三峡水库水位涨落条件下奉节南桥头滑坡稳定性分析

三峡大坝建成后，水库将分期蓄水抬高水位，蓄水后库区水位将上抬100多米。由于防洪的需要，库水位将在175～145m范围内变动。库水位的抬升和周期性涨落，将改变岸坡原有的水．岩作用环境与条件，有可能引起库岸边坡与滑坡的失稳。南桥头滑坡位于三峡库区奉节县长江公路大桥南岸，其稳定性直接关系到大桥的安全运行。应用FLAC^4.0对南桥头滑坡在不同水位及涨落条件下的渗流场与应力场进行分析，研究应力-渗流耦合作用下滑坡体的变形趋势与破坏特征：探讨了不同蓄水工况下滑坡稳定性的变化规律及其对桥基的影响。结果表明：南桥头滑坡在现状条件下处于基本稳定状态；三峡水库蓄水后，随着水位的抬升，滑坡整体稳定性逐渐恶化；滑带内塑性区全部连通，滑坡安全系数小于1．0，表明该滑坡在库水位抬升后有可能产生整体失稳。建议采取有效的工程治理措施，消除滑坡对大桥运行造成的安全隐患。     

三峡库区碎石土质岸坡失稳启动机制研究——以龙江红岩子滑坡为例

三峡水库蓄水后,滑坡成为三峡库区最严重的地质灾害之一,库水位下降和降雨是导致滑坡的重要因素。以龙江红岩子滑坡为例,研究三峡库区碎石土质岸坡失稳启动机制。基于FLAC~(3D)渗流分析模块功能和算法对三峡库区龙江红岩子滑坡的机制进行研究。根据龙江红岩子岸坡的地形、地质条件,建立了龙江红岩子滑坡渗流模拟有限差分计算模型,并确定了模型合理的水头边界条件。通过编写内置的FISH函数对降雨入渗、不同库水位等工况进行模拟,得到了位移场的变化规律,分析了不同库水位及降雨条件下碎石土质岸坡的稳定性,揭示了岸坡在降雨和水位下降过程中的稳定性衰减过程。降雨和水位骤降的共同作用是龙江红岩子滑坡的触发因素。为研究不同库水位和降雨条件下碎石土质库岸滑坡稳定性提供了依据。     

三峡库区塔坪H2古滑坡台阶状复活变形的库水–降雨耦合作用机制

三峡水库蓄水以来,出现了大量大规模的老滑坡体复活现象。较多大型复活滑坡体的监测位移–时间曲线呈台阶状阶跃变化。此类滑坡的稳定状态识别难度较大,严重影响治理方案及治理时机的选择。以巫山曲尺塔坪H2滑坡为例,通过地质、位移监测及数值模拟方法,研究了此滑坡在实际降雨与库水涨落条件下渗流场、稳定性以及变形场演化规律。在汛期及库水位变动时期滑坡会发生变形,特别是库水位下降诱发滑坡前缘变形,并对后部坡体产生牵引作用。而降雨主要影响库水位变动带以上部分滑体的变形,并对前缘坡体产生推动作用。在周期性降雨和库水位涨落的循环作用下,滑坡体反复受到"推–拉"作用,导致滑坡的位移–时间曲线呈现台阶状阶跃特征。总体来说,库水位涨落是滑坡变形的主要因素,而降雨促进了滑坡变形进一步发展。     

三峡库区碎石土质岸坡失稳启动机制研究——以龙江红岩子滑坡为例

三峡水库蓄水后,滑坡成为三峡库区最严重的地质灾害之一,库水位下降和降雨是导致滑坡的重要因素。以龙江红岩子滑坡为例,研究三峡库区碎石土质岸坡失稳启动机制。基于FLAC^3D渗流分析模块功能和算法对三峡库区龙江红岩子滑坡的机制进行研究。根据龙江红岩子岸坡的地形、地质条件,建立了龙江红岩子滑坡渗流模拟有限差分计算模型,并确定了模型合理的水头边界条件。通过编写内置的FISH函数对降雨入渗、不同库水位等工况进行模拟,得到了位移场的变化规律,分析了不同库水位及降雨条件下碎石土质岸坡的稳定性,揭示了岸坡在降雨和水位下降过程中的稳定性衰减过程。降雨和水位骤降的共同作用是龙江红岩子滑坡的触发因素。为研究不同库水位和降雨条件下碎石土质库岸滑坡稳定性提供了依据。     

降雨与库水位变动下堆积体滑坡稳定性分析

库水位变化、暴雨骤降等环境因素是引起库岸边坡失稳的重要因素,针对金沙江库岸付家坪子滑坡,采用有限元软件Geo-Studio,分析库水位变化、降雨及其共同作用等环境因素对岸坡稳定性的影响规律。结果表明:在一个库水位调度周期内,付家坪子滑坡的最危险时刻为库水调度下降至540 m时(5月),整体滑坡欠稳定,最不稳定的位置是滑坡前缘;在库水位调度周期内滑坡安全系数变化与库水位变化趋势基本一致,库水位不变时,地下水位线上升导致岩土力学参数降低,安全系数减小;库水位上升时,库水入渗产生渗流力和对岸坡的静水压力,大于滑坡前缘被淹没后产生的浮托力,安全系数增大。随着库水位的降低,滑坡体的稳定性下降,说明坡内的渗流力和滑坡前缘所受的库水压力起主导作用。     

三峡库区泄滩滑坡渗流场与应力场耦合分析

泄滩滑坡坡体从水力学特性来看为3层透水性较强的岩层(坡积物、滑坡堆积物和滑坡影响带)和2层透水性较弱的岩层(滑带和基岩)构成的互层状结构。以此为基础,进行了三峡库区蓄水至175m水平时泄滩滑坡的渗流场与应力场耦合分析,得出滑坡体内水头分布、滑带底面承受的浮托力分布以及各应力分量分布。可以看出,泄滩滑坡水力学特性上的这种互层状结构不利于滑坡体的稳定,耦合作用对渗流场的影响不大,但对应力场的影响较大。     

滑坡体基质吸力的观测试验及变化特征分析

降雨是影响滑坡稳定性的主要因素之一，在一个降雨周期内，滑坡体会呈干湿循环变化，坡体的基质吸力和暂态孔隙水压力会随着降雨过程和时间呈现不同的变化趋势。为研究这一复杂的变化趋势和规律，在三峡库区泄滩滑坡体上建立一个深为20m的观测井，对滑坡体基质吸力、孔隙水压力和滑坡区降雨量进行长达2a的观测研究，取得大量的第一手监测数据，分析总结了滑坡体基质吸力、孔隙水压力随时间、空间及降雨的变化规律。这一研究成果为进一步分析降雨对滑坡的影响程度提供了真实而科学的依据。     

基于改进破坏接近度的千将坪岸坡失稳机制分析

千将坪滑坡是三峡水库蓄水后库区发生的首个特大型岩质顺层滑坡。以往大量的研究认为,水库蓄水和降雨是诱发该滑坡发生的2个主要因素,但关于这2个诱发因素对岸坡失稳影响程度大小的问题仍存在2种不同的观点:(1)水库蓄水的影响大于降雨;(2)降雨的影响大于水库蓄水。为了弄清该问题,选取千将坪滑坡前缘缓倾角非连续结构面岩桥附近的岩块,开展库水浸泡对岩块强度和变形影响的三轴压缩试验;建立千将坪岸坡的有限元模型,基于流固耦合理论,采用ABAQUS软件分别对该岸坡在三峡水库蓄水、降雨及两者共同作用下岸坡的地下水渗流场和应力场进行计算;基于试验测得的岩块应力–应变关系,改进破坏接近度指标,并将其用于定量分析评价水库蓄水、降雨及两者共同作用对千将坪岸坡稳定性的影响程度。研究结果表明:受水库蓄水的影响,岩块经历库水浸泡后其弹性模量、抗剪强度会显著降低;潜在滑动面(指岸坡中后部的层间错动带及前缘的缓倾角非连续结构面)的危险程度在水库蓄水、降雨及两者共同作用的3种情况下依次增大,降雨对千将坪岸坡稳定性的影响大于水库蓄水,并且仅在水库蓄水和降雨共同作用下潜在滑动面才贯通。岸坡前缘缓倾角非连续结构面中岩桥在水库蓄水后,受库水浸泡影响强度逐渐降低,加之降雨增加了促滑段(中后部层间错动带)的下滑力,最终岩桥剪断,千将坪岸坡发生失稳。     

降雨作用下三峡库区某粘质土滑坡优势流分析

三峡库区复活型滑坡多为粘质土型,自三峡水库蓄水以来,在降雨及库水的周期性作用下,该类滑坡均出现不同程度的拉裂现象。由于库水位上升,可能导致该类滑坡稳定性降低,处于临界状态,这类滑坡是否失稳,将取决于大气降雨。常规数值模拟时,一般默认滑坡土体为各向同性渗透材料,没有考虑裂隙的优势渗流,其结果通常与实际情况不符。本项研究考虑采用各向异性渗透材料对滑坡在降雨作用下进行渗流场及位移场的模拟,并与常规模拟及监测数据进行对比。发现考虑材料各向异性渗透系数时,滑坡体孔压分布及位移变化均与实际情况接近,说明了该简化优势流模型的可靠性。     

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。     

库水位下降对滑坡体稳定性的影响

以三峡水利工程为背景,针对长江三峡库区水位的周期性调节对库岸边坡稳定性可能产生的种种不利影响,计算了在库水位下降期间,滑坡体稳定性受库水位下降速度影响的变化情况。结合库水位下降期间不同渗透系数滑坡体的实际渗流场,对滑坡体稳定性进行了数值计算分析,得到了库区降水速度和渗透系数与边坡稳定性之间的变化规律,对库区边坡稳定性的研究有一定的参考作用。     

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。     

库水位下降对滑坡稳定性的影响

三峡水库2003年蓄水后，滑坡将可能成为三峡库区最严重的地质灾害之一，库水位下降和暴雨是导致滑坡的主要因素。根据三峡库水位调控方案考虑库区极端暴雨情况，利用有限元模拟库水位在175～145m波动和降雨时红石包滑坡Ⅲ的暂态渗流场，将计算得到的暂态孔隙水压力分布用于滑坡的极限平衡分析，并考虑基吸力对非饱和土抗剪强度的影响。探讨不同降雨速度、降雨条件对滑坡稳定性的影响。研究表明：库水位下降对滑坡稳定性的影响受控于滑坡土的入渗能力和滑坡结构形态，当暴雨强度为300mm／d时，红石包滑坡Ⅲ的临界降速1m／d。其成果将为库区滑坡治理提供科学依据。     

泄滩污水处理厂不稳定斜坡地下水动力学参数反演

三峡水库蓄水运行后,三峡库区泄滩污水处理厂岸坡在库水位变化条件下发生较大的变形,目前,该岸坡已成为不稳定斜坡。本文基于流固耦合理论,采用有限元法、神经网络与遗传算法相结合的综合智能反演方法,依据该不稳定斜坡在一个库水位变化周期内的地下水位和变形监测资料,对该不稳定斜坡在一个库水位变化周期内的地下水动力学参数进行反演分析,获得该斜坡堆积体在库水位变化和降雨条件下的渗透系数和储水率动态变化特征,为该斜坡的稳定性评价提供依据。     

库水位骤变下滑坡–抗滑桩体系作用三维分析

库水位上升产生的浮力作用和库水位骤降时产生的渗透动水压力,将改变原有的水–边坡作用环境与条件,不利于库区边坡稳定。结合三峡库区马家沟I号滑坡的现场监测成果以及库水位波动数据,利用数值模拟方法,建立真三维模型。采用有限差分程序软件内置的Fish语言将分别考虑库水位上升和下降对坡面产生的静水压力作用、动水压力作用耦合于有限差分程序软件,对滑坡在库水位骤然上升与下降的位移和应力场进行分析,研究应力–渗流耦合作用下抗滑桩加固库区滑坡位移和受力特征,探讨滑坡–抗滑桩相互作用体系的防治效果。结果表明：抗滑桩与土体形成土拱效应以及抗滑桩阻滑效应相互作用下防治滑坡效果明显;库水位骤降产生的动水压力相比于库水位骤升产生的静水压力对滑坡–抗滑桩作用体系的减弱作用更大;数值模拟方法为对库水位骤变下滑坡–抗滑桩体系相互作用三维分析具有一定的指导意义。     

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。     

再论茅坪滑坡的复活机制与治理可行性

基于对茅坪滑坡体1993-2000年的监测资料分析，初步认为茅坪滑坡体复活是其东侧白岩危岩体中不合理的采煤活动引起的。为了证实上述推论，2004年7月-2005年1月，对滑坡体的变形、水位和降雨量进行补充监测。结合相关监测成果，进一步论述滑坡体的水动力条件变化及其对滑坡体变形的影响：（1）水动力条件演变包括两个方面，其一是采煤活动诱发的白岩危岩体开裂和崩塌以及由此产生的黄沟流水路径的改变：其二是水库蓄水与运行。（2）黄沟流水路径的改变不但抬升滑坡体的地下水位，且使地下水位在较长时间内维持在高水位。（3）黄沟流水完全来源于大气降雨；降雨，特别是强降雨对滑坡体的变形速度影响最大。（4）1999年后，水库蓄泄水对前缘次级滑体的影响减弱。作为隔河岩变形库区规模最大、变形最为严重的滑坡体，茅坪滑坡的失稳问题应该引起相关各方面的关注与重视。建议在治理工程时优先考虑截排来自黄沟流水。     

周期性渗透压作用下红砂岩渗透特性试验研究

水库运行期水位的周期性变化使软岩岸坡防洪限制水位以下的岩体长期处在周期性变化渗透压作用的环境中,这种周期性变化的渗透作用对软岩的渗透特性将产生很大的影响。以三峡库区红砂岩为研究对象,利用自主研发的"具有模拟库水位周期性变化环境下水压变化条件的渗透仪"对红砂岩进行周期性渗透试验,探讨防洪限制水位以下的红砂岩在周期性渗透压作用下的渗透特性变化规律。试验结果表明,随着周期性渗透压的变化,红砂岩的渗水量在第一个渗透周期增长最快,而后逐渐减小;随着周期性渗透压的变化,红砂岩的渗透速度和渗透系数也呈周期性变化;不同岩样的累计渗水量、渗透速度和渗透系数的变化存在一定的差异,但经过4个渗透周期之后,红砂岩的累积渗水量、渗透速度和渗透系数随压力的变化范围稳定,且变化趋势一致。研究结果说明,三峡水库岸坡防洪限制水位以下的红砂岩在水库运行期经历4次周期性水位变化之后,渗透特性逐渐趋于稳定。