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金沙江上游某库区滑坡稳定性分析及滑速涌浪预测.docx
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金沙江上游某库区滑坡稳定性分析及滑速涌浪预测.docx
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摘要
本文针对金沙江上游某库区滑坡,从滑坡稳定性、滑坡运动规律和滑坡诱发涌浪灾害 3 个方面评估
了滑坡的整体和局部稳定性,模拟了滑坡启动后的动力学过程,探讨了滑坡入水产生的涌浪对大坝
的影响。滑坡在天然水位工况下基本稳定,在正常蓄水位工况下失稳滑动的可能性大,进一步建立
了水库蓄水后滑坡的 2 种失稳模式:Ⅱ区整体滑动和Ⅱ区中下部滑动。在稳定性分析的基础上,采
用潘家铮滑速计算方法,定量计算了滑坡从启动到停止的全过程,获得了各工况失稳滑动的滑速时
程曲线和滑坡堆积形态。最后采用经验公式,对滑坡涌浪进行了预测。计算结果表明:水库蓄水后,
各工况失稳滑动的滑速和滑距均较小,滑坡高速远程滑动的可能性小;滑坡产生的涌浪不会漫过坝
顶,涌浪对大坝的影响小。
Abstract
Based on a reservoir landslide in the upper reaches of Jinsha River, the landslide
overall and local stabilities are analyzed, the dynamic process after landslide start-
up is simulated, and the impact of landslide surge on the dam is discussed from
three aspects of landslide stability, landslide movement law and landslide induced
surge disaster in this paper. The landslide is basically stable under the natural water
level condition, but it is likely to slip under the normal water level condition. Two
landslide failure modes after reservoir impoundment are further established: the
whole sliding of zone Ⅱ and the middle and lower sliding of zone Ⅱ. On the basis
of stability analysis, the whole process of landslide from initiation to deposition is
quantitatively calculated by using Pan Jiazheng's method, and the sliding velocity
time history curve and accumulation form of the landslide are obtained. Finally, the
landslide surge is predicted by empirical formula. The calculation results show that
the slip velocity and slip distance of the landslide under various failure modes are
small, and the possibility of high-speed and long-distance landslide is small after
reservoir impoundment. The surge generated by landslide cannot overflow the dam
crest, and the impact of landslide surge on the dam is small.
译
关键词
滑坡稳定性分析; 失稳模式; 运动规律; 堆积形态; 滑坡涌浪
Keywords
landslide stability analysis; failure mode; movement law; accumulation
form; landslide surge
译
西南地区河流落差大,水能资源丰富,是我国水电能源开发的基地,但该地区山高谷深,地质条件
复杂,地质灾害频发。
滑坡是库区内常见而多发的地质灾害之一,水库蓄水及库水位迅速消落、泄洪雾雨等均能诱发滑坡,
有的 滑坡 启动 后还 将发 展成 高速 远程 滑坡 ,破坏性更大。此外,库区滑坡还可能诱发涌 浪次 生灾 害,
严重威胁高坝大库施工期和运行期的安全。当前文献中主要围绕滑坡稳定性分析、滑坡运动规律和
滑坡诱发涌浪灾害开展相关研究。
刚体极限平衡法广泛用于滑坡稳定性分析中
[ 1-3]
,如邹德兵等
[ 3]
采用刚体极限平衡法研究了下汤
章滑坡的稳定性,计算结果表明滑坡整体稳定安全系数满足规范要求,但滑坡前缘稳定性相对较差,
建议设置抗滑桩等支挡措施。
国内学者常采用潘家铮滑速计算方法及其改进方法
[ 4, 5 ]
研究滑坡失稳后的运动。潘家铮方法
[ 4]
属
于传统条分法的范畴,没有考虑库水对滑体的阻力。薛欣等
[ 5]
采用考虑滑体入水的黏滞阻力的改
进条分法计算了谭家湾滑坡的运动速度。近年来采用数值方法研究滑坡的运动规律越来越受到研究
者的青睐,如徐文杰
[ 6]
采用颗粒离散元模拟了瓦伊昂滑坡的运动过程,计算结果与实际吻合较好。
自然界中的滑坡涌浪非常复杂,包含滑坡体的入水、涌浪的产生、传播和爬高等一系列过程,以往
滑坡涌浪的研究主要集中在物理试验
[ 7-9 ]
和数值模拟
[ 10- 12]
上。如丁军浩等
[ 7]
以澜沧江某水电站上
游河道为原型,开展滑坡涌浪物理试验,提出了最大首浪高度的经验公式。韩林峰等
[ 8]
引入浅水
滑坡淹没率,建立了浅水区三维岩质滑坡近场最大波幅的经验公式。黄筱云等
[ 10]
基于流体动力学
软件 Flow-3D,研究了千将坪滑坡在 V 形河道中涌浪的产生、传播和爬高特征。谭海等
[ 11]
基于颗
粒 离 散 元 - 光 滑 粒 子 流 体 动 力 学 (discrete element method-smoothed particle
hydrodynamics,DEM-SPH)耦合模型,探讨了碎裂结构和散体结构的滑坡入水后的涌浪特征。
本文以金沙江上游某库区滑坡为工程依托,借助 GeoStudio 软件的 SLOPE/W 模块,对该滑坡进
行了稳定性分析。同时,基于稳定性分析得出的滑坡失稳模式,采用潘家铮滑速计算方法对滑坡失
稳后的运动规律进行了探讨,得到了各工况的滑速时程曲线和滑坡堆积形态。最后借助滑坡涌浪经
验公式,探讨了滑坡失稳产生的涌浪对大坝的影响。
1 工程概况
金沙江上游某库区滑坡位于金沙江右岸,距大坝坝址约 3.8 km(坝顶高程 2 308 m,正常蓄水位
2 302 m)。堆积体滑坡由Ⅰ区滑坡体(堆积体下游侧曾经局部失稳,形成Ⅰ区滑坡体)和Ⅱ区崩
塌堆 积体两部分组成,总 体积 约 1 080 万 m
3
,其中Ⅰ区滑坡体体积约 330 万 m
3
,Ⅱ区崩塌堆
积体体积约 750 万 m
3
(图 1)。
图 1 金沙江上游某库区滑坡三维影像图
Fig.1 3D image of a reservoir landslide in the upper reaches of Jinsha River
下载: 原图 | 高精图 | 低精图
Ⅱ区崩塌堆积体位于Ⅰ区滑坡体的上部及上游侧。由 A⁃A 剖面的地质剖面图(图 2)可知,Ⅱ区地
形较顺畅,总体坡度 35°左右。
图 2 A⁃A 剖面地质剖面图
Fig.2 Geological section of the section A⁃A
下载: 原图 | 高精图 | 低精图
经现场地质调查,Ⅱ区物质组成为碎石土,主要有碎石、角砾及砾砂等,细粒土很少,碎石岩性主
要是石英闪长岩、间夹云母片岩。
Ⅱ区在 2 400 m 高程以下下伏基岩为雄松群第 3 段石榴石云母片岩,2 400 m 高程以上及后缘高
陡岸坡大面积出露晚三叠纪石英闪长岩,两者之间呈断层接触(F
6-1
)。
2 滑坡稳定性计算分析
本节借助 GeoStudio 软件的 SLOPE/W 模块,对Ⅱ区崩塌堆积体在天然水位工况、正常蓄水位工
况下的整体和局部稳定性进行分析计算。
2.1 天然水位工况
根据钻孔地下水位,在Ⅱ区崩塌堆积体 A⁃A 剖面的地质剖面图上添加地下水位线,建立天然水位
工况下的稳定性计算模型,如图 3 所示。
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