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秦岭南麓典型单体滑坡水利工程稳定性评价——以贺家槽滑坡为例

时间:2018-09-02 12:28来源:www.e-lunwen.com 作者:lgg 点击:
本文是一篇水利工程论文,水利工程规划要解决的问题大体有以下几个方面:根据需要和可能确定各种治理和开发目标,按照当地的自然、经济和社会条件选择合理的工程规模。
本文是一篇水利工程论文,水利工程规划要解决的问题大体有以下几个方面:根据需要和可能确定各种治理和开发目标,按照当地的自然、经济和社会条件选择合理的工程规模,制定安全、经济、运用管理方便的工程布置方案。(以上内容来自百度百科)今天为大家推荐一篇水利工程论文,供大家参考。
 
第 1 章 绪论
 
1.1 选题背景与研究意义
滑坡是指的是组成斜坡的岩土体在重力作用下失去了稳定性,沿着坡体内部的软弱结构面(带)发生剪切而导致的整体性运动的现象,通常由地震、地下水活动、水流冲刷、降雨等因素诱发,是一种常见的地质灾害,也是工程地质领域的研究热点之一(贺勇,2016)。滑坡灾害的突发性、高破坏性、分布范围广等特性已经引起各个国家的高度关切(乔平定,1990)。滑坡灾害导致每年全球各国付出百亿计的财产代价和几千人的生命代价(殷坤龙,2010)。2010 年 4 月 5 日,巴西里约热内卢州连降暴雨导致洪水和山体滑坡等自然灾害,造成至少 212 人死亡、161 人受伤,另有 100多人失踪。2010 年 12 月 5 日,哥伦比亚西北部安迪奥基亚省贝约市发生严重山体滑坡,造成至少 88 人遇难。2012 年 1 月 25 日,巴布亚新几内亚首都莫尔斯比港西北的诺戈里地区发生山体滑坡,导致两个村庄被埋,超过 40 人死亡,约20 人失踪。2017 年 6 月 24 日,四川省阿坝州茂县叠溪镇新磨村发生特大山体滑坡灾害,共造成 80 人死亡、3 人失踪、3 人受伤,直接经济损失 5.4 亿元。滑坡灾害已经严重阻碍地区的经济建设发展。本文研究的贺家槽滑坡位于陕西省镇安县永乐镇镇城社区五组,地处日几山山体西北侧斜坡之上,该滑坡体长约 300m、宽约 70m、平均厚约 15m,体积约为 31.5×104m3,为镇安县在册的中型滑坡地质灾害隐患点。据调查,贺家槽滑坡曾于 1984 年 9 月受持续强降雨的影响而首次发生滑动变形,滑动造成坡体中部及中下部几幢民房被摧毁,许多居民房屋墙体及地面出现不同程度的裂缝,滑坡体前缘干休所机关大楼以及一栋民房严重受损,后经局部治理之后减缓了滑移;2001 年雨季,该滑坡坡体覆盖层经雨水冲刷形成坡面泥流涌至镇安县中学操场,同时部分民房墙体出现裂缝,地面产生沉降,县政府组织人员开展救灾并在滑坡前缘修筑浆砌石挡墙进一步缓减滑坡整体下滑;自 2005 年开始,该滑坡体上人类工程活动加剧,县中学操场扩建开挖部分坡体,加之降雨因素的影响,致使部分房屋、挡墙等设施出现裂缝、变形加剧,并伴随出现局部地表沉降等现象,2013年对该滑坡进行了应急治理(于滑坡前缘布设 6 根抗滑桩)对该滑坡的蠕动变形起到一定的遏制作用,但滑坡整体仍处于缓慢的蠕动变形的状态。
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1.2 国内外研究现状
 
1.2.1 滑坡形成机理研究现状
滑坡的形成机理,指的是在特定地质环境条件下的岩土斜坡,在众多外界因素的影响下,滑坡发生变形、破坏、运动、最后到停止的整个过程,它涵盖了地质环境条件和各种因素的互相作用的由一点点的数量及变化到最后的质的变化的过程。滑坡类型不一,在不同介质中,根据作用因素的不同,会导致滑坡形成发生的机理更是不尽相同。广义上来说,凡是涉及滑坡的形成条件、影响因素、应力场分布与应力应变状态、滑坡形成的地质力学模式、滑坡发育过程与运动方式、滑坡稳定性变化与滑坡动态等方面的内容,都属于滑坡机理的范围。国外专家对机理研究起步早,太沙基是机理研究的先驱,他提出了如果增加了孔隙水压力那么就会将导致有效应力的减小,从而土的抗剪强度会降低(张翔,2012)。捷尼索夫提出了不同于太沙基的理论,他指出水头和地下水位涨落所制约的孔隙水压力的变化是同步的。勒布杰拉姆提出了灵敏度的概念。国外学者在滑坡作用研究的理论涉及到应变能释放、物化学作用、强度理论、应力变化、孔隙水压力理论等。
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第 2 章 研究区概况
 
2.1 自然地理环境
2.1.1 交通位置
镇安县位于陕西省商洛市西南部,秦岭南麓的东段。乾佑河与旬河流经此地。贺家槽滑坡位于镇安县永乐镇镇城社区五组,地处聚秀山庄所在日几山西北侧坡体之上,距离县城仅百米之遥。镇安县东北向直线距离商洛市约 87km,北距西安市约 105km,包茂高速(G65)、S102 省道以及西(安)-(安)康铁路由该县西侧沿乾佑河南北向穿越,区内交通比较便利(见图 2-1)。根据县气象局 1980-2015 年资料统计,勘查区内 30 多年的平均降水量是804.4mm,1983 年降水量 1240.5mm 为历史记录最多,记录的最大降雨强度是0.4m/d,1997 年降水量最小,有 507.2mm,见镇安县年平均降雨量曲线(图 2-2)。从历史记录年份的月降水量来看,其中6~10 月降雨最多,几乎占全年降水的69.7%之多。1-7 月份降雨量呈递增趋势,7 月份平均降水量达到最高(146.6mm),7月份以后平均降水量逐月减少。详细信息见镇安县月平均降水量分布图(图 2-3)。
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2.2 地质环境条件
 
2.2.1 地形地貌
位于镇安县北部日几山的贺家槽滑坡,地势整体呈现北方高南方低,地貌单元是属于中低山区,滑坡所在坡体呈北西西向展布,东北高西南低,从永乐古街西侧挡墙向北西西方向顺沟谷延伸至镇安中学篮球场西侧挡墙,呈阶梯状。整个滑坡体地面高程是在 650.00~705.00m 之间,高差在 55m 左右,平均坡降 17%,呈长条形。据调查,滑坡区原状地貌呈山前沟谷型,北西西向展布,从聚秀山庄所在山脊发育,以北侧山体和南侧山梁为界,延伸至疯子沟沟口冲积扇。由于滑坡位于县城内,人类工程活动强烈,导致地形地貌改造程度大,不再具备原状地形地貌特征。滑坡北侧山体坡度较陡,山脚有基岩出露,山体由于退耕还林植被覆盖率高;滑坡体南侧山梁由于人类工程改造难以从现状地形地貌探查,但经过调查访问,南侧山梁从聚秀山庄所在山体向西延伸,表层约 2~3m 以下即为基岩。此外,滑坡北侧山体发育有一条冲沟-大西沟,冲沟断面呈“V”型,大西沟两侧及沟底植被繁茂,除暴雨、长时间降雨外,沟中无地表径流。
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第 3 章 滑坡基本特征及形成机理......13
3.1 滑坡基本特征......13
3.2 滑坡历史变形特征........21
3.3 滑坡的形成机理............22
3.3.1 滑坡的影响因素分析....22
3.3.2 滑坡变形机制......23
第 4 章 滑坡稳定性分析............25
4.1 滑坡稳定性定性分析....25
4.2 滑坡稳定性定量计算....26
第 5 章 基于 GeoStudio 的软件模拟 ...........33
5.1 软件简介....33
5.2 软件的理论原理............33
5.3 模拟方案总述......37
5.4 地质模型的建立............37
5.5 模拟工况的选取............38
5.6 水文地质与岩土力学参数......39
5.7 模型分区与初始边界条件......40
5.8 计算结果及稳定性评价..........40
 
第 5 章 基于 GeoStudio 的软件模拟
 
5.1 软件简介
GeoStudio 系统软件是由加拿大岩土软件公司在 70 年代开发一套仿真模拟分析软件,是全世界最著名的岩土界分析软件之一。是岩土工作者必不可少的软件之一,本软件目前已经为数百万名不同行业的人提供了巨大的帮助。GeoStudio 中最常用的两个模块是:SLOPE/W、SEEP/W。SLOPE/W 软件是计算岩土边坡安全系数的,SLOPE/W 软件使用极限平衡理论对不同土体类型、复杂地层和滑移面形状的边坡中的孔隙水压力分布状况进行建模分析(冯敏杰,2008)。SEEP/W 软件是一款用于分析多孔渗水材料的有限元软件。在 SEEP/W软件中,通过渗流有限元计算,可以分析边坡在不均匀饱和条件、非饱和条件下的孔隙水压力,也可以对边坡稳定时的瞬态孔隙水压力进行分析(李波,2010)。本次稳定性计算采用 Slope/W 模块中的简布法。简布法是由简布在前人的研究基础上,根据条分受力特性,把之前只能求圆弧面的稳定性系数的情况进行了拓展。最后得到了能适应于任意形状滑动面的土坡稳定性计算。简布法是斜坡稳定性计算中应用频率高的一种计算方法,通过这种方法可以求出总体安全系数 K以及临界滑动面上应力的大小,也可以求出各个土条块的安全系数。
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结论
 
本文通过对陕西镇安县贺家槽滑坡的背景资料的分析,研究了贺家槽滑坡的形成机理,并对滑坡稳定性进行了评价,在数值模型的基础上又深入研究了滑坡渗流场和稳定性变化的过程。本论文取得如下结论:
(1)根据野外地质调查及勘查综合分析,贺家槽滑坡产生滑动是水文因素、地质因素以及人为因素共同作用而致。在水文因素方面:镇安县年均降水量804.4mm,最大降水量 1240.5mm,降雨是滑坡滑动的主要水文因素,也是重要诱发因素。此外,滑坡区地下水位埋深较浅也是导致滑坡发生的水文因素之一。在地质因素方面:贺家槽滑坡位于镇安-板岩镇断裂影响带之上,因该地区地层受构造活动作用变得复杂,完整性较差,受地形地貌、地质构造及降雨水体深切坡体活动的控制,形成了贺家槽地区特有的山前沟槽型微地貌,此外贺家槽地区黑色岩系(泥盆系炭质板岩、炭质千枚岩),遇水软化崩解,强度低,稳定性差,是贺家槽滑坡产生的主要地质因素。在人为因素方面:滑坡体上人类兴建房屋加大坡体负荷,开挖滑坡坡脚破坏了自有坡体稳定性,加上坡体植被破坏,在坡体上随意开垦,使得地表水容易渗入滑坡体内,加剧了滑坡发生概率。
(2)降雨强度的大小与稳定性系数有很大关系,滑坡发生蠕动失稳的主要原因是入渗的雨水导致地下水位线上升,滑动面上的有效应力大大降低。在年均降雨强度下,滑坡中水场变化不大,在遇到强暴雨情况下,水势场有明显的变化。
(3)滑面 2 在天然状态和暴雨状态下均较滑面 1 稳定性差,故确定滑面 2为滑坡体主滑面。镇安县贺家槽滑坡主滑体在暴雨状况下处于欠稳定-不稳定状态。在遇到极端暴雨天气情况下,滑坡有发生滑动的可能,滑坡急需治理。
(4)基于极限平衡法的稳定性计算与基于 GeoStudio 的数值模拟中简布法计算最后得到的稳定性系数相差不大,可以证明评价方法的选择与模型的建立都有较高的合理性与正确性。
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参考文献(略)
(责任编辑:gufeng)
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