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滑坡稳定性问题是百余年以来工程地质及岩土工程研究领域的一个备受关注的挑战性课题。由于滑坡灾害造成的损失相当大,而我国是一个多山、多丘陵的国家,因此也是滑坡灾害多发的国家,滑坡给我国造成的损失也非常严重。近年来,由于基础建设的需要,特别是三峡工程的建设,很多库区内的边坡在水库蓄水和人工建设的多重因素的影响下,稳定状态会发生改变,从而会危及到水库及库区内人民的财产和安全。本文选取奉节长江大桥南桥头滑坡为研究对象,采用多种方法对其稳定性问题进行综合研究,从而可为其治理提供可靠依据,本课题的研究方法还可为其他库岸滑坡的稳定性研究提供参考。
本文重点考虑水库库水位变化对滑坡体稳定性的影响。因为库水位的变化会引起的地下水渗流场的变化,从而引起地下水静、动水压力的变化,进一步会影响滑坡的稳定性。因此,本文首先按照三峡水库蓄水和调动的方式设计几种工况,分析滑坡体在水库蓄水和下降情况下地下水的渗流场情况,再将渗流场分析结果应用到滑坡体稳定性极限平衡分析中。
库水位作用下滑坡的变形和稳定性分析属于固液两场的耦合问题。一方面库水变化引起滑坡体内地下水位变化,地下水通过孔隙静、动水压力变化影响岩土体的应力状态;另一方面滑坡体应力状态的改变又会通过滑坡体物质间的孔隙率与结构的变化来影响岩土体的水力特性,这种相互作用构成了滑坡体渗流场和应力场的耦合问题。本文采用二维有限插分法(FLAC)分析了奉节长江大桥南桥头滑坡体在不同蓄水水位情况下因渗流场和应力场耦合引起的滑坡体变形与塑性区分布规律,对滑坡体稳定性作出综合评价。
数值模拟的结果与用极限平衡方法得到的结果基本相吻合,说明分析结果比较理想。最终得出如下结果:影响奉节长江大桥南桥头滑坡稳定性的最主要的因素是三峡水库蓄水及其水位波动,特别是水位波动、地震等因素叠加时,必将使滑坡的稳定性进一步恶化,将会造成较大规模的变形失稳破坏。初始水位条件下奉节长江大桥南桥头滑坡体是稳定的,但滑坡体安全储备不高。水库蓄水时,随着水位的抬升,更大体积的滑体和更大范围的滑动面浸泡在水中,滑体自重增加,滑动面力学强度参数饱水弱化,对滑坡体稳定不利,特别是叠加地震力后,整体稳定性会大大下降,滑坡体处于失稳状态;同时水位抬升时,滑坡体地下水渗流条件发生变化,水对滑体产生了浮托力,降低了滑体的有效应力,滑体朝坡外的变形逐渐增大,且最大水平变形通常出现在库水位线附近滑坡体处;并且,随着水位抬升,滑体的塑性区范围也逐步增大,沿滑动面塑性区逐渐贯通。说明,库水位上升会导致滑坡体稳定性逐渐降低。在水库水位骤降时,由于滑坡体水位的降落速度比库水位慢,会造成很大的静水浮托力和动水压力,对滑坡体的稳定性不利,而对滑坡体稳定性有利的坡外水压力减小较快。因此,在水库水位骤降时,滑坡稳定性会下降,滑坡发生整体滑动的可能性很大。
通过对滑坡体稳定性地研究,文章最后提出了一些防治措施建议。建议从岸坡防护、排水工程及建立监测系统几个方面进行防治。