三峡库区不同成因类型老滑坡体渗透特性及水位升降速率对其稳定性影响

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我国水电事业发展蓬勃,但库区蓄水后水位抬升,大量老滑坡因水位变动复活变形。严重影响了水库的安全运行以及航道的正常通行。老滑坡产生变形的主要影响因素之一是水位变动引起滑体地下水状体的改变,而滑坡体地下水状态的变化又与滑体滑体渗透系数K与库水升速率△V存在着直接联系。本文在前人的研究基础上,选取了三峡库区具有代表性的369处涉水老滑坡,通过现场调查、现场试验、统计分析、物理模型试验与数值模拟方法,对三峡库区老滑坡的发育成因、地下水变动与稳定性变化有了更为深入的认识,主要得到以下结论:(1)三峡库区滑坡多由老滑坡、老崩塌堆积体复活而形成,前缘涉水后其可能发生整体变形复活也可能仅是局部变形复活。J2s与T2b地层对老滑坡贡献率最高,各占样本总量的29%与40%。(2)老滑坡渗透系数最小值为0.003m/d,最大值为9.2m/d。渗透系数平均值为1.64m/d。88%的老滑坡渗透系数位于0.05m/d~5m/d之间。对老滑坡成因类型进行分类,并分析比较每一类成因类型滑坡体渗透系数特性。滑移-弯曲型、崩塌型与弯曲-拉裂型三种成因类型更易发育渗透性较好的老滑坡体。平推型、滑移-拉裂型成因老滑坡渗透性往往较差。(3)库水变动在力学状态上,通过改变滑坡体内基质吸力、产生浮托减重效应与动水压力对滑坡体稳定性产生影响。动水压力效应在上升阶段有利于滑坡体稳定性,下降阶段不利于滑坡稳定性。浮托减重效应对滑坡稳定性的影响主要决定于其作用于滑坡体抗滑段还是促滑段,若作用于抗滑段则不利于滑坡稳定性,作用与促滑段则有利于滑坡稳定性。通过滑面形态判断库水作用类型,关键在于库水变动段所对应滑面区间的形态。(4)库区老滑坡的变形与水位升降有着直接联系。产生过明显变形的堆积体滑坡中,动水压力型滑坡共96处,总量的68%;复合型滑坡37处,占变形量的26%;浮托减重型滑坡9处,占总量的6%。(5)统计分析发现,动水压力型滑坡渗透性以半透水(0.05m/d≤K<1.5m/d)为主,在库区水位升降条件下,这一渗透性区间内的滑坡体最有利于动水压力的产生;浮托减重型滑坡以良透水性(1.5m/d≤K<5m/d)为主,在此区间内的滑坡产生的动水压力较小,在水位上升阶段无法抵消浮托效应的影响。(6)水位上升阶段,滑体内由于渗透系数差异,可能出现两种饱和-非饱和状态。当渗透系数/库水升降速率(K/△V)>1时,地下水浸润线呈一条倾向坡内的直线,渗透系数/库水升降速率(K/△V)越小浸润线倾角越大,渗透系数/库水升降速率(K/△V)越小则浸润线越接近于水平。地下水总体由下至上缓慢抬升,滑体呈“上干下湿”型。(7)库水抬升阶段,动水压力型滑坡稳定性随之抬升,抬升停止后稳定性随之回落。稳定性系数曲线呈现出一个凸起的波峰,渗透系数/库水升降速率(K/△V)越大则波峰越明显,当渗透系数/库水升降速率(K/△V)>100时,地下水变动与水位变动相同,则稳定性曲线无波峰产生。(8)水位下降阶段,并非渗透系数/库水升降速率(K/△V)越小则产生指向坡外的动水压力就越小。当渗透系数/库水升降速率(K/△V)>0.25时,浸润线呈指向坡外的直线,渗透系数/库水升降速率(K/△V)越小则倾角越大,水头差越大;当渗透系数/库水升降速率(K/△V)<0.25,地下水未来得及抬升达最高水位便已经开始下降,因而坡体内外水头差相对较小。(9)当渗透系数/库水升降速率(K/△V)在0.25~50这一区间范围内时,滑坡受到水位升降所产生的动水压力的影响。但这一区间受滑体厚度的改变而产生浮动,因滑体厚度的变化会引起渗流路径大小的改变。
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