庫水聯(lián)合降雨作用下三峽庫區(qū)樹坪滑坡復活機理研究及預測評價.pdf

1、三峽水庫蓄水后,庫區(qū)滑坡、崩塌等地質(zhì)災(zāi)害頻發(fā),據(jù)有關(guān)統(tǒng)計,水庫大型涉水復活型滑坡達數(shù)百處。水庫蓄水將顯著改變庫岸的地質(zhì)條件,特別是庫水的周期性漲落將極大影響到滑坡體巖土體物理力學性質(zhì),滑坡土體經(jīng)常在飽和與非飽和狀態(tài)之間轉(zhuǎn)換,一些滑坡已近失穩(wěn)邊緣,若庫水位變動時遭遇到強降雨,將極有可能誘發(fā)滑坡失穩(wěn)。開展庫水聯(lián)合降雨作用下涉水滑坡的復活機理研究涉及到工程地質(zhì)、飽和與非飽和土力學等不同學科,由于資料缺乏,很少有人能將現(xiàn)場監(jiān)測數(shù)據(jù)、土力學試驗與

2、數(shù)值模擬等結(jié)合起來對典型水庫型滑坡開展研究,因而很難揭示庫水聯(lián)合降雨作用下涉水滑坡的復活機理。
　　本文以三峽庫區(qū)樹坪滑坡為研究對象,采用非飽和土力學理論,對庫水聯(lián)合降雨作用下樹坪滑坡的復活機理進行研究,主要開展的工作包括:①通過對野外宏觀巡查資料及監(jiān)測資料的分析,獲得樹坪滑坡的穩(wěn)定性現(xiàn)狀及有限元模擬初始條件,利用GPS監(jiān)測資料并應(yīng)用時間序列分析方法建立預測模型;②由樹坪滑坡飽和滲透性系數(shù)試驗結(jié)果結(jié)合室內(nèi)常規(guī)物理試驗,利用Geo-

3、Studio軟件反演程序得到樹坪滑坡非飽和水力參數(shù);③建立樹坪滑坡三維地質(zhì)模型,采用有限元軟件ABAQUS,由滑坡關(guān)鍵點的位移反演得到滑坡體抗剪強度參數(shù);④建立樹坪滑坡在庫水變動聯(lián)合降雨作用下有限元計算模型,運用Geo-Studio數(shù)值模擬軟件對樹坪滑坡在庫水及降雨作用下的復活機理進行研究探討,主要有以下結(jié)論:
　　1)GPS監(jiān)測資料分析可知:樹坪滑坡主滑區(qū)GPS位移變形曲線呈階躍狀,主剖面中前部變形遠大于后部變形,數(shù)年的庫水位下

4、降期滑坡呈快速變形狀態(tài),庫水位上升期滑坡體變形減緩,具有典型動水壓力型滑坡特征,庫水位下降是滑坡變形的最主要因素。地表裂縫監(jiān)測數(shù)據(jù)表明:樹坪滑坡前部主要處于張拉變形狀態(tài),后部處于壓縮變形狀態(tài),滑坡變形主要受庫水位升降作用影響,降雨對滑坡變形的影響較小,水庫正常蓄水后,滑坡中前部及前緣變形模式主要為整體變形,結(jié)合 GPS監(jiān)測數(shù)據(jù)及自動位移計數(shù)據(jù)分析可知樹坪滑坡先由前部變形牽引后部滑動,具有牽引式滑坡的特征。
　　2)應(yīng)用二次移動平均

5、法對樹坪滑坡GPS監(jiān)測點ZG85、ZG86總位移進行處理,提取趨勢項位移,并利用總位移得到相應(yīng)時期內(nèi)的周期項位移,對趨勢項位移利用GM(1,1)灰色模型進行預測,對于周期項位移利用AR(?)自回歸模型進行預測。將趨勢項預測值與周期項預測值累加得到總預測值,并與實測總位移值進行對比,預測結(jié)果與實測結(jié)果基本一致,顯示樹坪滑坡變形趨勢有加劇變形的跡象。
　　3)鉆孔地下水位監(jiān)測數(shù)據(jù)表明樹坪滑坡前緣地下水位隨庫水位漲落保持一致,但地下水位

6、上升及下降速率均小于庫水位變動速率,這就造成庫水位上升時滑坡體內(nèi)出現(xiàn)有利于滑坡體穩(wěn)定的動水壓力,庫水位下降時,滑坡體內(nèi)外的水頭差將產(chǎn)生不利于滑坡體穩(wěn)定的動水壓力。
　　4)選取主剖面變形較大的監(jiān)測點ZG85、ZG86及變形影響區(qū)的監(jiān)測點ZG88作為樹坪滑坡關(guān)鍵位移監(jiān)測點,根據(jù)樹坪滑坡平面圖及剖面圖建立三維有限元地質(zhì)分析模型,利用ABAQUS軟件反演分析得到樹坪滑坡抗剪強度參數(shù)C=17kPa,?=18?。
　　5)通過Geo-

7、Studio軟件對庫水變動聯(lián)合降雨作用下樹坪滑坡滲流場、應(yīng)力場及位移場進行了模擬分析。分析結(jié)果表明:①庫水位變動對樹坪滑坡中前部地下水位有一定的影響,地下水位隨庫水位波動基本一致,地下水位略有滯后。庫水位下降時,地下水位線表現(xiàn)出上凸的趨勢,庫水位上升時,地下水位表現(xiàn)出下凹的趨勢。②庫水位下降對樹坪滑坡中前部應(yīng)力及變形有很大影響,有效主應(yīng)力減小與變形均集中在滑坡體中前部,強降雨對樹坪滑坡的應(yīng)力場及位移場影響較大,主要集中在滑坡體表層,且強

8、降雨對滑坡的影響具有持久性。③樹坪滑坡穩(wěn)定系數(shù)隨庫水位波動趨勢一致,庫水位下降時,樹坪滑坡穩(wěn)定系數(shù)逐漸下降,庫水位上升時,滑坡穩(wěn)定系數(shù)又呈上升趨勢,表現(xiàn)出典型的動水壓力型滑坡特征。當庫水位下降時遭遇50年一遇強降雨時,滑坡穩(wěn)定系數(shù)很快下降到1以下。
　　6)樹坪滑坡的發(fā)生是由滑坡內(nèi)因和外因的共同作用的結(jié)果,其中內(nèi)部因素是滑坡形態(tài)及滑坡組成結(jié)構(gòu),外因主要為庫水位升降及降雨作用。監(jiān)測結(jié)果和數(shù)值模擬均表明庫水位下降時,由于滑體滲透性系數(shù)

9、較低,導致滑坡體內(nèi)地下水位下降滯后于庫水位,造成坡體內(nèi)外的水頭差,產(chǎn)生的動水壓力指向滑坡臨空面,將不利于滑坡穩(wěn)定性,且?guī)焖幌陆邓俣仍娇?滑坡變形越快,同時又由于坡體較陡峭,滑坡下部滑動時使滑坡上部失去支撐,又存在一個牽引作用。庫水位上升時,指向坡體內(nèi)部的動水壓力在一定程度上有利于滑坡坡體的穩(wěn)定性。由于滑坡體內(nèi)滲透性較差,降雨極難入滲,對地下水位的抬升也有限,降雨主要對滑坡體表層土存在影響,監(jiān)測結(jié)果與數(shù)值模擬都說明了這些問題。由此可知: