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。     

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。     

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。     

库水位下降速率对三峡塔坪滑坡稳定性的影响

自三峡库区蓄水以来,沿岸发生了许多由于库水波动及降雨影响而导致的滑坡变形灾害。以三峡库区巫山县曲尺乡塔坪H1滑坡为例,选取2014年11月1日～2015年11月1日的库水位监测数据,基于Geo-studio软件中seep/w和slope/w模块对塔坪进行降雨和库水位下降模拟并计算分析其稳定性。结果表明:塔坪滑坡稳定性主要受库水位波动影响,降雨为次要因素。当库水下降速度越大,塔坪滑坡的稳定性系数下降的也越快。     

考虑降雨及库水位变动的区域滑坡灾害稳定性评价研究

水库区内水位的周期性涨落加之降雨的影响,增加库区两岸已有及潜在滑坡的复活甚至失稳的概率,从而威胁库区沿岸居民的生命及财产安全。基于此,介绍了考虑降雨及水位变动特征的区域滑坡稳定性计算方法。该方法采用Boussinesq方法进行隔水底板倾斜的潜水非稳定运动方程的求解,得到库水位等速下降时库岸边坡中浸润线的近似解析解,继而根据不同降雨历时及强度,采用瞬态降雨入渗模型及三维斜坡稳定性计算模型进行区域滑坡稳定性的计算。以三峡库区万州库岸段为例,详细介绍提出稳定性评价方法的数据及参数获取方法,并以3种工况进行比较计算。结果表明,考虑不同的库水位状态及联合降雨条件下的模拟预测结果在一定程度上反应该地区斜坡稳定性的时空分布特征,区内库岸的稳定性对降雨的响应大于对库水位变动的响应。     

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。     

三峡库区港口岸坡稳定性随库水位变化规律研究

随着三峡库区蓄水位的不断抬高,库区已有大量港口码头被淹没而迅速复建,且水库正式运行后水位变幅将会很大,库区港口边坡稳定性问题将更加突出。本文在对三峡库区主要港口工程地质特征调查研究的基础上,结合奉节白马港区工程实例,首先根据坡体实际回填材料特性,采用数值模拟预测了库水位升降时渗流浸润线的变化状况,然后通过试验确定了其岩土物理力学指标随含水量的变化规律。接着考虑库水位首次升降,防洪期间库水位再上升下降等几种工况下,进行了边坡稳定性计算分析,找出港口岸坡稳定系数随库水位升降过程的变化规律,提出库区港口岸坡稳定性计算应选择的控制工况,从而使计算简化。     

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。     

浅议地下水对三峡库区碎石土滑坡稳定性的影响

库水位波动和降雨是诱发三峡库区碎石土滑坡失稳的最重要的因素,库水位波动和降雨都是通过影响碎石土滑坡地下水赋存条件对碎石土滑坡产生作用的,将地下水对三峡库区碎石土滑坡的影响分为地下水对滑带土的物理化学作用使其强度减低、地下水对滑体的渗透力、地下水对滑体的浮托力作用三种作用,利用数学解析方法分析了上述三种作用对三峡库区碎石土滑坡的影响程度。     

库水位变化和降雨共同作用下滑坡的三维流固耦合分析

从库水位和降雨二者共同作用的角度,分析了三峡库区胡家坡滑坡的稳定性特征,并给出了后续库水位变化过程中边坡变形破坏的预测。该模型基于比二维更能反映真实情况的三维有限元计算,采用Mohr-Columb和拉破坏准则相结合的复合准则,并对滑坡的库水位和降雨耦合的边界特征进行了分析,最后通过对极端工况模拟结果的分析,得出了一些有意义的结论。     

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。     

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。     

Probabilistic stability analysis of Bazimen landslide with monitored rainfall data and water level fluctuations in Three Gorges Reservoir,China

Landslide is a common geological hazard in reservoir areas and may cause great damage to local residents’ life and property. It is widely accepted that rainfall and periodic variation of water level are the two main factors triggering reservoir landslides. In this study, the Bazimen landslide located in the Three Gorges Reservoir (TGR) was back-analyzed as a case study. Based on the statistical features of the last 3-year monitored data and field instrumentations, the landslide susceptibility in an annual cycle and four representative periods was investigated via the deterministic and probabilistic analysis, respectively. The results indicate that the fluctuation of the reservoir water level plays a pivotal role in inducing slope failures, for the minimum stability coefficient occurs at the rapid decline period of water level. The probabilistic analysis results reveal that the initial sliding surface is the most important area influencing the occurrence of landslide, compared with other parts in the landslide. The seepage calculations from probabilistic analysis imply that rainfall is a relatively inferior factor affecting slope stability. This study aims to provide preliminary guidance on risk management and early warning in the TGR area.     

蓄水期库岸古滑坡的水动力学响应监测——以三峡库区泄滩滑坡为例

水库岸坡失稳是伴随水电工程建设而产生的一种地质灾害，一般认为主要是由于水库蓄水或运营导致岸坡水动力条件的不利演化造成的。国内外水库岸坡失稳的实例很多，但是岸坡的水动力条件演化过程主要以渗流计算所获得的渗流场作为依据，缺乏系统完整的现场监测资料。以三峡水库蓄水为契机，在湖北秭归县泄滩古滑坡体上建立了一套自动水文监测系统，监测内容包括水库水位、滑坡体水位、渗压与降雨量等。从监测成果来看，岸坡的水位(或渗压)上升速度明显滞后于库水位上升速度，滞后时间与岸坡的渗透性有关，滑带、滑坡影响带和基岩的渗透性相对较弱，滞后时间较长，但是滑坡体的渗透性良好，滞后时间较短；水位观测井的观测成果存在误导，需要结合观测井结构进行分析，建议尽可能使用标准管结构；降雨引起的滑坡体水位上升量和滞后时间与降雨强度关系密切，降雨强度越大水位上升量越大，水位开始上涨的时间越短。因此，对降雨的影响分析有必要考虑雨型，确定合适的基准时间单位。就泄滩滑坡而言，以小时为基本时间单位较为合适。     

降雨与库水位共同作用下近坝库岸边坡滑坡模型试验研究

根据云南省龙江水电站近坝库岸边坡滑坡特点,为了对降雨与库水位共同作用下近坝库岸边坡滑坡有深入的了解,进行了降雨与库水位共同作用下边坡滑坡大型模型试验研究。试验结果表明:降雨是引起近坝库岸边坡滑坡的重要因素,降雨与库水位共同作用下近坝库岸滑坡有效应力减小,研究库水位以下边坡土体的抗剪强度减小;库水位作用使得边坡产生沉降和裂缝,边坡的滑坡是由降雨和库水位共同作用引起,库水位以下边坡土体水分入渗充分,边坡内部孔隙水压力较大,边坡易产生滑坡且滑坡规模较大,近坝库岸边坡滑坡属于浅层牵引式滑坡。     

地下水渗流作用下的三峡库区巴东县赵树岭滑坡稳定性研究

由于城市建设及人类工程活动越来越强烈,边坡灾害的数量快速增加。地下水的渗流作用是边坡灾害的诱发因素,如在城区范围内的赵树岭滑坡等特大型滑坡,给当地经济社会发展和人民生命财产带来了极大危害。因此,研究地下水渗流作用对滑坡稳定性的影响具有十分重要的意义。本文基于极限平衡法,利用Seep/W模块对不同工况下的渗流场模拟分析,采用Morgenstern-Prince法对其稳定性进行研究。在此基础上,以三峡库区巴东县赵树岭滑坡为例,对地下水渗流作用下的滑坡稳定性进行分析,结果显示赵树岭滑坡现状整体稳定,没有整体变形迹象,也无局部较大规模变形迹象和局部变形迹象。     

库水位升降条件下边坡失稳离心模型试验研究

 三峡库区频发的滑坡地质灾害已愈来愈引起学者的高度重视,其受水位反复升降的影响是库区边坡不同于其他陆地自然边坡的一个显著特点。以离心模型试验为手段,基于三峡库区典型滑坡的工程地质特征,建立相应的土质边坡离心模型。在试验过程中实现对库水位循环升降的控制,模拟库区边坡在水位升降作用下的失稳过程。通过数码摄像、数字图像处理和传感元件测试,获得该试验条件下的土坡在水位升降过程中典型位置的孔隙水压力变化、全断面位移矢量演化(水平位移和沉降)、滑面形态及裂缝形成发展过程,并详细分析边坡在这种外部水环境影响下的变形演化、失稳和破坏模式。试验结果表明,若仅考虑水位升降作用的影响,该试验条件下的库区土质边坡的变形呈现典型的渐进牵引破坏模式,并具备较强的水土软化影响特征;裂缝在变形演化过程中出现交替张开和闭合现象,该失稳模式下的滑面呈折线形态,并在变形破坏过程中次生多级滑面。研究结果为库区滑坡地质灾害机制的深入认识、以及滑坡预防和控制提供了重要依据。     

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。     

三峡库区奉节河段库岸蓄水再造研究

通过二维水流泥沙数模计算，分析了三峡库蓄水后棒节河段的泥沙淤积量、流场、近岸流速及浪高等的变化；探讨了岸坡可能的3种再造形式；冲刷塌岸、整体滑移、岩坡崩塌；建立了库岸冲刷塌岸的预测模型，并进行了预测；计算分析了不同水位、冲刷淤积、地震等工况下典型滑坡的稳定性变化规律；最后，对库岸再造的工程防治措施提出了建议。