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楞古水电站唐古栋巨型滑坡成因机制及稳定性研究

作　者: 易志坚
导　师: 黄润秋
学　校: 成都理工大学
专　业: 地质工程
关键词: 唐古栋滑坡成因机制物理模拟数值模拟稳定性评价
分类号: P642.22
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
下　载: 96次
引　用: 2次
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内容摘要

唐古栋滑坡位于力邱河口～蒙古山河段上游段右岸,于1967年6月8日发生大规模整体滑移破坏,滑坡体在5min之内高速滑入雅砻江并冲向对岸,形成巨型滑坡坝。17日,回水区长达53km,蓄水达6.8×108m3的大坝溃决,坝下游10km处水位上涨可达48m,形成非常大的洪水,造成了难以估量的损失。溃坝后,残存的滑坡堆积物主要分布于滑坡的中前部,估算方量可达4000万方。同时,滑坡上游侧的滑坡影响区(A区)横向长度约300m,纵向上约1180m,且边坡的变形破坏迹象比较明显。因此,唐古栋滑坡成因机制研究对于分析A区斜坡演化阶段具有非常重要的意义。另外,滑坡堆积体及A区斜坡的稳定性问题也是急需解决的问题。本文在阐明滑坡区地质环境条件和区内工程地质条件的基础上,概括了滑坡体的基本特征要素和坡体结构特征,结合物理模拟和数值模拟的结果对滑坡的成因机制进行了分析。最后,采用三维数值模拟软件和极限平衡理论对滑坡按区分工况进行了稳定性分析与评价。具体研究内容及成果如下:(1)唐古栋滑坡发生于三叠系侏倭组(T3zh)中,为一套浅变质岩系,中~厚层构造,岩层产状为N27~39W/SW∠30～51°。在遭受到强烈的构造运动及花岗伟晶岩脉的侵入,在岩体中形成了不同规模、不同性质的断层和节理裂隙,此外,伴随地壳的不断抬升,雅砻江持续下切,边坡越来越陡,浅表部岩体的改造作用越加明显,导致其质量愈加劣化,为后期边坡的变形演化奠定了结构基础。(2)失稳后边坡高陡,且坡体遭受浅表生改造作用强烈,易发生崩塌、垮塌,主要表现在:①滑坡区基岩节理裂隙发育,优势结构面发育多组,且很容易形成潜在失稳块体;②斜坡上的松散堆积物胶结较差,常发生垮塌。(3)论文采用底摩擦试验完成了对唐古栋滑坡变形过程的模拟,模拟结果表明:①滑坡为一巨型岩质滑坡,其变形破坏模式为沿强风化层内陡倾坡外和缓倾坡外结构面组合阶梯状滑面剪断层面滑动的滑移-拉裂式。②在漫长的自然历史过程中,前缘坡体首先发生失稳破坏,前缘滑体的失稳破坏为中后部滑体提供了变形空间,随着边坡的不断演化变形最终导致中后部整个边坡的失稳破坏。(4)同时,论文还采用了离散元软件(udec)模拟研究滑坡在自然条件下破坏演变的启动过程。模拟结果表明:唐古栋滑坡的成因机制主要为沿强风化带内的结构面组合而成的滑移-拉裂模式,这与野外调查和物理模拟的结果是相吻合的。(5)采用三维数值模拟(FLAC3D)对滑坡天然和暴雨工况下应力特征及变形特征进行了模拟,结果表明:①天然工况下边坡变形的范围和变形量较暴雨工况要小,暴雨时位移量值最大出现在C区的滑坡堆积物中,可达16.5cm。②塑性破坏区主要位于滑坡残留堆积体中前部坡表及其冲沟沟岸,且分布的范围较为零星,主要表现为拉破坏,局部为剪切或拉剪破坏。③天然和暴雨状态下滑坡堆积体未出现贯通的剪应变增高带和塑性破坏区,其整体稳定性较好,但在地形陡变处和物理力学性质较差部位的岩土体存在大位移和塑性区,其可能产生小规模崩滑、垮塌破坏。(6)在上述分析的基础上,利用极限平衡理论分区对斜坡的局部和整体稳定性进行了计算,结果表明:①唐古栋滑坡残留堆积体的整体稳定性较好,主要以局部的垮塌、崩塌为主。②天然工况下,坡体表部的深厚滑坡堆积物在临空条件较好的部位多处于基本稳定状态,而在暴雨或地震工况下其容易发生垮塌失稳,且地震(Ⅷ度)对坡体稳定性的影响较暴雨要大。③滑坡上游侧的A区和B区的中后部残留堆积体在暴雨沿基覆界面发生滑动的可能性较大,这与目前该区变形迹象相吻合。另外,在强震作用下,边坡沿基覆界面的稳定性系数多小于1.0,整体稳定性较差。(7)综合现场调查、数值模拟和理论计算,对滑坡分区进行了稳定性评价。天然状态下A~D区边坡的整体稳定性较好;在暴雨工况下稳定性有所降低,但仍处于稳定状态,仅在临空条件好的覆盖层表部出现局部的垮塌、坍塌;在地震工况下(Ⅷ),边坡的整体稳定性急剧的降低,多处于基本稳定~欠稳定状态,有沿着基覆界面整体失稳的可能,但沿强风化层内组合滑面滑动的可能性不大。

全文目录

摘要  4-6
Abstract  6-9
目录  9-11
第1章前言  11-21
  1.1 选题依据及研究意义  11-13
    1.1.1 研究意义  11-12
    1.1.2 选题依据  12-13
  1.2 国内外研究现状及发展趋势  13-19
    1.2.1 滑坡成因机制的研究现状  13-16
    1.2.2 滑坡稳定性的研究现状  16-19
      1.2.2.1 边(滑)坡稳定性研究发展历史  16-17
      1.2.2.2 滑坡稳定性评价方法研究现状  17-19
  1.3 主要研究内容与技术路线  19-21
    1.3.1 主要研究内容  19-20
    1.3.2 技术路线  20-21
第2章地质条件研究  21-35
  2.1 区域地质环境条件  21-30
    2.1.1 地形地貌  21
    2.1.2 地层岩性  21-23
    2.1.3 地质构造  23-27
      2.1.3.1 褶皱构造  23-24
      2.1.3.2 断层构造特征  24-27
    2.1.4 水文地质条件  27-28
    2.1.5 新构造运动特征  28
    2.1.6 岩体风化卸荷特征  28-30
  2.2 滑坡区工程地质条件  30-35
    2.2.1 地形地貌  30
    2.2.2 地层岩性  30-31
    2.2.3 地质构造  31-33
    2.2.4 水文地质条件  33-35
第3章滑坡的基本特征  35-53
  3.1 概述  35
  3.2 滑坡边界条件  35-38
    3.2.1 滑坡后缘边界  36
    3.2.2 滑坡侧边界  36-37
    3.2.3 滑面空间展布特征  37-38
  3.3 滑坡的结构特征  38-50
    3.3.1 滑体  38-41
    3.3.2 滑带  41-43
    3.3.3 滑床  43-47
    3.3.4 滑坡变形破坏现象  47-50
  3.4 滑坡分区及其特征  50-53
第4章滑坡发育的条件及成因机制分析  53-78
  4.1 唐古栋滑坡发育的条件  53-55
  4.2 滑坡成因机制定性分析  55-60
  4.3 滑坡成因机制物理模拟分析  60-65
    4.3.1 物理模拟的基本原理  60
    4.3.2 试验设备  60-61
    4.3.3 模型材料选取及配比  61
    4.3.4 试验成果分析  61-65
    4.3.5 小结  65
  4.4 滑坡成因机制数值模拟分析  65-76
    4.4.1 离散元基本原理及UDEC 程序简介  65-68
    4.4.2 模型的建立及参数的选取  68-70
    4.4.3 数值模拟计算结果及分析  70-75
    4.4.4 小结  75-76
  4.5 滑坡成因机制的综合分析  76-78
第5章滑坡的稳定性分析  78-101
  5.1 滑坡稳定性定性评价  78
  5.2 基于变形稳定性分析理论的三维边坡稳定性分析  78-91
    5.2.1 有限差分法(FLAC~(3D))的基本原理  78-81
    5.2.2 模型建立和计算方法选取  81-82
    5.2.3 物理力学参数选取  82
    5.2.4 计算结果分析  82-91
  5.3 基于极限平衡理论的滑坡稳定性评价  91-99
    5.3.1 极限平衡理论的简介  91-93
    5.3.2 计算剖面的选取  93
    5.3.3 计算参数的选取  93-94
    5.3.4 计算工况  94
    5.3.5 稳定性评价标准  94
    5.3.6 稳定性结果分析  94-99
  5.4 滑坡稳定性分区评价  99-101
结论  101-104
致谢  104-105
参考文献  105-107
攻读硕士期间取得学术成果  107

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