三峡库区地质条件复杂,人类工程活动频繁,是我国地质灾害高发区之一。三峡库区历史上曾因山体滑坡崩塌等灾害多次阻断长江航道,如上世纪80年代发生的新滩滑坡,造成千年古镇全部被毁、长江主航道断航十余天的重大灾难。三峡水利枢纽工程建成后,总库容393亿m3,水库全长600余km,水库面积1084km2。水库淹没陆地面积632km2,涉及重庆市、湖北省的20个县(市)。三峡工程水库淹没涉及城市2座、县城11座、集镇116个,安置移民120余万。三峡工程建成蓄水后,水位抬升百米,每年水库调度形成30m的水位涨落。巨大水位变化和城镇就地后靠迁建等人工因素的叠加,扰动了库区的地质环境,使得库区地质灾害防治问题面临巨大挑战。针对蓄水后三峡库岸的基本状态、是否会引起大规模岸坡失稳、是否严重危害航道和沿岸城镇居民安全,甚至威胁大坝的安全等亟待解决的问题,本论文开展相应研究,取得如下进展:1.论文收集分析了三峡库区175m试验性蓄水以来的工程地质条件变化和降雨情况,统计了库水位每年在145m到175m的循环变化引起的库区滑坡灾害,从分析结果来看,2008年175m水位试验性蓄水后,库区地质灾害发生达到峰值,为333处,随后库区每年的新生地质灾害数量有了显著减少。2.论文以凉水井滑坡为例,开展相关研究。凉水井滑坡位于长江右岸,为典型的水库型滑坡。受到库水位变动影响,滑坡变形与水位变化对应关系明显,每年的水位波动凉水井滑坡都会出现一次位移的阶跃。以水位变化5日累计和10日累计时间窗口深入分析后认为,在库水位上升和下降阶段,凉水井滑坡都发生位移显著变形。每年5~6月库水位下降速率最大(0.3~0.4m/d),而每年6~7月滑坡位移变化速率也将到年度最大值,出现波峰特征。每年10~11月,库水位平均上升速率达到最大而滑坡位移速率变化较小。3.论文通过应用饱和-非饱和理论对凉水井滑坡进行了稳定-非稳定流渗流数值模拟分析,得出库水位变动对滑坡地下水渗流场及堆积层滑坡稳定性的影响。文中采用GeoStudio Seep/W软件进行饱和-非饱和渗流模拟,地下渗流场孔隙水压力结果叠加到Slope/W中进行稳定性分析的方法,实现了多场耦合的数值模拟计算。模拟结果分析认为:(1)库水位从145m上升至175m过程中,滑坡安全系数曲线呈上升趋势,即随着库水位的上升,稳定系数在增加,说明滑体内部水位上升滞后于库水位变化,从而导致滑坡内低外高的压力差出现,形成“加固效应”(stabilizing effect),使得滑坡更为稳定;(2)库水位上升速度越快,滑坡稳定系数上升也就越快,其安全系数也越高;(3)当库水位上升至175m稳定水位后,随着时间变化,滑坡内部水位逐渐也上升到稳定水位,滑坡内外压力差逐渐消散,从而导致滑坡安全系数降低;(4)若库水位上升至175m稳定水位后足够长的时间,滑坡安全系数会低于145m稳定水位的对应值;(5)库水位从175m下降至145m过程中,安全系数的曲线呈下降趋势,即随着库水位的下降,安全系数在降低,说明滑坡内部水位下降滞后于库水位,从而形成的内高外低压力差使得滑坡更为不稳定;(6)库水位下降速度越快,滑坡安全系数下降的也就越快,其值也就越低;(7)当库水位下降至145m稳定水位后,随着时间变化,滑坡内部水位逐渐也下降到稳定水位,滑坡内外压力差逐渐消散,从而导致滑坡安全系数略有增高;(8)若库水位下降至145m稳定水位后足够长的时间,滑坡安全系数会高于175m稳定水位的对应值。4.通过对0.2、0.4、0.6、0.8、1.0、1.2、1.4、1.6、1.8、2.0 m/day共10种水位变化速率下的滑坡稳定性的深入分析认为:水位变化速率v=0.8m/d作为快速下降(rapid drawdown)的定义数值具有显著的代表意义。当水位降速大于0.8m/d时,水库型滑坡的安全系数有较显著降低,成灾风险随即上升。结合数值模拟与库区多年实际运行曲线,论文建立了水库运行与滑坡成灾可接受风险的关系,提出了三峡工程满足当前堆积层滑坡稳定性的可接受风险变幅范围,即v小于0.6m/d,低风险;0.6m/d≤v≤0.8m/d,中风险;v大于0.8 m/d,高风险。这一取值范围为水库调度提供了科学依据。由此,可对库区堆积层滑坡可接受风险的库水运行方案进行优化与建议。5.将长期安全过程安全曲线与地质灾害风险等级结合,给出了凉水井滑坡多年的风险曲线。6.根据饱和非饱和渗流理论,对非稳定渗流状态下影响堆积层滑坡稳定性的K、c、φ以及库水位变幅v进行了模拟分析,认为K值对滑坡的安全系数Fos影响显著;v=0.8m/d可作为水库运行合理变幅。7.针对2009-2012年凉水井滑坡监测数据等资料,分析了滑坡的变形演过规律,提出基于LURR理论的库水升降联合降雨作用下堆积层滑坡的预测模型。8.论文通过分析凉水井滑坡的影响因素,结合现场不同坡面段实际情况以及经济性、施工难易程度、工期等方面进行综合考虑,提出治理方案,为“削方减载(分期实施+监测预警)+排水工程”的优化综合防治措施并进行了数值模拟对比分析。结果显示经过综合治理,滑坡安全系数有了较大提高。该方案可推广至库区堆积层滑坡的防治工程中去。论文具有以下创新点:1.本研究通过应用饱和-非饱和理论对水库型滑坡进行了稳定-非稳定流渗流数值模拟分析,得到库水位变动对滑坡地下水渗流场及堆积层滑坡稳定性的影响规律。2.根据不同库水降速条件下堆积层滑坡的风险分析,提出了现阶段水库安全运行日变幅的可接受风险,为水库安全运行提供理论支持。3.系统分析了库水位变化与降雨条件下滑坡安全系数变化,首次提出了堆积层滑坡多年全过程安全系数曲线。