滑坡失稳运动过程的物质点法模拟及动力特性分析——以三峡库区盐关滑坡为例

滑坡失稳运动的动力学过程及影响范围对滑坡灾害的风险区划分和防控具有重要影响。为了能准确且系统地分析滑坡失稳运动过程中的动力特性变化,对三峡库区湖北省秭归县盐关滑坡失稳运动过程详细调查分析,通过滑带土的室内环剪试验获得其残余强度变化规律及不同剪切速率的滑带土运动参数。采用适用于大变形模拟计算的物质点法(MPM),再现了盐关滑坡的2次运动堆积过程,并分析了滑坡运动过程中的速度、能量、冲击力等动力特性的动态变化与阶段特征。结果表明,盐关滑坡物质点法(MPM)模拟结果与现场勘测运动距离和滑坡堆积形态相吻合;滑坡2次运动过程均经历失稳启动、加速滑动、减速堆积和停止4个阶段;第一、二次滑动分别在第10、31 s时达到了1.9、3.2 m/s的速度峰值,总动能为1.57×10^(7)、1.60×10^(8) J,冲击力峰值为7.82×10^(3)、3.87×10^(4) kN;滑坡平均速度、总动能及最大冲击力均随滑距增加呈现先增加后减小的变化趋势。物质点法应用于滑坡动力学分析取得较好的效果,室内环剪试验获取的控制滑坡运动的滑带土残余摩擦系数为物质点法模拟计算提供了可靠的数据支撑。滑坡失稳运动过程的动力学特征在滑坡灾害范围和危害程度预测及风险评价中具有重要意义。

三峡水库蓄水运行滑坡渗流稳定和防治设计研究

跟踪分析2008~2020年三峡工程175 m正常高程设计水位试验运行调度过程,建立正常工况下库水位多年平均升降典型曲线。以巫山塔坪滑坡为例,通过修正的一维非稳定渗流方程解析解,建立库水位多年平均升降与典型堆积层滑坡地下水浸润线的关系;由此,采用包含时间变量的不平衡推力法计算堆积层滑坡安全系数随库水位升降的动态曲线。并采用数值模拟验证解析分析的结果。考虑到库岸堆积层滑坡地下水与库水联通性良好,难以使用常规抗滑桩工程,本文还讨论采用中小口径抗滑桩群对水库滑坡进行防治的方法。值得指出,2020年8月,三峡库区遭遇自2003年建库以来的最大洪峰流量(百年一遇),达到75 000 m^(3)/s。本文对该水文年的滑坡稳定性进行了研究,可为特殊工况下库区滑坡稳定性分析和防治设计提供参考。

三峡工程库区岩溶岸坡消落带岩体劣化特征研究

三峡工程175 m蓄水后,峡谷区内多次发生新生地质灾害事件,岩溶岸坡消落带岩体劣化引起广泛关注。通过野外调查、原位测试和室内试验等大量工作,首次系统阐述三峡库区岩溶岸坡消落带浅表层岩体劣化特征。从岩体宏观劣化现象来看,不同岩体结构和岸坡结构的岩体劣化宏观表现有非常大的差异,包括溶蚀/溶解、裂缝显化与扩展和机械淘蚀等现象。浸泡–风干循环后的灰岩样品力学参数平均每循环下降率约为0.7%;随着循环次数的增加,岩样强度下降可用指数函数形式拟合,相关性系数大于0.84。箭穿洞地表破碎灰岩岩体声波年下降率为11.23%。青石岩溶岸坡浅层岩体多期钻孔声波对穿试验测试明显表明:地下岩体的劣化以结构面的劣化为主,其声波年下降率为10%~60%。这些认识和数据从不同角度展示出岩溶岸坡消落带浅层岩体劣化的独特特征:岩石的低劣化率夹杂结构面的高劣化率,具有不均一性;根据风化界线或岩体裂隙分带,在区内或带内则有相近的劣化率,具有分带性。根据这一特征,建立等效连续模式和结构面模式的岩体劣化力学模型。本研究工作指引了库区岩体劣化方向上未来研究重点,将为三峡库区水位变动带地质灾害隐患点防灾减灾工作提供重要支撑。