金沙江白鹤滩水电站库区位于金沙江下游河段,坝址距离上游巧家县城45km。位于青藏高原东南缘,属川西南、滇东北高山与高原地貌单元,横断山系,库区内大致以小江为界,西面为康滇地轴区,东面为上扬子台褶带,受区域内小江断裂,则木河断裂带等活动的影响。白鹤滩电站水库最大蓄水位为825.0m,防洪限制水位为785.0m,死水位为765.0m,水库总库容206.27亿m~3。白鹤滩水库为年调节水库,正常运行调度水位高程位于765.0m-825.0m之间。水位变幅带内拟建的巧蒙高速是库区内巧家县到蒙姑乡的干线,公路全长60.127km。库岸岸坡在水位循环涨落的过程中,必然会引起库岸再造,造成岸坡坍塌,交通中断以及诱发大量库岸塌岸的工程地质问题,威胁库区内巧蒙高速的建设和安全运营。根据库区内公路线位、地质环境、水位变幅等因素,确定K0-K51段为库岸塌岸的主要影响区(以下称为研究区)。为了更为准确的评价库岸塌岸对拟建公路的影响,有必要开展基于塌岸模式、预测方法、预测参数,提高塌岸范围预测精度和工程实用性的深入研究工作,通过优化的塌岸范围预测手段进行预测,并结合拟建公路情况进行评价。对于研究区库岸塌岸预测研究及指导巧蒙高速的建设具有重要的理论和现实意义。本文以库区的工程地质条件为基础,结合紫平铺、天生桥、三峡等大量已经蓄水运行的山区河道型水库及相近地质背景塌岸实例,对研究区岸坡结构、稳定性,蓄水后可能出现的塌岸模式等进行归纳类比分析。针对研究区采用改进的原位钻孔剪切强度参数、分形理论修正特征参数进行预测。将传统预测方法的分类评价研究与工程实践应用情况相结合建立以粗糙集理论进行属性约简,考虑了塌岸模式的优化BP神经网络预测模型,对研究区土质岸坡塌岸范围进行预测并结合预测结果,对塌岸影响范围内的拟建公路进行评价。主要取得以下研究成果:(1)研究区内岸坡主要分为土质岸坡和岩质岸坡两类。土质岸坡成分以第四系松散堆积物为主,岩质岸坡又可分为顺向坡、逆向坡、横向坡和斜向坡。以工程地质岩组为基本单元,考虑岸坡结构类型、地形地貌等因素,将整个库岸分为12段21亚段,其中岩质岸坡有5段共11亚段,长约17.98km,占比约35.20%;土质岸坡有7段共10亚段,长约33.02km,占比约64.80%。(2)结合各段岸坡结构、岩土体分布特征、地形地貌以及不良地质现象等因素,对每段库岸的稳定性进行分类,其中I类5段,共4.8km;II类12段,共37.56km;III类4段,共8.64km;Ⅳ类0段(包含亚段)。稳定、基本稳定岸坡总长约42.65km,占比83.06%,稳定性较差、不稳定岸坡总长12.61km,占比16.94%,整个巧蒙库岸段稳定性现状较好。(3)根据现场调查、稳定性现状及类比相近种类和地质条件的山区河道型水库塌岸特征,结合库岸岸坡目前的发育情况,确定研究区可能出现的塌岸模式为冲磨蚀型、坍塌型、滑移型及崩塌型四种。根据46条所布剖面的测量和试验研究,发现滑移型塌岸占比最大约52%,冲磨蚀型和坍塌型次之,分别占24%和13%。而崩塌型岩质岸坡段多处于稳定、较稳定状态,以小规模浅表风化层崩塌、掉块为主,占比11%。(4)通过原位钻孔剪切试验确定不同岩土体天然和饱和状态下的力学强度参数,并通过颗分试验确立该区域不同松散堆积体颗粒成分与冲磨蚀角之间良好的分形特征,且不同物质成分的岸坡分维区间不同,分维值与细粒成分占有量成正比。(5)通过已运营的相近地质条件水库塌岸实例背景资料,基于RS粗糙集理论对水库塌岸预测属性进行约简,得出坡度、坡形特征、冲磨蚀角、含石量、粘聚力、内摩擦角为塌岸范围的主要影响因素。研究水库塌岸模式与水库塌岸预测属性之间的非线性映射关系,建立以约简属性为基础的考虑塌岸模式的双嵌套函数BP神经网络模型,优化传统的BP模型。(6)塌岸预测结果与线路规划位置表明研究区共有7段库岸塌岸对公路造成影响,其中豆腐沟段、双河口段及茶棚子段塌岸对公路危害较大。