三峡库区石榴树包滑坡地下水动态规律及变形响应机理研究

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自从三峡库区建成开始蓄水以后,每年库水位的升降高度达到30m,使原有的库岸地质环境发生了改变,加之库区雨季降雨量大,库岸滑坡地质条件复杂,对滑坡稳定性的评价和库岸地质灾害的防治造成了很大的困难。由于受到区域地质构造和滑坡区域地形地貌的影响,三峡库区的堆积体滑坡极为发育,在三峡开始蓄水后,许多古、老滑坡在库水位、降雨双重因素的影响下,滑坡原有的地下水渗流场发生了改变,滑坡在应力重分布的过程中发生了复活,有些发生较大的变形,更有甚者滑入江中。因此,关于这类滑坡在库水位和降雨影响下的变形响应机理及其稳定性的研究十分重要。本文选取石榴树包滑坡为研究对象,通过多次的野外地质调查及勘察,结合现场渗透性试验,对滑坡的地质结构特征和渗透性特征进行分析;结合现场监测和数值模拟手段对滑坡在库水位升降和降雨条件下的渗流场、稳定性及变形进行了分析,获得了以下研究成果:(1)通过现场调查、钻探与物探相结合,查明了石榴树包滑坡的工程地质条件:滑坡平面形态为舌状,坡面呈折线形,滑面呈圆弧形,基岩岩层产状为70°∠20°,滑坡坡向为181°,为切层滑坡;该滑坡为三峡库区典型的堆积层滑坡,滑体的主要物质为T2b经强烈运动后形成的散裂结构和碎裂结构的岩体,滑体物质具有成层性,厚度20~50m不等,滑距达到240多米,且滑体物质整体向前倾倒。(2)通过野外现场的渗透性试验得出,滑体渗透性的在空间差异较大,其渗透性与滑体的岩性与破碎程度都有较大的关系。从平面上来看,滑坡渗透性从前到后先增大后减小,一级斜坡渗透性最大,为9.344m/d,二级斜坡渗透性较小,为0.233m/d。从剖面来看,滑体物质总体上为前缘相对于后缘破碎,深层相对于表层破碎,前缘、后部为主要为渗透性较大的泥岩碎屑土,中部为渗透性较小的灰岩、白云岩碎块石土,滑坡前缘、后部表层普遍覆盖有一层渗透性较大的第四系坡积物。因此,滑坡的渗透性总体上来说是前缘大于后缘,中部深层大于表层,前缘、后部渗透性先变小后增大。各部分渗透系数差异较大,介于0.1~10m/d之间。(3)通过滑坡地下水的监测分析,滑坡各个部位的地下水对库水位、降雨的响应方式不同:滑坡前缘地下水位与库水位的相关性最强,几乎不受降雨的影响;滑坡中前缘地下水位稍高于库水位,与库水位也有很强的相关性,在库水位处于低水位时会受强降雨的影响而升高;滑坡中部地下水位受到库水位和降雨的双重影响,且对降雨的响应有6-8d的滞后性;滑坡中后部地下水位几乎不受库水位的影响,全年基本在181-183m的范围内。(4)通过对滑坡的渗流场进行动态模拟分析:a.在一个水文年全年内,滑坡体的渗流最大的部位都是在滑坡的中前缘,降雨将在滑坡后部与滑坡中部平台的坡体表面形成厚约1m的饱和带,降雨过后滑体内的渗流普遍增大,最大增幅达到了34%;库水位上升将导致滑体内的渗流量减小65%,产生的动水压力也对应减小。b.距离库水越远的坡体受到库水变动的影响就越小;库水位上升会在滑坡体内形成“儿”字形渗流场,且随库水上涨而移动;库水位下降在坡体前缘形成的渗流场近似层流,此过程中的水力坡降主要在滑坡中部。(5)通过地表位移、深部位移、地下水三者的监测数据,结合数值模拟,结果表明:滑坡的变形与库水升降和降雨两者都有关联,库水和降雨通过影响滑坡体内的渗流场,导致滑坡发生变形,库水位升降条件下滑坡变形主要发生在滑体的中前部,且库水位下降工况下的变形较大,而降雨情况下滑坡的变形的最大区域主要为滑体后部,当处于库水位从高水位降至最低水位+降雨工况时,滑坡的稳定性最低。
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