库水变动下堆积层滑坡渗透失稳机理研究

Colluvial landslides are the one kind of main geological hazard types in reservoir areas, because of their large number, wide distribution, severe damage, often causing heavy human and economic losses, which have been the international landslide research hot spots and difficult problems. Now the seepage models of colluvial landslide are not enough due to reservoir water level change, as well as the whole failure process of colluvial landslides. Permeability coefficients of the seepage analysis are often generalized, resulting in judging mistakes on the landslide stability analysis and risk identification of colluvial landslides. This study will choose Shuping landslide in Zigui county, and Liangshujing landslide in Yunyang county as typical cases, and use numerical simulation and indoor conventional and triaxial piping tests to study Seepage failure mechanism on colluvial landslide due to reservoir water level change, solving scientific problems, and proposing stability analysis methods for providing technology support for scheduling decisions in Three Gorges areas.

堆积层滑坡是库区主要发育的地质灾害类型，其数量多、分布广、危害严重，经常造成巨大的人员和经济损失，是国际滑坡界研究的热点与难点问题。目前对库水变动时堆积层滑坡的渗流模型、堆积层滑坡渗透失稳全过程缺少系统研究，对渗流的分析往往进行渗透系数概化，导致对滑坡失稳模式、风险识别与稳定性分析出现判断失误。本项目以秭归树坪滑坡、云阳凉水井滑坡为典型案例，采用数值模拟、室内常规和三轴渗流试验，开展库水变动下堆积层滑坡渗透失稳机理研究，解决库水变动下堆积层滑坡灾害中的科学机理问题，提出风险评估的技术指标，为三峡库区的调度决策提供科学依据与技术支撑。

通过对库区典型涉水堆积层滑坡灾害现场调查、监测、统计及模拟试验，研究了三峡库区175m试验性蓄水以来，库水变动下堆积层滑坡失稳破坏的主控因素，分析了库水变动下堆积层滑坡的阶跃状变形特征，分析了库水位不同升降速度与堆积层滑坡稳定性变化之间的规律、不同渗透性的滑坡在库水位变动情况下的稳定性状况等。得出：堆积层滑坡的安全系数变化受到水位变化幅度和渗透系数的控制，具有一定的延时特征。堆积层滑坡在水库水位下降阶段的安全系数要比库水上升阶段的安全系数低，更易失稳。水库水位上升后，若稳定在该水位足够长的时间，滑坡安全系数降低则不应被忽视。利用基于瞬态渗流场理论的离散元模拟手段，揭示了库水位变动下滑坡颗粒接触力链几何特征及演化规律。认为：水位下降速度越大，滑坡前缘所受的渗透压力越大，滑坡前缘垂直于滑面的抗滑强力链显著减弱，而平行于滑面且相互衔接的下滑强力链迅速发展，滑坡中部也发生力链网络断裂，反映前缘渗透破坏将诱发牵引式整体滑移。同样，当库水位以以较快速度上升时，下滑力链显著加强，但滑坡中部未发生力链网络断裂，前缘几乎不见任何力链，反映前缘发生张拉破坏，但短时间内不至诱发整体滑坡。在此基础上本项目提出了库水位上升“加固”、下降“切脚”两种效应。根据项目进展，结合库区近期新生灾害趋势分析，增加了库水变动与厚层岩质滑坡稳定性变化之间的相关机理分析。根据基座位移及应力监测数据等分析，归纳了危岩体目前的变形和受力状态，发现危岩体的强度仍在持续降低。而基座材料持续劣化将直接影响到厚层岩质滑坡稳定性。本项目的成果将为三峡库区的调度决策提供一定的科学依据与技术支撑。