元结构类型斜坡在强降雨作用下的动态变形演化过程,揭示该类斜坡的破坏机理和破坏模式。结果表明:强降雨作用下斜坡变形破坏以滑动破坏为主,水分的作用主要表现为增加土体自重、引起土体强度降低、降低结构面的抗滑力、产生孔隙水压力及降低有效应力等几个方面,斜坡的破坏模式则主要表现为坡肩侵蚀→微裂隙产生、发展、贯通→斜坡局部滑动破坏→斜坡整体滑动破坏。研究结果对天水地区该类滑坡的早期识别有重要的参考意义,可为该类滑坡的防灾减灾提供科学依据。     

福建省高速公路边坡病害类型分析

为解决边坡防护加固设计依据不足的问题,本文结合福建省高速公路路堑边坡工程实践,归纳了风化剥落、流石流泥、掉块落石、溜坍、坍塌、崩塌、倾倒、错落和滑坡等9大类路堑边坡常见病害类型,并对各病害类型的变形破坏特点进行分析：路堑边坡小规模变形破坏在富水土体中以流、溜、坍运动模式为主,在风化岩石中以剥、落运动模式为主;大规模变形破坏则受控于岩土体中结构面的空间位置及其组合形式,反倾岩层易产生＂倒＂,节理岩体易产生＂崩＂,残存结构面的软弱岩土体易形成＂塌＂,存在陡倾结构面和软弱坡脚的岩土体易形成＂错＂,以及沿特定软弱面做整体水平运动的＂滑＂等多种运动模式。     

中等倾角岩层顺向坡滑坡发育特征及形成机制分析

中等倾角岩层顺向坡,受坡体结构和岩体物理力学性质控制,多存在变形、崩塌、滑坡等工程地质问题,常常会诱发大规模的地质灾害。该类斜坡潜在滑动面不直接出露地表,一般具有变形机制复杂、隐蔽性强和危害大的特点,是滑坡领域关注与研究的重点。拖担水库大坝左岸为一古滑坡,在水库扩建开挖过程中,诱发古滑坡体复活。在分析古滑坡工程地质条件的基础上,结合地质勘察和变形监测结果,研究了其变形特征及形成机制。研究结果表明:①左岸古滑坡具有岩层倾角“上陡下缓”、滑体底部存在反倾坡内的剪切破碎带、滑床岩体产生弧状弯曲的特点;②古滑坡体为一基岩顺层滑坡,滑动模式为“滑移（弯曲）—剪断”型,其变形破坏过程包括三个阶段:弯曲隆起阶段、滑移剪出阶段和扰动变形阶段;③该类斜坡变形破坏后,坡体易沿“上陡下缓”的椅型软弱层面发生二次滑动,滑坡控制关键是对下部变形区的保护。