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三峡库区库岸顺层滑坡发育规律及失稳机制研究

作　者: 卢树盛
导　师: 辛全才
学　校: 西北农林科技大学
专　业: 水利水电工程
关键词: 顺层岩质滑坡发育规律变形破坏模式流固耦合工程实例
分类号: P642.22
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

本文以三峡库区顺层岩质滑坡为研究素材,重视地质原型现场调研与地质过程分析,采用原型调研与理论分析相结合、工程地质与岩体力学相结合、地质分析与数值模拟相结合的思路,从地质环境、发育规律、失稳机制几个方面对顺层滑坡稳定问题进行综合研究。试图通过本文的研究,既解决研究对象的工程实际问题,又在三峡库区顺层滑坡研究的基础理论和方法方面取得一些进展。通过对以上问题的研究,得出如下一些结论:(1)在长江三峡库区,顺层滑坡广泛分布,其破坏强度远大于横向坡和逆向坡,是发育大中型滑坡概率最高的滑坡类型。区内的顺层岩质滑坡,主要发育在向斜背斜过渡部位和褶皱转折部位,以及软硬相间地层或含薄层软弱夹层的地层之中,规模以大中型为主。顺层岩质滑坡主要发育在三叠系和侏罗系中统软硬相间地层或含薄层软弱夹层的地层之中,软弱夹层构成了控制性的深部滑动面(带),岩体在变形或滑动后常能保持原始层面的连续性。顺层岩质滑坡的主控因素是其地质结构和易滑地层,库水和降雨等外动力因素只是诱因。(2)三峡库区顺层滑坡地质模型可根据斜坡所处的地质结构、滑面形态和滑体变形破坏方式分成三类:单斜平直状顺层滑坡、上陡下缓椅状顺层滑坡、波状或阶梯状顺层滑坡,其中上陡下缓靠椅状顺层滑坡是库区发育最典型的一类。在广泛现场调研的基础上,对三峡库区顺层岩质滑坡的变形破坏模式进行了研究,归纳总结出顺层岩质滑坡的破坏模式:单斜平直状顺层滑坡其变形破坏模式是滑移-(前缘)剪切-顺层滑动;上陡下缓靠椅状顺层滑坡的变形破坏模式是滑移-(前缘)弯曲-顺层滑动;介于上述两者之间的波状或阶梯状顺层滑坡的变形破坏模式是滑移-溃曲-顺层滑动;同时总结出库岸型顺层岩质滑坡变形失稳的四种机理:河流切割与侧向冲蚀失稳、库水浮托失稳、水压变形破坏失稳、滑带浸泡软化失稳。(3)结合三峡库区云阳县凉水井滑坡,对顺层岩质滑坡的变形机制进行深入剖析:首先采用工程地质分析方法,对凉水井滑坡变形机制进行地质分析,然后利用ABAQUS有限元软件对凉水井滑坡在不同工况下的变形情况进行演绎,综合分析表明:凉水井滑坡在175m试验性蓄水阶段变形加剧的主要原因是滑坡体受到库水浮托作用,致使抗阻力减小,导致后缘产生贯通性拉裂缝和滑坡中部横张裂缝;其失稳形式类似于上陡下缓靠椅状顺向坡破坏模式,演变过程主要表现为前缘蠕滑变形,初期轻微弯曲,后缘产生拉裂缝、强烈弯曲-前缘隆起、滑移切出面贯通并发展为滑坡。

全文目录

摘要  5-6
ABSTRACT  6-10
第一章绪论  10-17
  1.1 研究目的与意义  10-12
  1.2 国内外研究现状及发展趋势  12-16
    1.2.1 顺层岩质滑坡地质力学研究  12-14
    1.2.2 库岸型顺层滑坡失稳机制研究  14-15
    1.2.3 流固耦合的分析现状  15-16
  1.3 本文主要研究内容  16-17
第二章三峡库区顺层岩质滑坡发育规律  17-32
  2.1 三峡库区地质环境  17-21
    2.1.1 自然地理  17-18
    2.1.2 地质条件  18-21
  2.2 三峡库区滑坡分类及特点  21-24
    2.2.1 三峡库区滑坡类型分类  22-23
    2.2.2 库区各类滑坡特点  23-24
  2.3 三峡库区顺层滑坡基本特征及发育规律  24-31
    2.3.1 顺层岩质滑坡基本特征  24-26
    2.3.2 顺层岩质滑坡影响因素及发育规律  26-31
  2.4 本章小结  31-32
第三章三峡库区库岸顺层岩质滑坡变形破坏机制  32-44
  3.1 顺层滑坡地质模型分类  32-35
    3.1.1 单斜平直状顺层滑坡  32-33
    3.1.2 上陡下缓椅状顺层滑坡  33-34
    3.1.3 波状或阶梯状顺层滑坡  34-35
  3.2 顺层滑坡蓄水变形分析  35-37
    3.2.1 顺层滑坡变形破坏特征  35-36
    3.2.2 阻滑段与滑坡变形关系  36-37
    3.2.3 变形趋势预测分析  37
  3.3 顺层滑坡变形破坏模式  37-40
    3.3.1 滑移一剪切模式  37-38
    3.3.2 滑移一溃屈模式  38
    3.3.3 滑移一弯曲模式  38-40
  3.4 库岸型顺层滑坡失稳机理  40-43
    3.4.1 河流切割与侧向冲蚀失稳  40-41
    3.4.2 地下水浮托失稳  41-42
    3.4.3 水压变形破坏失稳  42
    3.4.4 滑带浸泡软化失稳  42-43
  3.5 本章小结  43-44
第四章典型顺层岩质滑坡稳定性与失稳机制分析  44-71
  4.1 凉水井滑坡概况  44-46
    4.1.1 滑坡工程地质条件  44-45
    4.1.2 滑坡工程地质特征  45-46
  4.2 工程地质分析  46-51
    4.2.1 滑坡变形情况  46-47
    4.2.2 库水对滑坡的影响  47
    4.2.3 滑坡形成机制分析  47-51
  4.3 数值分析  51-70
    4.3.1 ABAQUS 软件介绍  51
    4.3.2 有限元法求解耦合问题  51-54
    4.3.3 数值建模  54-58
    4.3.4 计算结果分析  58-70
  4.4 本章小结  70-71
第五章结论与展望  71-73
  5.1 主要结论  71
  5.2 展望  71-73
参考文献  73-76
致谢  76-77
作者简介  77

三峡库区库岸顺层滑坡发育规律及失稳机制研究

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