三峡库区旧县坪滑坡变形机制及稳定性研究

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三峡库区旧县坪滑坡自三峡水库蓄水以来变形开始加剧,对坡体上的居民、公路、造船厂、修船厂、驾校以及长江航运构成了巨大的威胁,滑坡一旦成灾,将会对坡体上人民的生命财产安全造成极大的威胁,并会对库区的运营以及长江航运造成不利影响。本文通过多期次现场调查和走访,结合前期勘察资料以及前人研究成果,查明了滑坡变形特征,并通过监测数据分析、离心机物理模以及数值模拟对滑坡的主要影响因素、变形机制、稳定性以及变形演化趋势进行了研究。文章最终得出以下主要结论:(1)旧县坪滑坡是一特大型岩质老滑坡,在三峡水库蓄水以来,坡体出现了周期性蠕滑变形。(2)基于坡体变形监测数据对比分析,明确了库水升降为滑坡变形的主导因素。首次蓄水对坡体的稳定性影响较为显著,在随后的库水周期性运营过程中,变形呈减小的趋势。结合库水的变动与位移的关联程度,将滑坡的周期性变形分为三个阶段:库水位上升及高水位坡体变形微弱阶段→库水下降坡体变形加剧阶段→低水位坡体减速变形阶段。(3)利用大型土工离心机试验模拟了多次库水升降下滑坡变形全过程,明确了库水升降过程中动水压力、静水压力和浮托力对滑坡变形的影响。在库水上升阶段,坡体内部水位滞后于库水,此时坡体内部的动水压力、静水压力和下滑段浮托力的增加均有利于坡体稳定;在库水下降阶段,静水压力减小,坡体内部水位滞后于库水,产生指向坡外的动水压力,消落段岩土体的重度由浮重度变为了天然重度,坡体整体下滑力增大不利于滑坡的稳定;增大库水升降的速率,坡体内部水位滞后于库水位进一步加剧,坡体变形也进一步加剧。在整个库水升降过程中动水压力起控制作用。(4)综合滑坡地质环境资料、变形监测成果和离心机物理模拟试验结果等将旧县坪滑坡变形机制归结为:上陡下缓前缘反翘的地形对滑坡变形起控制作用。库水周期性升降过程中动水压力对滑坡稳定性的影响最为显著,但滑坡变形亦受到浮托力和前缘静水压力的制约,综合导致滑坡发生周期性变形。(5)通过Flac3D数值模拟表明,库水升降对坡体稳定性影响较为显著,降雨对坡体稳定性有一定的影响,但要小于库水升降。库水上升和高水位有利于体稳定,库水下降和降雨不利于坡体稳定。(6)通过Geo-studio对滑坡变形演化趋势进行预测,预测结果显示,水位升降对坡体的应力场的影响明显,但随着滑坡自身应力场的不断调整,库水位变动对滑坡变形的影响效果将不断减弱,滑坡累计变形虽不断增长,但周期性变形量会不断减少,最终趋于平稳。
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