关键词:
金沙江
涉水滑坡
渗透特性
位移曲线
稳定性
预警判据
摘要:
金沙江上游河段构造复杂、表生改造强烈、河谷深切、岩体破碎,两岸滑坡发育。该区域拟建10余个梯级水电站,目前除苏洼龙水电站已投入运行外,其余水电站均在拟建中,尚未蓄水。水库建成后库水位的大幅调整会使岸坡堆积体赋存的水文地质环境和受力环境等发生巨大变化,并对岸坡稳定性造成重大影响。本文在进行库区滑坡现场调查的基础上,归纳总结滑坡区的斜坡特征,对涉水滑坡(蓄水后)进行重点研究。通过开展室内外渗透试验及不同含水率条件下堆积体的直剪试验,对典型涉水滑坡堆积体的抗剪强度变化规律进行研究。以涉水滑坡在库水变动条件下的渗流、变形及稳定性变化规律为基础,提取滑坡失稳指标,建立单体滑坡的预警模型和判据。由于金上库区各梯级电站尚未建设完成,各堆积体滑坡尚未涉水,本次研究工作主要基于现场调查及数值模拟手段。主要取得了以下成果:
(1)通过现场地质调查,对区内滑坡(正在变形)的发育分布规律进行综合分析。对滑坡类型、地形地貌、岩性及坡体结构进行统计分析,其中按否涉水统计存在34个涉水滑坡(29个堆积体,5个岩质),17个非涉水滑坡。为筛选典型涉水堆积体滑坡进行研究,提供滑坡的分类依据及基本特征。
(2)选取涉水堆积体滑坡,开展现场单环渗透试验并取样进行室内达西渗流试验。对试验点位的渗透性强弱进行统计,发现金上库区涉水滑坡渗透性以良透水性为主,占调查总数的65.52%。
(3)现场采取堆积体滑坡土样开展不同含水率条件下的直剪试验,在水的作用下试样的抗剪强度及参数均出现了明显下降,其中含水率从天然增加至饱和后,抗剪强度下降幅度在30%左右。通过拟合手段发现c,φ值与含水率之间均可用幂函数拟合,具有以下关系c=151.2w-2/3,φ=46.9w-1/5。
(4)对29个涉水堆积体滑坡的滑面形态、涉水程度进行统计分析,结合库水作用效应及现场调查对典型涉水滑坡在库水变动条件下的潜在变形破坏模式重点分析。
(5)选择四个典型涉水堆积体滑坡建立数值模型开展流固耦合分析,研究在库水变动下的滑坡渗流变形及稳定性变化规律。在库水变动下四个典型滑坡展现出相似的变化特征。(1)在库水位上升时滑坡浸润线,呈现出向下弯折或者出现近似直线的形态;在库水位下降时,则为向上凸起或近似水平的形态。(2)滑坡位移曲线在库水升降阶段出现突然的增加或减小,会引起位移曲线切线角迅速增大;而在库水维持阶段位移曲线仅维持在一定数值近似呈水平状,切线角则较小甚至维持在零左右。(3)在库水上升阶段和正常水位维持阶段滑坡稳定性曲线整体上出现明显的下降(不同类型滑坡,在库水上升阶段局部表现出不同特征),而在库水下降阶段以及水位维持阶段则出现明显的回升。通过上述规律,选取滑坡位移曲线切线角及稳定性系数作为研究滑坡失稳指标的数据基础。
(6)通过规律提取出涉水滑坡的失稳指标,以位移曲线切线角、稳定性系数及库水作用高度作为滑坡失稳评价指标。通过切线角判据对库水作用下滑坡的变形阶段进行划分,并结合“稳定性系数+库水作用高度”判据,利用整体加局部的思路对蓄水过程中滑坡的临界库水作用高度进行分级预警。