三峡库区白水河滑坡地下水渗流及变形机理研究

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三峡工程蓄水以来,库区地质环境发生重大改变,滑坡、崩塌等地质灾害频发,如千将坪滑坡(2003年)、泥儿湾滑坡(2008年)、凉水井滑坡(2009年)和杉树槽滑坡(2014年)等给长江航运和库区居民带来了严重的灾难。因此,针对三峡库区独特的地质环境、库水和降雨条件,深入分析库岸边坡地下水渗流场及变形机理有着非常重要的意义。  本文以三峡库区白水河滑坡为研究对象,根据白水河滑坡地下水特征和非饱和土非稳定渗流理论,对白水河滑坡进行地下水渗流模拟,分析了在不同库水位下降速率和降雨条件下滑坡渗流场变化规律,还尝试使用FEFLOW软件构建滑坡三维地下水非饱和非稳态渗流场,对库区滑坡地下水渗流场研究提供了一定参考价值。然后,基于地下水渗流研究成果,结合勘察及专业监测资料,对白水河滑坡的变形机理进行了综合分析。本文主要研究成果如下:  1)基于白水河滑坡大量的地表位移、深部位移和地表裂缝监测资料,将滑坡变形分为3个阶段深入分析与研究,研究表明:白水河滑坡累积位移呈现阶跃型,集中体现在每年5~8月库水位快速下降时期;从2003年至2006年,受降雨影响滑坡位移速率逐渐增加;在2007年156m蓄水后,滑坡出现了大幅度的阶跃变形,位移速率剧增;而2009年至今,滑坡每年位移量、位移速率正在逐渐减小,呈现下降趋势;滑坡位移方向为4.3°~21.1°,均垂直地形等高线向长江滑动。  2)针对白水河滑坡的变形特征和地下水特征,进行了地下水二维、三维渗流模拟:滑体地下水与库水相关性较强,滑体透水性较差,地下水滞后于库水位变化;滑坡前缘地下水受库水位下降影响明显,中后部影响较小;在库水位下降时叠加强降雨,会抬高地下水位,但地下水位浸润线总体变化趋势和不叠加降雨条件下较为一致;受库水位下降影响,三维地下水渗流场中滑体前缘地下水位等值线向后移动,且降速越大,等值线越密,说明前缘地下水受影响越显著,而中后部地下水位基本不变。  3)通过综合分析变形特征、地下水渗流场和稳定性变化规律,揭示滑坡变形机理:白水河滑坡呈“圈椅”状,滑体中前部被库水完全浸泡,滑体容重增加,抗剪强度降低;地下水渗流带走滑体骨架颗粒间的细粒物质,降低其力学性质;库水位下降,稳定性系数减小,且降速越大,稳定性系数减小越快;库水降速为0.6m/d和0.8m/d时,滑坡处于欠稳定状态,降速为1.0m/d和1.2m/d,滑坡处于不稳定状态;滑体渗透性差,强降雨仅少量能沿滑坡坡体裂缝入渗,降低滑坡稳定性,说明降雨对滑坡失稳起促进作用。因此,在库水位下降叠加强降雨作用下,共同导致白水河滑坡失稳。
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