三峡水库泄水期间类土质岸坡渗流驱动压剪破坏机制研究

基于水库水位降落期间渗流驱动力对类土质岸坡的压剪作用,建立了类土质岸坡渗流驱动压剪力学模型,改进了水库水位降落期间渗流驱动力的计算方法,提出了渗流驱动压剪破坏判据。以三峡水库青石岸坡为例,渗流驱动压剪破坏机制可以解释青石岸坡水位降落期间的破坏现象。此外还探讨了水库水位降落速度、时间以及初始水位高度对渗流驱动力与岸坡稳定性的影响,并得出如下结论:渗流驱动力随水库水位降落速度的增加而非线性增大;渗流驱动力随初始水位高度增加呈现为线性降低的趋势;青石岸坡稳定系数不随水位降落速度、水位降落时间的变化而变化。
     

水库岸坡地质灾害研究现状与趋势

水库岸坡地质灾害防灾减灾是库区生态环境尤其是地质环境保护的重要科学问题,通过对国内外研究文献的查阅分析并结合多年在三峡库区的研究实践,将水库岸坡地质灾害研究现状概化为水库岸坡稳定性变化、破坏机制、库岸再造预测方法等3方面,系统梳理了每个方面的研究情况。结果发现国内外学者高度重视库水位降落对岸坡稳定性与变形破坏特性的影响机制研究,基于卡秋金法提出了多个库岸再造预测新方法,但在库水位多旋回变动对岸坡作用、库水位周期性浸泡劣化岩土物理力学特性、类土质岸坡等方面研究不多。指出了水库岸坡地质灾害进一步研究应予以高度重视的3个方向,即水库岸坡地质环境效应、类土质岸坡变形与破坏和库岸地质灾害治理新技术新方法。
     

三峡库区类土质岸坡破坏机制研究——以巫山县江东寺岸坡为例

2015年6月24日,重庆市巫山县发生江东寺岸坡垮塌事件,造成人员伤亡、财产损失,社会影响较大。针对江东寺类土质岸坡垮塌事件,介绍了岸坡灾情,解译了江东寺滑坡破坏的库水位上升浸泡软化、库水位下降渗流驱动力、降雨入渗劣化等3个诱发机制。结果显示：库水位上升浸泡软化降低了滑体、滑面物理力学参数,在岸坡坡脚形成软化区;库水位下降渗流驱动力增加了顺坡向的下滑力;降雨入渗进一步降低滑体、滑面物理力学参数,增大渗透力和浮托力。3种诱发机制的联合作用是导致江东寺岸坡垮塌的原因。采用PFC2D对江东寺岸坡进行数值模拟发现,库水位上升对类土质土体具有劣化作用;145 m水位处的滑坡破坏运动速度最大,达0.59 m·s-1,岸坡破坏具有突发性。数值模拟破坏过程与现场监测数据吻合。
     

类土质岸坡雪崩式破坏机制研究——以三峡库区龚家方岸坡为例

【目的】水库岸坡破坏机制是库岸地质减灾的重要科学问题。【方法】以三峡库区龚家方岸坡为例,采用现场勘查和模型实验方法,探讨类土质岸坡破坏机制问题。【结果】现场勘查结果表明,类土质岸坡破坏的地质基础包括两方面:一是岸坡由灰岩、泥灰岩、白云岩、页岩、片麻岩、板岩等并富含蒙脱石和伊利石亲水性矿物的碎裂岩体组成;二是岸坡卸荷作用强烈,卸荷结构面岩桥区段是岸坡破坏的关键环节。模型实验结果表明,类土体渗透性良好,水库蓄水初期库水进入岸坡后地下水在类土体空隙内产生明显的紊流作用,孔隙水压力波动特征明显。【结论】水库蓄水浸泡条件下岸坡卸荷结构面岩桥区段抗剪强度参数劣化作用和水库蓄水初期岸坡内孔隙水压力波动作用是类土质岸坡发生雪崩式破坏的物 理机制。
     

水库蓄水土质岸坡拉剪断裂破坏机制研究

基于土体结构特征从土体宏微观变化、岸坡变形、掏空等方面解释了水库蓄水期间土体浸泡软化机制。采用断裂力学方法推导求证了土质岸坡浸泡软化拉剪断裂破坏机制,并将土质岸坡浸泡软化拉剪断裂破坏进一步分为基座软化拉剪破坏模式和基座掏空拉剪破坏模式,给出了两种破坏模式的地貌演绎过程。通过建立两种破坏模式的物理模型和力学模型,从断裂力学角度推导出了潜在坍塌体裂缝尖端应力强度因子表达式。算例分析表明,土质岸坡破坏表现为显著的浸泡拉剪断裂破坏模式,并讨论了潜在坍塌体长度、高度、裂缝角度以及裂缝垂直长度对应力强度因子的影响。土体断裂韧度较小,导致岸坡坍塌体规模不大,土质岸坡的浸泡软化整体滑移破坏往往是滞后的,通常岸坡先局部软化,基座变形后发生塌岸破坏,后续上覆岸坡失去支撑发生整体式滑移。
     

库岸滑坡破坏模式识别方法研究———以三峡水库青石滑坡为例

青石滑坡是三峡水库岸坡消落带典型的崩坡积层滑坡,基于现场调查和工程勘察分析了三峡水库蓄水运行期间青石滑坡的变形与破坏特征;将滑动面位于175m水位以上的部分假定为弹性介质,位于145~175m之间的部分假定为应变软化介质,提出了两种介质材料的本构模型;通过对滑坡滑动面弹性应变能、滑坡重力势能和地下水渗透势能的计算,采用突变理论建立了滑坡破坏模式判别指标,据此可将滑坡破坏模式分为缓动型和剧动型两类。计算结果表明,青石滑坡在水库运行期间的破坏模式属于缓动型,与实情相符。研究成果对于探索三峡水库岸坡滑坡灾害的形成机制及其减灾具有积极意义。
     

降雨特性对滑坡孔隙水压力影响的试验研究

【目的】降雨条件是中国诱发滑坡灾害的根本原因,探讨滑坡体内孔隙水压力对降雨特性的响应关系是揭示滑坡成灾机制的关键环节。【方法】递增型降雨和中峰型降雨是重庆境内诱发滑坡灾害的主要降雨型式,据此采用模型试验方法分析滑坡体内孔隙水压力对降雨特性的响应问题。通过模型试验,得到了滑坡体内孔隙水压力随降雨历时的系列变化曲线。【结果】降雨作用下滑坡体内孔隙水压力的变化过程可分成缓变阶段、激增阶段和稳定阶段,且仅在激增阶段后期和稳定阶段时滑坡体才达到饱和状态;递增型降雨条件下各测点记录的孔隙水压力峰值点线斜率小于中峰型降雨条件下孔隙水压力峰值点线斜率,表明中峰型降雨更易使滑坡体达到饱和状态;滑坡表面的裂缝可显著影响降雨入渗特性,裂缝以下部分滑坡体更易发生变形和破坏;运用非饱和土力学理论对试验结果进行了科学解释。【结论】研究成果对于进一步研究降雨对滑坡稳定性的量化作用有积极意义。
     

类土质岸坡渗流稳定性的修正传递系数法——以三峡库区凉水井滑坡为例

【目的】提出考虑渗流驱动力作用下的岸坡稳定的修正传递系数法。【方法】分析《重庆市地质灾害防治工程设计规范》( DB505029-2004 )(后简称《规范》)中三峡库区岸坡渗流驱动力计算方法的不足,建立类土质岸坡渗流驱动物理模型,提出岸坡渗流驱动力精细化计算方法,考虑渗流驱动力修正了类土质岸坡稳定性计算的传递系数法。【结果】三峡库区凉水井滑坡实例分析表明,《规范》中的方法和本文方法得到的稳定系数分别为 1.061 和 1.074 ,《规范》中的方法关于渗流驱动力计算过于保守。【结论】考虑渗流驱动力精细化计算方法对于大型、特大型岸坡稳定性计算具有实际工程意义。
     

土石混填体变形力学特性大型三轴试验研究

为了进一步研究土石混填体的变形力学特性,全面考虑含水量、含石量、岩性及土性等因素的影响作用,采用YS30-3型应力路径三轴剪切试验机,基于正交试验方法进行了一系列土石混填体大型三轴压缩研究.试验结果表明,在三轴受力条件下,土石混填体在低围压下的应变软化特征不明显,试样的粘聚力普遍较低而内摩擦角则比较高,且内摩擦角更容易受其他因素的影响而发生显著变化.含石量对土石混填体的抗剪强度影响程度最大,随试样中的含石量从25%增加到70%,其内摩擦角从34.54°近似线性增长至46.39°.含石量和围压分别是影响土石混填体体变特性最主要的内因和外因,即在含水率、岩性、土性相同的情况下,含石量越低试样高压剪缩性越明显,含石量越高其低压剪胀性越明显.     

三峡水库消落带生态友好型利用途径探索———以基塘工程为例 (三峡地区资源环境生态研究)

三峡水库水位的反季节变动给消落带带来了一些不可避免的生态环境问题,同时也为消落带的利用提供了机遇。如何才能既对消落带土地资源进行有效利用,同时又能解决消落带内产生的生态环境问题,这是本文研究的主要目的。本文探讨了基塘工程这一基于三峡水库季节性水位变动和消落带地形特征而设计的湿地生态友好利用途径,并从作物产量和生物多样性改变两个方面对其生态经济效益进行了评价。结果表明,基塘工程具有可观的经济效益,同时基塘工程区域植物种类组成与对照区植物种类组成有明显差别。与对照区相比,基塘工程区拥有较多的水生植物和较少的陆生植物。研究表明,基塘工程是一种适合三峡水库消落带的生态友好型利用途径,有助于改善消落带湿地环境,保护和恢复消落带动植物多样性。
     

黄连培植技术的文献研究与试验分析

通过对明清文献所载黄连(Coptis chinensis Franch)培植技术的研读表明:明代文献对黄连生活习性略有记载,但具体栽培技术语焉不详,且未见黄连栽培对生态环境影响的记录;清代文献对黄连栽培技术的记述较为详实;从明到清,黄连栽培技术不断进步,对生态环境造成的影响不容忽视。在当代,林学界通过试验创造了“油茶-黄花菜-黄连”、“黄连-杜仲”、“黄连-杜仲-香菇-大白芸豆”等多种立体栽培模式。这些新型立体栽培模式有效地解决了传统黄连培植技术对生态环境的破坏。
     

堆积碎石土剪切特性的三轴试验

堆积碎石土是不同于土和岩体的一种不连续非均匀介质,以其作为坡体物质的滑坡广泛分布于中国西南及西北地区。考虑连续强降雨雨后滑坡的失稳机理,分析不同含石量、含水率和周围压力状态下堆积碎石土的主应力差-应变曲线、孔压-应变曲线、破坏形态以及相应的抗剪强度指标的变化规律。研究结果表明:由于碎石的存在,堆积碎石土的主应力差-应变曲线大多呈"台阶状"分布并具有应变硬化现象;含石量和含水率是影响堆积碎石土剪切特性的关键因素,当含水率不变,随含石量增大,黏聚力减小,内摩擦角增大;当含石量不变,随含水率增大,黏聚力先增大后减小,内摩擦角减小;存在某一最佳含石量和最优含水率组合下的堆积碎石土抗剪强度最大,该组合指标特征可作为判断连续强降雨雨后堆积碎石土滑坡失稳临界状态的理论支撑依据之一。     

基于颗粒离散元的土石混合体直剪试验模拟研究

土石混合体是一种由高强度块石和低强度土体组成的非连续非均质材料,力学性质受土体、块石及土石接触面三者共同控制.本文为研究块石含量及土体性质对混合体力学特征及变形破坏形态的影响,利用颗粒离散元理论和PFC2D程序,生成了可描述块石非规则形态的团粒(clump)结构,建立了土石混合体直剪试验离散元模型,以室内直剪试验结果作...