[01651839]降雨及库水耦合作用下滑坡稳定性评价方法及应用

三峡工程是全球最大的水利水电工程,复杂的地质条件、大量的滑坡分布以及大幅度的周期性水位变动,使三峡库区成为国内外关注水库蓄水诱发滑坡灾害问题的焦点地区。经调查,长江两岸分布的滑坡总数达4683处,其中巨型和大型滑坡300余处,涉水滑坡2000余处。这些滑坡经过长期的应力释放和调整,很多已经进入了“休眠”状态。但随着三峡水库的蓄水和调度运行,坝前水位在145m～175 m之间波动,变幅高达30m,特别是水库的防洪调度期也正是三峡库区的暴雨发生期,库水降落期间耦合暴雨的可能性极大,在库水和暴雨的联合作用下,有些“休眠”的滑坡将可能被“唤醒”,甚至引发巨大的灾难。自2003年135米开始蓄水之后,三峡库区地质灾害频繁发生,滑坡变形大量出现,发生了秭归县千将坪滑坡和大块田滑坡、巫山龚家坊崩滑坡和川主村滑坡、奉节土狗子洞滑坡、黄莲树滑坡和曾家棚滑坡,以及云阳峰包岭滑坡等,其中大型千将坪滑坡造成了大量人员伤亡和重大财产损失,而地表出现明显变形迹象和监测显示有明显位移的滑坡多达500余处。因此,查明水库蓄水诱发滑坡的复活机理,科学评价滑坡的稳定性,对指导三峡库区地质灾害防治工作具有重要意义。 本项目将紧紧围绕降雨-库水位变动这一特定条件开展相关研究,包括研发能够考虑降雨-库水位变动条件的试验装置与方法、构建考虑降雨-库水位变动的滑坡数值模拟方法、降雨-库水位变动诱发滑坡复活机理与复活判据、考虑水库调度工况的滑坡空间预测评价等研究。采用室内试验、数值模拟试验、物理模型试验及理论分析相结合的综合手研究段,重点对降雨-库水周期性变动作用下滑坡降雨入渗过程、水-气-热多相传输过程和水-土力学耦合作用等关键科学问题进行研究和探索,揭示降雨与滑坡之间、库水位变动与滑坡之间的内在机制,建立考虑降雨-库水周期性变动的滑坡变形演化过程数值模拟方法,计算、分析和评价在库水位变动与降雨耦合作用各种不同工况下滑坡的稳定状态,构建三峡库区重大涉水滑坡空间预测评价系统。 本项研究充分体现了研究目标和专项目标的紧密结合,研究成果可为库水及降雨条件下滑坡稳定性分析和预测预报建立更加科学的理论及评价方法,也为有效防治滑坡的发生提供可靠的理论依据,具有重要的科学理论价值和重大的实际应用价值。 本项目在考虑土水力学耦合作用的系列试验装置的开发、考虑降雨-库水耦合作用的水-气-热-力过程的多相、多场耦合物理力学模型及其三维数值模拟方法的建立、降雨-库水循环作用诱发重大滑坡复活机理的深化认识,以及对三峡库区325个涉水滑坡稳定性评价和复活判据等方面的展开了系统渗入研究,取得系列成果。先后出版专著 1 部;在国内外核心期刊及重要学术会议上发表论文138篇,其中SCI收录4篇,EI期刊论文收录35余篇;获发明专利8项,实用新型专利9项;获得软件著作权4项;参编国家行业标准10余部;成果被政府及企业采用6个,产生经济效益达1.6亿元,建成工程示范区1个。 1)开发了可控制基质吸力的非饱和土蠕变试验设备及可考虑降雨及库水耦合作用的二维和三维滑坡模型试验系统; 2)建立了考虑降雨-库水耦合作用的水-气-热-力过程的多相、多场耦合物理力学模型及其三维数值模拟方法; 3)深化了对降雨-库水作用诱发滑坡复活机理的认识,发现孔隙气（压）在暴雨触发滑坡过程中起着重要的传力作用;地表排水应设置在渗透性由小变大的位置上侧,在渗透性相对均匀的滑体上设置地表排水对渗流场及稳定性影响不大;提出了基于库水诱发机理的滑坡分类新方法; 4)对三峡库区319个重大涉水滑坡进行了稳定性评价和复活判据研究,建立了滑坡空间预测模型、复活判据及滑坡动态空间预测评价系统。 本项目研究成果已具备中等程度的成熟度,主要适应于大型水库库岸滑坡灾害的复活机理研究、稳定性评价预测及预警防治等方面,技术安全可靠。 本项目取得的多项研究成果在三峡库区地质灾害防治、西南大型水库库岸滑坡灾害研究及其它同类研究中得到直接采纳和应用,并在三峡库区秭归县建设了成果推广应用示范基地,部分成果被国家行业标准所采纳,对滑坡地质灾害防治科学化决策与实践起到了积极地推动作用,取得了显著的社会效益,并产生经济效益近2亿元。暂无。