水库环境中碎石土滑体渗透性对滑坡稳定性的控制作用

作     者：刘哲儒 

作者单位：中国地质大学(北京) 

学位级别：硕士

导师姓名：文宝萍;潘伟

授予年度：2017年

学科分类：081803[工学-地质工程] 08[工学] 0818[工学-地质资源与地质工程] 

主      题：渗透系数 颗粒级配 密度 渗流场分析 稳定性分析 

摘      要：自三峡水库蓄水以来,库区内滑坡变形活动非常活跃。在水库环境中,滑坡稳定性与滑体物质的渗透性联系紧密,所以理清滑体渗透性对滑坡整体稳定性的控制作用,对研究三峡库区内滑坡形成机理、评价和预防水库滑坡具有重要指导作用。笔者首先在三峡库区多处滑坡取回土样进行了筛分,通过室内试验测定了土样中细粒土组分的颗粒级配、液塑限等基本特性,由颗粒级配曲线计算分析出试样中细粒组分为级配良好的砂类土,由液塑限将其划分为低液限粘土。由于关乎渗透系数大小的因素众多,在此选取其中两个影响程度较大的因素做专项研究分析,即密度和颗粒级配。结合对土样原生环境的分析,选择对应实际情况下密度和颗粒级配这两因素组合配制了多组土石混合体,进行室内常水头渗透试验测定各种组合情况下试样的渗透规律。根据控制单一变量后渗透系数的变化趋势,对比分析这两个因素对土石混合体渗透性的影响。之后采用数值模拟方法进行模拟研究,以较典型的汪家梁滑坡为基础模型假设一个理想模型,对于同一模型给定相同滑体不同量级的渗透系数,同时考虑在滑坡区库水位升降的客观现实条件,通过模拟出的的滑坡渗流场的变化状态,分析滑坡内地下水对滑坡受力情况的影响。再以计算出的渗流场为前提采用刚体极限平衡法定量计算了滑坡稳定性的区别,通过对比各稳定性曲线的规律分析总结滑体渗透性对滑坡稳定性的控制作用。结果表明在三峡库区滑坡碎石土特性范围内,密度对滑坡碎石土渗透性的影响要略大于颗粒级配对渗透系数的影响。在滑体渗透性在微透水到中透水的变化过程中,滑坡的渗流场变化严格受渗透系数控制,当滑体呈微透水、弱透水时的渗透情况时,地下水浸润线滞后效应明显,滑坡前部随库水位变化,受到浮托力的影响效应要大于动水压力的效应;当滑体呈中等透水的渗透情况时,地下水浸润线滞后效应相对减弱,随库水位变化滑坡前部受到动水压力效应为主。总体上渗透系数量级较大时,渗透系数越大,滑体其稳定性系数的波动幅度越大。但渗透系数量级较小时,其稳定性系数的波动幅度也基本区别不大。库水位上升工况更有利于滑体渗透系数较小的滑坡稳定,升速越大总体稳定性越大;库水位下降工况更有利于滑体渗透系数较大的滑坡稳定,降速越小总体稳定性越大。增大库水位变化速度,总体趋势仍然类似,只在幅度上有所反应。