库区滑坡成因分析及稳定性评价
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三峡库区某顺层库岸滑坡形成机理及稳定性分析童时岸;易武;赵宏渠【摘要】滑坡是三峡库区十分普遍的地质灾害,而顺层库岸滑坡在三峡库区滑坡中占有一定比重.以三峡库区某顺层滑坡为例,结合多年的数据,对顺层库岸滑坡形成机理进行分析,运用GeoStudio软件进行稳定性模拟分析.结果表明,在库水位快速涨跌时,由于落差形成了指向坡体外侧的动水压力,不利于坡体稳定,易诱使滑坡失稳.库水位涨跌速率越大,则滑坡的稳定性就会变差,当以较大涨跌速率工况3、4运行时,该滑坡处于欠稳定状态.【期刊名称】《价值工程》【年(卷),期】2018(037)012【总页数】3页(P217-219)【关键词】库岸滑坡;形成机理;三峡库区;稳定性分析【作者】童时岸;易武;赵宏渠【作者单位】三峡大学土木与建筑学院,宜昌443002;湖北长江三峡滑坡国家野外科学观测研究站,宜昌443002;三峡大学土木与建筑学院,宜昌443002;湖北长江三峡滑坡国家野外科学观测研究站,宜昌443002;三峡大学土木与建筑学院,宜昌443002;湖北长江三峡滑坡国家野外科学观测研究站,宜昌443002【正文语种】中文【中图分类】P642.220 引言在国内外建成的各类大型水库中,库区库岸滑坡事件不在少数。
自1963年瓦依昂大坝库区发生严重滑坡灾害以来,世界各地的学者对库岸滑坡形成机理都开始重视。
大量的资料和数据显示,大多数库岸滑坡与水有关[1]。
而库水水位涨落与降雨是形成库岸滑坡的重要条件[2、3]。
三峡库区库水水位大幅度、周期性涨落,并且有降雨的影响,地下水动力场产生剧烈变化,影响了库区多数滑坡的稳定。
因此如何正确地确定降雨与库水位作用下滑坡稳定性的变化,是解决三峡水库运作调度的重点[4]。
易武等在多年的滑坡监测上将三峡库区滑坡动态变形模式划分为多种类型[5];谢守益等探索了降雨诱发滑坡的成因机制[6];三峡库区有大量顺层库岸滑坡,自2006年蓄水以来,一直有变形,本文以郑家坪滑坡II为例,综合分析各类勘察数据、库水位及波动速率、降雨量及强弱,对郑家坪滑坡II的形成机理进一步挖掘,基于库水位涨跌联合降雨的作用,本文结合GeoStudio模拟软件对郑家坪滑坡II的稳定性进行数值模拟分析。
水库边坡不稳定体稳定分析及处理随着工程规模和建设数量的不断增加,特别是在水资源管理和灌溉等方面,随着水库的不断建设和投运,水库边坡的工程问题变得越来越复杂。
水库边坡的不稳定体是一种非常危险的问题,如果不及时进行稳定处理就会带来严重的后果。
因此,需要进行水库边坡不稳定体稳定分析及处理,从而保证水库边坡的安全稳定。
1.水库边坡的不稳定体类型水库边坡的不稳定体主要有三种类型,分别是滑坡、崩塌和震动。
其中,滑坡是指沿着一定的滑动面而产生的不稳定体,崩塌则是指边坡出现倾倒或崩落的不稳定体,震动则是指边坡在地震或其他振动作用下产生的不稳定体。
2.水库边坡不稳定体稳定分析水库边坡不稳定体稳定分析要首先进行现场勘查,深入了解边坡的情况和特点,包括坡形、土质、缘石、附属构造等。
同时,要进行水库周边地质环境的综合分析,包括地质结构、地形地貌、地下水、工程地质等。
在此基础上,通过对边坡进行数值分析和模拟计算,确定边坡不稳定体的范围和发生机理,为后续的处理提供科学依据。
3.水库边坡不稳定体稳定处理针对不同类型的水库边坡不稳定体,其稳定处理方法各不相同。
滑坡通常需要进行边坡加固、排水降水和抽沉等措施,通过加强边坡稳定性来保证水库安全。
崩塌则需要采用钻爆或爆破等方法对岩石进行破碎和清理,同时对边坡进行加固;震动则需要对边坡进行减震和加固处理,避免地震等因素对边坡的不良影响。
4.水库边坡不稳定体稳定处理的技术水库边坡不稳定体的稳定处理是一项技术性比较强的工程,需要采用多种技术手段和方法。
其中,较为常用的方法包括土工格栅加固、钢筋混凝土加固、排水降水、抽沉加固等。
此外,还可以采用视觉技术、GPS监测、遥感调查等现代化手段对水库边坡进行实时监测和预警,及时发现和处理不稳定体,保证水库安全稳定。
总之,水库边坡的不稳定体是一种非常危险的问题,对水库边坡的稳定性和安全性带来巨大威胁。
因此,需要进行水库边坡不稳定体稳定分析及处理,从而保证水库的安全稳定。
南江县某滑坡形成机制及稳定性评价文章从滑坡的地质环境入手,采用工程地质测绘、勘探相结合,基本查明了滑坡体的地形地貌、地层岩性、滑体、滑带、滑床的物质组成及结构特征。
根据滑坡体变形破坏特征,分析了滑坡体形成机制,评价了其在天然、暴雨状态下的稳定性。
标签:暴雨;结构特征;形成机制;稳定性评价1 概述四川地区雨季相对集中,地质灾害出现加剧迹象,严重影响了人民群众的生命及财产安全。
本文以南江县某滑坡为实例,阐述了滑坡体的形成机制,计算了滑坡体在天然、暴雨及地震条件下的稳定性。
2 工程区地质概况南江县位于跨川中坳陷区和杨子地台北缘坳陷褶皱带。
工程区位于沙滩背斜南翼,地层产状为170°∠14~18°。
内地下水类型主要有松散堆积层孔隙水和碳酸盐岩类岩溶水,出露地层由老到新依次为寒武系下统孔明硐组(1k)中厚层状白云质灰岩及第四系堆积物。
滑坡区位于南江县桥亭乡沙滩小学一带,地貌上属于斜坡阶梯状地貌,坡度较大,建筑物主要集中在滑坡前缘,其切坡开挖加之坡体上的农业生产活动,地表水下渗严重,使土的抗剪强度降低,加速了滑坡变形,对滑坡的稳定性带来了不利影响。
3 滑坡基本特征3.1 滑坡体形态及边界特征滑坡前缘641.0m,后缘663.5m;纵向地形坡度12°~18°。
该滑坡平面呈“三角形”状,剖面呈阶状,后缘有拉张裂缝,前缘已产生局部滑塌,左侧以变形裂缝为界,右侧以山脊为界。
滑坡横向宽约112m,纵向长80m,面积约0.55×104m2,滑体厚2.9~8.0m,其前、后缘及两侧相对较薄,中部较厚,平均厚度约5.0m,体积约2.8×104m3,主滑方向225°,属小型浅层土质滑坡。
3.2 滑坡體变形破坏特征滑坡体于2008年5月中旬发生变形破坏,为地震及暴雨作用诱发,每遇降雨,该滑坡均有不同程度滑动变形。
2011年9.16暴雨时,该滑坡变形加剧。
滑坡前缘堡坎及中部土坎局部已出现变形滑塌现象,裂缝局部可见错位变形,两侧高差达0.3~10cm。
炎陵县炎帝陵滑坡成因分析及稳定性评价炎帝陵是传说中的炎帝寝陵所在地,是国家AAA级旅游景点之一,炎帝陵滑坡发育在炎帝陵殿东侧山坡上。
本文介绍了炎帝陵山体滑坡工程概况,工程地质条件,水文地质条件、滑坡体的结构、滑动面、滑动带的位置。
在此基础上,分析评价了该滑坡产生的原因、发展趋势,危害程度及稳定性现状,并提出了滑坡综合整治方案。
标签:炎帝陵滑坡稳定性整治方案1工程概况炎帝陵位于湖南省炎陵县鹿原镇境内,是传说中的炎帝寝陵所在地,是国家AAA级旅游景点之一。
滑坡发育在炎帝陵殿东侧山坡上,2012年6月暴雨后,炎帝陵题词碑所在坡面(炎帝陵东坡)出现坡面严重变形~滑动,致使坡面建筑物多处变形破坏,其中题词碑被推倒、多处围墙被拉裂,登山道路局部破坏、坡面园林绿化影响严重,并威胁到下部的九鼎台等重要建筑。
据估算,本次地面变形~滑动造成直接经济损失约100万元。
本文根据对滑坡进行的勘察资料,确定了滑坡的范围和规模,分析了滑坡发生的成因、评价了其稳定性,并提出了该滑坡综合治理方案。
2滑坡区地质环境2.1地形地貌滑坡区属丘陵地带,区域上位于霍家圩侵蚀-溶蚀盆地东沿,东边为低山区、西边为河谷、盆地,斜濑水从炎陵山坡脚流过,丘坡高程300~400m,地形相对高差小于150m,丘坡植被发育,主要为人工混交林。
2.2地层岩性根据本次地面测绘和钻探揭露情况,勘查区基岩为石炭系大塘阶测水段(C1d2)的泥岩、粉砂质泥岩、泥质灰岩、石英砂岩、炭质泥岩夹劣质煤层,上覆第四系由人工填土、耕植土和残坡积含砾粉质粘土组成。
勘查区主要出露石炭系大塘阶测水段(C1d2)砂、泥岩及第四系残坡积粉质黏土类。
其中,第四系残坡积粉质黏土类厚度一般为0.50-12.20米,广泛分布于坡面,构成滑坡体,石炭系大塘阶测水段(C1d2),石英砂岩、砂质泥岩、泥岩类,为滑床岩体。
2.3地质构造与地震滑坡勘察区位于炎陵山霍家圩向斜核部(属新华夏构造体系),该向斜两翼由泥盆系中统~石炭系下统地层构成,轴向为NNW,核部岩层产状较平缓。
库区滑坡成因分析及稳定性评价摘要:水库库区水动力环境的改变是造成库岸失稳和古滑坡复活的重要原因,加之各类工程项目建设对坡体的扰动,岸坡稳定性差,本文通过对向家坝水库罗家坪滑坡进行研究,分析其成因并进行稳定性评价,为库区滑坡的分析提供重要的指导建议。
关键词:库区;滑坡;稳定性1引言水是滑坡发生过程中最不利的因素之一,库岸区的水文地质条件更为复杂,库岸再造形成的崩塌堆积体,暴雨雨水入渗,地下水位变化等,都是库区滑坡形成的原因。
本文结合云南省向家坝罗家坪滑坡实际案例,根据区域内工程地质条件,结合多样勘察手段,分析滑坡成因,对坡体进行稳定性评价,为库区滑坡灾害的减缓与防治提供依据。
2滑坡概况及地质条件2.1滑坡概况罗家坪滑坡位于金沙江右岸与新滩溪交汇的沟口左侧,下距向家坝电站大坝39.4km,前缘(北)临金沙江,东侧为新滩溪,勘察期间江水位为向家坝水库初期蓄水位354.00m。
滑坡体南侧为陡崖山体,山顶高程在700m以上,陡崖下为崩滑体后缘,高程约为500.00m,滑体范围为一倾向金沙江的地形斜坡,地形前陡后缓,坡度15°~35°,滑体后缘均由基岩构成,地形明显较陡,坡度在45°~55°左右。
滑坡体厚度10.9m~53.9m,体积为3.50×106m3,主滑方向N10°E,为一大型覆盖层牵引式深层滑坡。
2.2地质条件水库区位于川滇中山峡谷区,自然地理环境及地质构造条件复杂。
区内沟壑纵横,山高谷深,地形切割起伏剧烈,特殊的亚热带季风气候,暴雨集中,风化作用强烈,加之新构造运动和地震影响,外动力地质作用强烈,为典型的西南地形地质环境特征。
滑坡堆积物主要由黄褐~褐红色粘土、粉质粘土夹碎块石组成,勘探揭露厚度一般12.7m~53.9m从平面地质调查和钻孔勘探的情况来看,滑体组成物质以粘土、粉质粘土及碎块石为主。
滑床基岩为三叠系仙关、铜街子组紫红色泥质粉砂岩与钙质细砂岩。
滑坡稳定性的评价方法
滑坡稳定性的评价方法通常涉及对滑坡体的地质、水文、地下水、岩土工程等因素进行综合分析和评估。
下面是一些常用的评价方法:
1. 地质调查与分析:通过实地调查,了解滑坡体的地质构造、土层分布、岩性、结构面、节理等,结合地质力学参数的测试与分析,对滑坡体的稳定性进行综合评价。
2. 水文地质分析:分析滑坡体周围的地下水位、流量、渗流等特征,探讨地下水对滑坡稳定性的影响,并结合滑坡体的渗透特性评估滑坡体的稳定性。
3. 工程地质勘察与测试:通过工程地质勘察与测试,了解滑坡体的坡面形态、滑面面积、滑动土体的性质、孔隙水压力、动强度等参数,评估滑坡体的稳定性。
4. 数值模拟与分析:利用现代地质力学软件,建立滑坡体的模拟模型,考虑地质、水文、地下水等因素,进行稳定性分析和预测,评估滑坡体的稳定性。
5. 监测与预警系统:建立滑坡体监测与预警系统,通过实时监测滑坡体的位移、应力、渗流等参数,进行滑坡体稳定性的实时评估和预警。
需要注意的是,滑坡稳定性评价是一个复杂的过程,需要综合考虑多个因素并采用多种方法进行评估,以提高评价结果的准确性和可靠性。
三峡库区某滑坡特征\稳定性分析及治理建议摘要:陈家沟滑坡规模大,稳定性差,通过地质勘察,对其特征、形成原因、影响因素进行了分析,并选定不同的工况对其稳定性进行了演算,提出了初步的治理建议。
关键词:滑坡特征稳定性治理三峡库区地处山地峡谷地带,属亚热带季风性气候,山高坡陡,降雨充沛,且时有暴雨发生,在三峡枢纽建成蓄水厚,库区内水位将从以前的海拔几十米提高到175m,且每年均要在145m与175m之间进行周期性调节。
岸坡中的大量古滑坡体或在外荷载、库水等环境因素的作用下产生的新滑坡体将受到潜水和长期周期性的流水冲刷、浮力减重、静动水压力、浸泡作用及水位变化产生的动荷载的影响,势必会对三峡水库、库区生产生活环境、交通安全造成一定危害。
因此,有必要对岸坡滑体进行特征分析,并进行稳定性评价,提出可行的整治措施。
1.滑坡特征1.1滑坡规模、形态特征。
该滑坡位于奉节梅溪河左岸河口地段,场地高程82m—410m,滑坡平面呈多个扇形叠加的不规则形状,滑体平均厚度53.86m,最厚达到99.35m,分布面积28.50×104㎡,体积约1500×104m3。
滑坡体形态保持比较完整,滑体两侧均有冲沟围切,滑坡区地形坡度较大,发育有多级缓坡平台,平均坡度在25°左右,但局部高达50°。
1.2滑体的基本地质结构。
由于滑体成因、序次及物质组成的差异使滑体的物质组成具有成层性,自上而下依次为:一.滑体表层土夹碎石层,为粉质粘土夹少量碎块石,厚约0m—6m,分布不连续;二.块石、碎石夹土,为滑体的主要组成部分,厚度不等,最厚可达90m,在整个滑坡中连续分布;三.似基岩层状破碎块体,厚.7.30m—36.23m,分布不连续;四.碎石、碎屑土层,挤压破碎强烈,多具一定的磨圆特征,底部发育滑动带,厚约0.4m—3m。
滑体岩土矿物成分分析显示,其矿物成分以方解石、白云石为主,含量高达60%—80%,其次为水云母、绿泥石、石英等,易溶盐含量较高,由此推断滑体岩土在水的作用下其内部结构以及力学性质均会发生不同程度的改变。
滑坡的稳定度分析方法滑坡是指在山坡、河滩、边坡等地表上,由于地质结构、地下水位、地震等因素的影响,导致地表土壤发生破坏和失稳而发生的滑动现象。
滑坡不仅对人类造成了巨大的经济和生命安全风险,同时也对环境造成了破坏。
因此,对滑坡的稳定度进行准确的分析和评估,对于防灾减灾工作具有重要意义。
一、定性稳定性评价:定性稳定性评价是指通过对滑坡区的地表观察、地质调查和室内试验等手段,根据工程经验和地质判断,对滑坡的稳定性进行判断和评价。
这种方法主要采用专家判断和经验总结的方式,对滑坡区的地质构造、岩土体物理性质、地下水情况等进行综合分析,从而对滑坡的稳定性进行初步评估。
虽然这种方法运用简单,但是其结果受人员经验和主观因素的影响较大,对于复杂的滑坡情况,并不具备精确性。
二、定量稳定度分析:定量稳定度分析是指通过一系列参数和定量计算方法,对滑坡的稳定性进行准确量化。
该方法主要采用地质力学原理和岩土力学参数,通过稳定方程的推导和求解,得出滑坡稳定判断的定量结果。
常用的定量稳定度分析方法包括贝克公式、斯拉美公式和古德曼公式等。
1.贝克公式:贝克公式用来计算边坡受剪切力和抗剪强度之间的平衡关系。
根据公式计算得到的边坡稳定度(FS)大于1时表示边坡稳定。
FS = c / W + tan(φ) × (W - U)其中,c为间接剪切强度;W为边坡的重力作用;U为上部地表的重力反作用;tan(φ)为滑动面的摩擦角。
2.斯拉美公式:斯拉美公式基于拉普拉斯变换和松弛法,可以计算出位移场和应力场。
通过反复迭代计算,得到最终的稳定结果。
FS=τ/c'其中,τ为剪切应力;c'为剪切强度。
3.古德曼公式:古德曼公式适用于岩石的稳定性分析,其基本流程是确定剪切面的类型、确定力学参数、推导出滑动面的破坏准则,并应用稳定分析原理进行计算。
FS = (τ / σ) - (C / σ) × tan(φ) × ((1 - sin(α)) / (1+ sin(α)))其中,τ为剪切应力;σ为正应力;C为岩石的内聚力;φ为滑动面的内摩擦角;α为滑动面的倾角。
库区土质边坡稳定性分析摘要:本文首先对国内部分水库边坡滑坡的特点进行了初步分析,通过对库区边坡条件进行必要的概化,基于Fellenius方法导出了受库区水位影响、具有圆弧滑动面的边坡稳定系数理论公式,并进一步从理论上确定了库区边坡临界与最危险滑动的位置及规模.研究成果可用于预测及治理库区滑坡.关键词:水库;边坡滑坡;滑动面;稳定系数;临界滑动;最危险滑动1 对库区滑坡的初步认识河道上修建大坝后,由于水库水位的抬高引起库区边坡地下水位的上升以及水库调度运用引起的水位骤降,都将不同程度地降低边坡的稳定性,导致库区部分边坡发生滑坡与崩塌,从而大大增加入库泥沙数量,影响库区及库尾航道的畅通,甚至威胁着水库的安全和寿命,对此已引起了水利、交通及地质防灾部门的广泛关注.1998年汛期,长江发生罕见的特大洪水.洪水过后,作者对长江上游嘉陵江支流宝珠寺等中小型水库库区边坡进行了考察,初步认识:(1)库区土质陡坡最易发生滑坡.坡度大于25°的土质陡坡,只要具备一定的土质条件,暴雨季节发生滑坡的可能性极大,而滑动面的形状往往以圆弧居多.(2)集水坡面具备了滑坡的地形条件.呈现凹型地貌单元的坡面具有明显的集水作用,其地下水位上升的高度和速度一般高于其他类型坡体.因此,从地形上看,集水坡面易于发生滑坡.(3)库区水位陡涨陡落不利于边坡的稳定.受上游来水来沙条件及水库调度运用的影响,有时水库不得不进行非常调度,如超蓄和骤泄等均会给库区边坡稳定带来不利的影响.当库区水位突然上升时,坡体地下水位的迅速上升无疑会显著地降低其稳定系数,最终导致边坡滑坡.另一方面,当水库水位迅速下降时,因库区边坡突然失去水库水体的顶托(浮力)作用,加之土质边坡中地下水不能及时排出,极有可能导致边坡失稳而滑坡,而且这种滑坡的危害性往往大于前者.由于问题本身的复杂性,本文将着重对库区均质半无限土质边坡稳定性进行分析,试图建立受库区水位影响的边坡稳定系数公式及描述临界与最危险滑动的表达式.2 理论推导2.1 概化模式2.1.1 库区边坡的形状库区边坡地表概化成均一坡度的半无限坡体,即具有相同倾角的斜坡.2.1.2 地下水面线的形态一般来说,受水库水位影响的边坡地下水面线呈现三种形态,即凸型、直线型及凹型,这里为了使问题得到简化,作为一种近似处理,可将地下水面线视为直线,并进一步假定地表、地下水面线及库区水面线相交于同一点Q,如图1所示.2.1.3 滑动面形状及基岩面条件本文主要以土质边坡最具代表性的圆弧滑动作为研图1 库区边坡几何尺寸示意究对象,并限于基岩面与圆弧滑动面相切这种半无限边坡的情况.2.2 边坡稳定系数的基本公式对于圆弧滑动的边坡,其稳定系数基本公式可以采用修正的Fellenius公式形式F=(c·L+N·tanφ)/T(1)式中:c、φ分别为土的有效应力对应的粘结力和内摩擦角;L为滑动面长度L=2θr;N、T分别表示滑坡土体沿滑动面有效法向和切向分力总和.将式(1)的分子与分母同时除以ωr2进行无量纲化,得到稳定系数的另一种形式F=tanφ·F0(2)式中:ω为土的干容重;r为圆弧滑动面半径;F0为无量纲化的稳定系数,F0=(K0L0+N0)/T0(3)式中:T0=T/ωr2;N0=N/ωr2;L0=L/r=2θ.综合指标K0的表达式为K0=c/(tanφ·ω·r)(4)根据图1和图2所示的几何关系,可推导出坡面B点相对于基岩面的垂直深度λ=r[1-cos(θ+δ)]=h·cosβr=(h·cosβ)/[1-cos(θ+δ)](5)式中:2θ为坡体滑动圆弧的圆心角;α为坡面倾角;β为基岩面倾角;δ为后两者图2 库区圆弧滑坡概化模式的差值.2.3 有效切向和法向总分力T、N表达式建立图2所示的坐标体系,对于滑坡体内任意微小土体dW,根据图中几何关系,可以导出从该微小土体内地表到滑动面的距离为(6)任意微小圆心角dρ对应的条形滑坡土体的重量为dW=(ωr2/cosα)(cosρ-cosθ)cos(α+ρ)dρ(7)切向和法向的分量分别为(8)将式(7)代入式(8),并对ρ∈[-θ,+θ]进行积分,即可求出滑坡土体的重力在切向和法向的总分力为T s=(2/3)ωr2sinαsin3θN s=(ωr2/cosα)·[sinθ-θcosθ+(1/3)cos2α·sin3θ](9)同理,若将土体圆弧滑动面的圆心角2θ换成地下水面线所对应的圆弧滑动面的圆心角2ζ,即可以导出滑坡体内水体在切向和法向的总分力为T w=(2/3)ωw r2·sinη·sin3ζN w=(ωw r2/cosη)·[sinζ-ζcosζ+(1/3)cos2η·sin3ζ](10)由于存在着地下水位落差,因此沿滑动方向所产生的、由水体传递而形成的水压力落差总和(即为下滑力的一部分)为(11)因此,沿圆弧滑动面的切向和法向有效总分力分别为T=T s-T w+P(12)N=N s-N w进一步无量纲化得T0=T/ωr2=T so-T wo+P0(13)N0=N/ωr2=N so-N wo式中:T so=(2/3)·sinα·sin3θT wo=(2/3)·(ωw/ω)·sinη·sin3ζP0=(ωw/ω)·sinη[ζ-(1/2)sin2ζ]N so=(1/cosα)[sinθ-θcosθ+(1/3)cos2α·sin3θ]N wo=(1/cosη)(ωw/ω)[sinζ-ζcosζ+(1/3)cos2η·sin3ζ]将式(12)和式(13)分别代入式(2)和式(3),即可求出边坡稳定系数F和无量纲化的稳定系数F0.至于上述式中涉及到地下水面线的倾角η和圆弧中心角ζ的表达式,可通过图1、图2所示的几何关系求得η=tan-1[tanβ-(ΔZ/S-X)]ζ=cos-1[cos(α-η)-(1-cosθ)·(cosη/cosα)·(ΔZ/h)](14)其中,坡面任意位置X的土层厚度h和相对于岩面的地下水位高度ΔZ的表达式分别为:h=h0+X(tanα-tanβ)ΔZ=h0+X(tanη-tanβ)+Z(tanα-tanη)/tanα(15)式中:X表示坡面任意位置到坡脚0点的水平距离,Z为相对库水位(以死水位为基准),S为边坡的水平长度,H为边坡高度,h0为边坡坡脚处的土层厚度(即参考厚度).3 临界及最危险滑动面的确定3.1 临界滑动面所谓临界滑动是指边坡稳定系数F=1.0的界限状态,在式(2)中若令F=1.0即可求出临界滑动时综合指标K0的表达式(16)对式(5)和式(16)进行数值求解,可求出坡面临界圆弧滑动面的特征值,圆弧半径r和中心角θ,从而确定临界滑动的规模,即单宽滑坡体积V=(1/2)(2θπ-sin2θ)r2(17)3.2 最危险滑动面在给定边坡条件和水库水位的情况下,可以认为当边坡稳定系数达到最小值时边坡即处于最危险的状况,根据微积分极值原理,可以令即得K0=(N0T1-N1T0-K1L0T0)/(T0L1-T1L0)(18)式中:T1、N1、K1、L1分别为T0、N0、K0、L0对θ的偏微分.与临界滑动面相类似,应用数值方法从式(5)、式(18)即可求出库区边坡最危险滑动面的特征值,圆弧半径r和中心角θ,然后再代入稳定系数公式(2),不仅可求出坡面任意位置X对应的最小稳定系数值F min,从而判别该处是否处于稳定状态,而且还可以应用临界滑动面方程式(16),进一步求出F min=1时临界滑动的位置X c.以X c为界限,X c以上的部分边坡处于稳定状态,在X c以下的部分边坡将发生崩塌和滑坡.因此,通过求出F min=1.0对应的坡面水平距离X c,从而确定最危险的临界滑坡位置X c以及滑坡土体的体积V.4 应用实例由于目前尚未收集到国内完整的库区滑坡实测资料,暂时应用作者现有的日本北海道水库边坡实测资料对本文提出的库区土质边坡稳定系数理论模型进行初步验证.该水库边坡长S=43m,坡高H=46m,土层厚度h0=2.94m,正常蓄水位相对于死水位的差值(即相对库水位)为Z=3.0m,地表及基岩面倾角分别为α=47°、β=45°,土的干容重为ω=1.66t/m3,有效粘结力c=0.52t/m3,内摩擦角φ=40°.计算结果表明,随着水库水位的上升,边坡的最小稳定系数Fmin逐渐减小,边坡最小稳定系数F min=1的临界滑动点自下向上逐步移动.当水库水位上升到3.46m即超蓄0.46m时,在距离坡脚O点X c=5.4m处,将发生了局部小型圆弧滑坡.该滑动圆弧的特征值为半径r=111.5m,中心角θ=12.8°,单宽滑坡土方量为91.49m3/m.而实际现场观测结果为,滑坡距离X c=6.1m,实测滑坡土方量101.74m3/m,相对误差约为10%,由此可见,计算结果与实测资料相符合的程度基本上令人满意的.5 结论与讨论(1)库区土质边坡滑坡多见于较陡的集水坡面,而且水库水位陡涨陡落将促使库区边坡失稳而滑坡.(2)本文通过将库区边坡地下水面线简化为直线型,基于Fllenius 公式推导出了库区边坡稳定系数公式式(2).该公式最大的优点在于,它克服了以往人们采用固定位置的孔隙水压比r u来考虑地下水位对稳定系数的影响所出现的不合理的现象,如将实际连续的地下水面线简单地视为以参考钻孔点的孔隙水压比r u为分界点的两条等比曲线或折线,这是不切合实际的.不仅如此,而且稳定系数公式(2)中还引入了库区水位Z,从而提出了反映库区水位对边坡稳定系数影响的定量关系式.(3)通过对式(2)、式(5)、式(16)和式(18)进行数值求解,可以求出不同库区水位对应的边坡稳定系数,滑动圆弧特征值圆弧半径r和圆心角θ,以及确定临界和最危险圆弧滑坡的体积V 与临界滑动的位置X c,从而为判别库区边坡的稳定性、确定滑动规模和位置提供了理论依据.(4)通过应用现场实测资料进行初步验证,结果表明本文提出的库区边坡稳定系数计算方法与实际吻合较好.但鉴于现有的实测资料比较缺乏,本文研究成果尚有待于进一步验证和完善.。
库区滑坡成因分析及稳定性评价
发表时间:2019-03-29T15:33:12.893Z 来源:《防护工程》2018年第35期作者:喻靖尧杨情兵[导读] 本文通过对向家坝水库罗家坪滑坡进行研究,分析其成因并进行稳定性评价,为库区滑坡的分析提供重要的指导建议。
——以罗家坪滑坡为例喻靖尧杨情兵云南省交通规划设计研究院有限公司云南省昆明市 650041 摘要:水库库区水动力环境的改变是造成库岸失稳和古滑坡复活的重要原因,加之各类工程项目建设对坡体的扰动,岸坡稳定性差,本文通过对向家坝水库罗家坪滑坡进行研究,分析其成因并进行稳定性评价,为库区滑坡的分析提供重要的指导建议。
关键词:库区;滑坡;稳定性 1引言
水是滑坡发生过程中最不利的因素之一,库岸区的水文地质条件更为复杂,库岸再造形成的崩塌堆积体,暴雨雨水入渗,地下水位变化等,都是库区滑坡形成的原因。
本文结合云南省向家坝罗家坪滑坡实际案例,根据区域内工程地质条件,结合多样勘察手段,分析滑坡成因,对坡体进行稳定性评价,为库区滑坡灾害的减缓与防治提供依据。
2滑坡概况及地质条件 2.1滑坡概况
罗家坪滑坡位于金沙江右岸与新滩溪交汇的沟口左侧,下距向家坝电站大坝39.4km,前缘(北)临金沙江,东侧为新滩溪,勘察期间江水位为向家坝水库初期蓄水位354.00m。
滑坡体南侧为陡崖山体,山顶高程在700m以上,陡崖下为崩滑体后缘,高程约为500.00m,滑体范围为一倾向金沙江的地形斜坡,地形前陡后缓,坡度15°~35°,滑体后缘均由基岩构成,地形明显较陡,坡度在45°~55°左右。
滑坡体厚度10.9m~53.9m,体积为3.50×106m3,主滑方向N10°E,为一大型覆盖层牵引式深层滑坡。
2.2地质条件
水库区位于川滇中山峡谷区,自然地理环境及地质构造条件复杂。
区内沟壑纵横,山高谷深,地形切割起伏剧烈,特殊的亚热带季风气候,暴雨集中,风化作用强烈,加之新构造运动和地震影响,外动力地质作用强烈,为典型的西南地形地质环境特征。
滑坡堆积物主要由黄褐~褐红色粘土、粉质粘土夹碎块石组成,勘探揭露厚度一般12.7m~53.9m从平面地质调查和钻孔勘探的情况来看,滑体组成物质以粘土、粉质粘土及碎块石为主。
滑床基岩为三叠系仙关、铜街子组紫红色泥质粉砂岩与钙质细砂岩。
受龙桥背斜和湾滩断层影响,岩体破碎,产状混乱,岩体强风化厚度在10m~35.5m。
区域内分布的地表水主要有金沙江水和新滩溪溪水,由于水库已蓄水至高程354m,原始河床被全部淹没。
在滑体中部高程450m以上还分布有数个规模不大小池塘,滑坡体内无泉水出露,居民生产及生活用水一般都是直接排放于边坡之上,未进行统一排放,多渗入滑体内部。
滑坡勘察期间为枯水期,地下水位较低,多在地表以下22m~35米之间。
3滑坡成因分析 3.1滑坡变形破坏特征
向家坝水库从2012年10月上旬开始蓄水,11月初,地面及房屋发现裂缝,到12月中下旬,变形逐渐加剧,滑坡后缘一带裂缝比较集中,裂缝呈断续状分布,长度一般3m~6m,张开宽度2cm~8cm,近于垂直地面发育。
2013年1月3滑坡下部公路内侧处裂缝附近的变形已非常明显,该处房屋地面发生鼓凸,窗台也发生错位,错开宽度达到近1cm。
新滩溪大桥左岸墩台附近地表都有不同程度的变形开裂,裂缝可见长度约4m~6m;公路内侧挡墙有不同程度的变形拉裂。
根据监测资料显示,滑坡最大变形量已达31.2mm,滑向河床的位移量在0.257mm/d~0.46mm/d之间。
3.2滑坡形成机制
滑坡的形成首先必须具备特定的地形地质条件,其次有外界因素的诱发。
从地形地貌来看,地形坡度由下部的30°~40°,中部的16°~19°,到滑坡后缘达30°~35°,这种陡缓相间的台阶状地形条件,构成了罗家坪滑坡的地形条件。
从勘探结果来看,本滑坡为一覆盖层滑坡,滑坡体的物质组成多为崩塌堆积的粘土、粉质粘土夹碎块石,部分为较为破碎的基岩变形体和断层破碎带及影响带,虽然厚度差异较大,但最薄处也有15m左右,最厚达53.9m。
向家坝水库蓄水前,滑坡坡脚位于江面水位以上,水文地质条件简单,岩(土)体物理力学指标相对较高,故处于基本稳定状态,未见明显变形。
当水库水位蓄至354.00m后,地下水位有了大幅度的抬升,滑坡体受到库水的浸泡,使滑动面水理软化,在水的渗透压力增加后,土体之间的有效应力的降低,同时暴雨雨水入渗导致土体饱和度增加,降低抗剪强度,持续降雨还会抬升地下水水位,从而引起了边坡变形失稳水库库区的水文作用,是造成罗家坪滑坡的主要原因。
其他人类工程活动有公路的建设、房屋修建等,都会对坡体产生扰动,村庄生产、生活用水直接排放于边坡之上,对滑坡体的变形与失稳有一定的推动作用。
4滑坡稳定性评价滑坡体整体为向北倾向金沙江的斜坡地貌,后缘坡顶裂缝出露高程约为500.00m,前缘剪出口位于一期蓄水位高程354m以下、老公路以上。
滑体内部地表出现较多的拉张裂缝,分布于各个高程上,造成了地表及建筑物裂缝严重,地面监测、钻孔测斜表明,罗家坪滑坡体正处于缓慢变形位移阶段。
受水库蓄水及道路修筑的影响,罗家坪滑坡稳定性差,整体处于暂时稳定~欠稳定状态,正处于初始变形阶段,地表及房屋多处产生变形开裂,随着向家坝水库蓄水至高程370.00m以上,地质条件将进一步恶化,滑坡体变形开裂更为严重,滑坡稳定性还将进一步下降,一旦滑坡整体失稳,将会对居住在滑坡体上的居民生命财产安全造成严重威胁,同时,也将对水绥二级公路和新滩溪大桥等工程建筑物带来极为不利的影响。
由于滑坡体规模大,影响范围广,现滑坡体上村落已经搬迁,受影响的二级路大桥已作废,公路改线以隧道的形式避开滑坡段。
5结论
水库库区滑坡体的发育有一定的规律性,滑坡体主要出现在覆盖层较厚、崩塌堆积体较厚的陡缓相间的岸坡结构中,变形破坏机制主要为滑体顺下伏基岩面滑动,滑坡体复活的主要原因是地下水的升降,诱因为降雨、人类工程活动等。
因此,在滑坡灾害防治过程中,需要特别重视滑坡区水文条件和水库水位升降等因素,避免滑坡变形破坏后造成严重的经济损失。
参考文献:
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作者简介:
喻靖尧(1994-12),男,汉族,云南省玉溪市,工程技术人员,助理工程师,本科,研究方向:岩土工程。