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纵观全球,尤其能源问题突出的发展中国家,建设水电大坝是一项非常重要的工程。电站水库蓄水时,会引发库区范围内滑坡复活。最近几十年来,位于中国西南的金沙江流域成为在建或规划的水电工程热点(如溪洛渡、向家坝、白鹤滩等)。由于库区范围内的降雨和库水涨落引起的水动力条件改变,库区滑坡成为严峻的地质灾害。统计资料表明,超过70%的库区滑坡都是由于古滑坡的复活(ICOLD,2002)。 本论文提出了位于中国西南地区的向家坝水库滑坡评价。首先,通过对库区范围的航空影像(API)解译,初步确定滑坡的空间分布,并进行现场调查确认。其次,利用“信息量”法和Logistic回归模型,对库区滑坡易发性进行评价。第三,以两个典型滑坡为例进行实例分析,即罗家嘴滑坡(金沙江左岸)、赵家湾滑坡(金沙江右岸)。 对于罗家嘴滑坡,首先进行了详细地质调查,并监测滑坡变形,包括钻孔测斜仪、地下水位、地表变形监测等。七个钻孔测斜仪用于监测滑坡体内变形特征,并确定滑带位置,使用Diver监测滑坡体内地下水位变动。坡表布置了17个棱镜用于观测滑坡表层位移变形。此外,从出露的滑带附近取样进行了室内土力学试验,扫描电镜(SEM)微观结构观测。最后,根据库水位变动情况下的不同工况,进行了滑坡稳定性分析。 对于赵家湾滑坡,首先进行了详细的地质调查,确定滑坡范围,并通过钻孔确定滑坡体物质组成和滑带深度。完成了现场试验和取样室内土力学试验,最后,使用二维极限平衡方法和三维强度折减法计算滑坡在库水位变动时的不同工况条件下的稳定性。 以下为本文主要研究工作内容: (1)通过遥感解译和地面实地调查,向家坝库区共发现62处大型滑坡、38处崩塌堆积体和10处基岩变形体,其总方量分别达到32,228×104m3,19,916×104m3,1,072×104m3。大部分滑坡发育于侏罗系砂质泥岩地层,滑坡发生模式主要为沿下伏基岩的顺层滑动。大部分崩塌堆积体发育于侏罗系须家河组(T3xj)砂岩,部分发育于雷口坡组(T2l)和二叠系下统灰岩中(P1)。 (2)通过库区岸坡的地质结构特征和空间分析表明,当库水位达到380m时,23处滑坡为稳定,6处滑坡已减缓,其余滑坡为不稳定。32个崩塌堆积体为稳定状态,其余不稳定。不稳定滑坡主要分布在向家坝库区中游段、右岸,以及支沟两岸,如黄坪河、大文河等。8个大型变形体中,有两个位于大坝附近。 (3)库区从新市镇至大坝段出露侏罗系地层(J2sn,J2s,J1-2Z),从统计分析,这一地区的红色砂岩为滑坡高发岩层,老滑坡复活概率较高。库区由于红色砂岩岸坡变形失稳的地区有左岸屏山县富荣河、会仪镇移民安置点左侧、新滩镇移民安置点、小文河与金沙江交汇处下游等。除以上这些岸坡变形点外,向家坝库区岸坡总体稳定性比较好。 (4)基于信息量模型和Logistic回归模型,进行滑坡易发性制图分析。先将滑坡易发程度分为极低、低、中等、高、极高五个等级,利用图层叠加既存滑坡,得出库区范围内滑坡易发程度为:0.36%的区域为极低,1.77%的区域为低,4.14%的区域为中等,6.04%的区域为高,13.37%的区域为极高。两种模型的分析结果基本相同。 (5)罗家嘴滑坡的典型实例分析表明,该滑坡为水库蓄水引起的顺层滑移变形。滑带的存在和滑坡后缘地形特征表明该处为一老滑坡。稳定性分析也表明了库水位变动对岸坡稳定性产生不利影响。滑带土的微观结构分析,也说明了膨胀性粘土矿物的存在,在水位上升后,将利于岸坡产生向下的变形。 (6)赵家湾滑坡是一基岩顺层滑坡,曾于1986年复活。滑坡表面地形平整,后缘陡峻,滑坡面积29×104 m2,钻孔揭露最大厚度约40m,平均厚度约20m,滑坡体积约580×104 m3。滑坡区基岩为侏罗系遂宁组粉砂质泥岩,夹砂岩,产状为300~310°∠7~22°。二维极限平衡计算表明,滑坡整体安全系数不同工况下均能达到最低安全要求标准,在考虑降雨入渗的情况下,局部安全系数不能达到安全要求。三维强度折减法计算表明,在降雨和库水位骤降情况下,滑坡整体安全系数均能达到最低安全要求标准。