三峡库区巫峡段消落带岩体劣化特征及地质灾害隐患点识别

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我国属于地质灾害高发国家,各类型地质灾害每年造成人员伤亡及巨大经济损失。三峡工程自2008年开始145m-175m水位高程周期性蓄水至今已13年。长江航道以黄金水道著称,航道两岸各类地质灾害隐患点对长江航道及周边人民群众生命财产安全构成极大威胁,三峡库区巫峡段曾发生数次大型地质灾害,为地质灾害高发区。库区消落带岩溶岸坡岩体遭受的应力和环境条件(如温度、水位)周期性变化,其岸坡岩体质量和物理力学性能会快速劣化,可称之为岩体劣化。本文将研究区域设在三峡库区巫峡段,研究对象为两岸斜坡消落带岩体。通过野外调查了解岩体劣化类型;通过室内物理试验了解岩体劣化机理;通过定性定量相结合的方法确定研究区域岩体劣化程度;通过数值计算确定研究区域地质灾害隐患点。经过上述研究得出如下结论:(1)三峡库区巫峡段岩体劣化类型分为4类:冲蚀/磨蚀型、溶蚀/潜蚀型、裂缝显化与扩张型、机械侵蚀型。机械侵蚀型与裂缝显化与扩张型分布较多,其主要分布与青石村下游至抱龙河口段,冲蚀磨蚀型零星分布。(2)进行室内物理试验,将钻孔所得原位岩芯置于酸性溶液后进行单轴抗压试验,在各试验节点进行高精度CT扫描,通过试验前后数据对比得出岩芯孔隙裂隙率。岩芯孔隙裂隙率酸化前为2.43%,二次酸化后为2.59%,压力试验后为3.66%,总体呈现出逐渐增大趋势。酸化试验后岩芯面裂隙孔隙率变化幅度较小,单轴抗压试验后面裂隙孔隙率增大明显,且裂隙增大位置为原生裂隙孔隙率较大位置处,原生裂隙出现扩张和延伸,最终得出岩体劣化的主要机制包括机械掏蚀、溶蚀和应力断裂。(3)通过定性与定量相结合的方法,对研究区域内岩体劣化程度展开研究。岩体劣化程度定量评价总共有三类:直接测试法、直接观测法、比拟法。直接测试法在岩体消落带处打入数对钻孔,运用声波测试仪进行跨孔测试,通过跨孔声波波速反映岩体间完整性。直接观测法根据对调查区域同一位置、不同时间历史岩体进行对比分析。比拟法将175m水位线以上类似岩体作为175m水位线以下岩体未受库水位影响前的历史岩体。根据两测窗内裂隙变化计算岩体劣化变量。利用数据统计和定性认识,将岩体劣化变量≥0.05的斜坡段划分为劣化程度强烈;将岩体劣化变量在0.01~0.05的斜坡段划分为劣化程度较强烈;将岩体劣化变量<0.01的斜坡段划分为劣化程度一般。运用GIS软件将研究区域划分为126处斜坡单元,根据定量与定性方法相结合,得出研究区域内岩体劣化程度分布图。(4)以坡度、岸坡结构、斜坡边界条件、地层岩性、软弱层、岩体结构、岩体风化程度、岩体劣化程度、是否被治理作为评价因子,以地形地貌、地质构造、岩体工程地质划分评价因子,构建地质灾害隐患点识别体系,采用层次分析法,以斜坡单元为计算单位,确定研究区域内地质灾害隐患点可能性大的49处斜坡单元,地质灾害隐患点可能性中的24处斜坡单元以及地质灾害隐患点可能性小的32处斜坡单元。
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