垮梁子滑坡GMD预警预报模型研究

发布时间：2017-04-03 12:10

  本文关键词：垮梁子滑坡GMD预警预报模型研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：我国广泛发育着一类近水平岩层滑坡,其成因机理、成灾模式一直存在较大争议。由于这类滑坡岩层倾角一般仅2~5°,斜坡坡面一般平缓开阔,按照传统极限平衡理论,很难解释发生滑坡的原因。因此该类滑坡的减灾防灾难度相对较大,开展预警预报工作也较为困难。四川省德阳市中江县垮梁子滑坡是川东红层地区典型的近水平岩层滑坡,该滑坡在1949年和1981年先后发生两次大规模的剧烈滑动,对山下居民造成了不同程度的损害。然而根据多年的现场实时监测发现该滑坡仍然处于持续变形的状态,尤其在汛期该滑坡的位移速率甚至可以达到25mm/d。因此开展该滑坡的预警预报工作也显得尤为重要。(1)本文采用工程地质调查、现场高密度电法试验、地下水示踪试验等手段获得滑坡的工程地质条件、滑坡的物质组成特征以及水文地质特征。根据电法试验结果,该滑坡滑带区域电阻率常年较低,推测该滑坡滑带土长期处于饱水状态,其力学强度将有所衰减。而根据地下水示踪试验结果,滑坡地下水沿近南北方向展布的裂隙运移的平均运移速率为0.75mm/h,滑坡地下水沿滑带向前缘运移的平均运移速率为3.3m/h,而部分滑带区域的峰值运移速率最高可以达到13m/h。(2)通过分析2013~2015年降雨、位移、地下水监测数据得出:(1)该滑坡每年汛期的降雨总量差异较小,然而根据气象局的降雨强度划分规则发现2013年汛期主要以暴雨及大暴雨为主,2014年汛期以中小雨为主,而2015年汛期则以大雨和大暴雨为主。(2)该滑坡3年的累积位移量达1000mm,累积降雨量和累积位移量之间存在显著的线性正相关关系,通过曲线回归推导得出函数方程为:0.63 84.2。(3)该滑坡地下水对于降雨的响应存在明显的空间差异性,滑坡前缘由于以粘土、碎块石土所组成的薄层覆盖物而响应降雨事件较为强烈,中后部坡体由于较厚的滑体阻隔,受降雨垂直入渗补给较少。通过统计2013~2015年的典型降雨事件,计算得到滑坡前缘坡积物的平均入渗系数为0.27,拟合分析得出引起地下水波动的单次最小累积雨量为12mm。(3)采用Geo-studio中的Seep模块对垮梁子滑坡渗流场模拟计算发现该滑坡在非汛期渗流场较为稳定,这与地下水水位的变化监测情况表现一致。而在暴雨工况下前缘坡积物和后缘拉陷槽内部崩积物的渗流场变化较为强烈。反演2013年典型降雨事件发现,滑坡拉陷槽内部充水高度急剧变化也对整个渗流场产生了一定的影响。采用极限平衡理论,利用3年监测数据,分析了该滑坡稳定性的变化规律,并基于稳定性系数Fs,将垮梁子滑坡预警级别划分为4个等级:一级,当Fs≤1.0时,该滑坡属于高风险状态;二级,当1.0Fs≤1.05时,该滑坡属于中风险状态;三级,当1.05Fs≤1.1时,该滑坡属于低风险状态;四级,当Fs1.1时,该滑坡属于安全状态。通过回归分析得出滑坡后缘拉陷槽内部水位和滑坡位移速率与稳定性系数之间呈现显著负相关关系,根据曲线回归分析推导拉陷槽水位和位移速率与稳定性系数之间的方程分别为:FS≈1.195-0.013 HW FS≈1.082-0.008v(4)结合实际监测数据和稳定性分析计算结果确定将滑坡后缘拉陷槽内部水位作为垮梁子滑坡的主要预警指标。采用UDEC数值模拟软件,对滑坡后缘拉陷槽不同充水高度下滑坡变形情况进行模拟计算,以此建立该滑坡的GMD数值模型,该数值模型在后缘拉陷槽充水高度为7m时能够计算收敛,当充水高度大于7m时该数值模型将处于持续变形状态。随着后缘拉陷槽充水高度的增加,数值模型的位移量和位移速率也相应的增加。该GMD模型的变形速率的增长倍数与后缘拉陷槽充水高度之间符合二次函数的变化规律。通过拟合曲线推导得出变形速率增长倍数与拉陷槽水位之间的函数方程为:nv=0.085Hw2-0.65Hw。最终通过该预警模型并结合稳定性分析结果可以预测拉陷槽内部不同充水高度情况下,垮梁子滑坡的变形及稳定性情况。
【关键词】：地下水 变化规律 稳定性 预警指标 预警模型
【学位授予单位】：成都理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：P642.22
【目录】：

• 摘要4-6
• Abstract6-11
• 第1章 引言11-20
• 1.1 选题依据及研究意义11-13
• 1.2 国内外研究现状13-17
• 1.2.1 滑坡预警预报模型和方法13-16
• 1.2.2 GMD滑坡预警预报模型和方法16-17
• 1.2.3 垮梁子滑坡研究现状17
• 1.3 主要研究内容及技术路线17-20
• 1.3.1 研究内容17-18
• 1.3.2 技术路线18-20
• 第2章 研究区地质环境条件及滑坡基本特征20-39
• 2.1 地质环境条件20-23
• 2.1.1 交通位置20
• 2.1.2 气象水文20-21
• 2.1.3 地形地貌21
• 2.1.4 地层岩性21-22
• 2.1.5 地质构造22-23
• 2.2 滑坡特征23-38
• 2.2.1 滑坡形态特征23-25
• 2.2.2 滑坡的物质组成及结构特征25-31
• 2.2.3 滑坡水文地质特征31-38
• 2.3 小结38-39
• 第3章 垮梁子滑坡多元实时监测研究39-62
• 3.1 滑坡变形特征39-41
• 3.1.1 滑坡变形历史39-40
• 3.1.2 滑坡现阶段变形特征40-41
• 3.2 滑坡监测系统的构建41-44
• 3.2.1 监测系统的主要构成41-42
• 3.2.2 监测工程布置情况42-43
• 3.2.3 监测数据采集与接收43-44
• 3.3 监测数据分析与处理44-60
• 3.3.1 降雨监测数据分析45-50
• 3.3.2 变形监测数据分析50-53
• 3.3.3 地下水监测数据分析53-60
• 3.4 小结60-62
• 第4章 垮梁子滑坡GMD预警模型研究62-93
• 4.1 滑坡变形模式简析62-64
• 4.1.1 滑坡剧烈滑动破坏模式62-63
• 4.1.2 滑坡现阶段变形模式63-64
• 4.2 滑坡渗流场分析64-70
• 4.2.1 渗流数值模拟模型65-66
• 4.2.2 渗流模拟结果分析66-70
• 4.3 滑坡稳定性分析70-76
• 4.3.1 计算方案70-72
• 4.3.2 稳定性计算结果分析72-76
• 4.4 滑坡变形情况数值模拟预测76-91
• 4.4.1 计算模型与计算参数77-79
• 4.4.2 数值模型成果分析79-91
• 4.5 小结91-93
• 结论与展望93-95
• 致谢95-96
• 参考文献96-99
• 攻读学位期间取得学术成果99

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本文编号：284300