库水-冰雪融水联合作用下堆积体岸坡变形破坏机理研究 ——以藕塘滑坡为例

来源 :三峡大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:seanray
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
2008年1月,我国南方地区遭遇了极端冰雪灾害,尤其以湖北、湖南、广东等中南部大多数省份受灾最为严重,导致很多市政基础设施、电力设施发生损坏以及岸坡边坡次生地质灾害发生。在全球气候异常变化的大背景下,极端冰雪气候出现愈发频繁,影响范围也愈为广泛。三峡库区是我国中南部受雨雪地质灾害影响较显著的区域,也是地质灾害频发的地区。针对库区滑坡等地质灾害的研究,以往工作主要集中在库水位升降及降雨作用下的地质灾害变形破坏机理、预测预报及防护等方面,而对于考虑极端冰雪条件下的库岸边坡变形失稳机制研究较少,同时,极端冰雪气候的出现加剧了库区地质灾害的失事后果,增加了认识与处置难度。因此,开展三峡库区极端冰雪条件下库岸边坡的变形破坏机制研究,有利于深化对库岸边坡地质的认识,支撑三峡工程长久持续发挥综合效益,服务库区经济可持续发展和国家长江大保护战略的实际需求。鉴于此,本文以国家自然科学基金重点项目《复杂条件下库岸边坡变形破坏机理及防护》(项目批准号:51439003)为依托,以三峡库区蓄水以后出现明显变形迹象的藕塘滑坡为研究对象,综合采用地质分析、室内试验(包括力学试验及物理模型试验)、数值模拟及理论分析等方法,开展了库水-冰雪融水联合作用对堆积体岸坡的影响效应与入渗机制、岸坡变形破坏地质力学机制及变形稳定计算分析等研究。主要工作及结论如下:(1)三峡工程蓄水运行以来,藕塘滑坡浅表层堆积体在库水和大气降水联合作用下,发生了较为严重的浅表层局部变形破坏;其中滑坡前缘东、西部强烈变形区域的稳定性受库水作用影响显著,后缘西侧局部浅表层堆积体的稳定性受大气降水入渗作用影响显著;滑坡体变形区域存在继续扩大的可能性,特别在极端降水条件下,会进一步加剧坡体变形破坏程度。(2)通过开展堆积体冰雪融水入渗物理模型试验及试样直剪试验,探讨了冰雪融水入渗影响深度、含水率及抗剪强度参数的变化规律,结果表明,堆积体变形与含水率增加速率有明显的相关性,岸坡变形破坏时累计冰雪融水量大小,决定滑移发生的规模;在冰雪融水入渗过程中,堆积体中矿物颗粒的软化和土体结构的损伤劣化,导致其抗剪强度呈先陡后缓的劣化趋势,建立了冰雪融水入渗堆积体抗剪强度参数劣化方程,从融雪入渗深度、含水率及力学参数角度揭示了堆积体冰雪融水入渗对物理力学参数的影响效应。(3)通过对度-日模型经验公式改进,建立了雪水当量B与堆积体表层温度T之间的定量关系,建立了堆积体在冰雪融水入渗作用下渐变渗流路径的多层水箱模型,阐明了堆积体在冰雪融水作用下的动态入渗特征,刻画了冰雪融水周期内冰雪融化量和冰雪融水入渗量之间的定量关系,揭示了堆积体冰雪融水入渗机制。(4)基于大型三维物理模型试验平台,开展库水-冰雪融水联合作用下的藕塘滑坡物理模型试验,结果表明,库水-冰雪融水联合作用下藕塘滑坡的变形破坏主要集中在滑坡前缘西侧和后缘西侧局部浅表层区域,其中滑坡前缘区域受库水作用影响更为显著,呈现出由前至后的牵引式变形破坏特点;滑坡后缘区域主要受降水作用(含冰雪融水)的影响,由后至前呈现出推移式变形破坏特点;岸坡变形整体表现为局部牵引和推移,先“牵引”后“推移”的时空演化过程。(5)针对藕塘滑坡,分别建立了局部浅表层牵引式和推移式变形破坏模式;其中牵引式破坏模式表现为岸坡前缘软化、塌陷→裂缝发育且出现塌岸→雪水沿着裂隙快速入渗→上部岸坡土体被“牵引”,变形加剧→多级弧形裂缝次序张开→滑面逐渐贯通;推移式破坏模式表现为岸坡后缘陡峭,在冰雪融水作用下,岸坡土体易于拉裂→冰雪融水入渗→土体软化→后缘沉降下挫向前推移→侧翼剪张雁列状裂缝形成→冰雪融水持续入渗→变形体前部出现鼓丘并挤压坡体向两侧扩散→整体形成后小前大的扇形变形破坏体。(6)开展了藕塘滑坡在库水、冰雪融水、库水-冰雪融水联合作用、地震等工况下稳定性计算,结果显示,除了在6级地震作用下,岸坡存在潜在不稳定滑面外,其余工况下,岸坡稳定系数在1.20以上,滑坡整体稳定性较好,但易于出现局部变形破坏,尤其在前缘西侧和后缘西侧区域,最大变形可达到24cm以上。藕塘滑坡稳定性计算分析与物理模型试验结果较为一致,进一步验证了分析结果的合理性。研究成果可为藕塘滑坡长期稳定评价与治理提供了的技术支撑,也为复杂条件下特大型滑坡的变形破坏机理分析提供了参考。
其他文献
水库是水源地保护的重点区域,关系到广大居民的用水安全。按照相关规定,水源地水库禁止养殖、捕捞和倾倒垃圾等行为,并定期开展安全巡查。传统巡查方法为人工观察,十分耗费人力财力,无人机航空摄影技术的使用,可代替人工外业观测,但内业排查多采用人工判读方式,工作量巨大。随着人工智能技术的兴起,探索一种利用计算机视觉技术自动识别违法现象的方法,并开发实现相应工具软件,辅助水库违法现象识别与数据管理应用。论文中
学位
氯离子在水泥基材料中的传输能力是衡量其耐久性的关键指标。随着“一带一路”、“海洋强国”等国家战略的实施,对混凝土结构的抗氯盐腐蚀能力提出了更高的要求,使用高抗腐蚀混凝土材料是提升结构在氯盐环境下服役性能的根本途径。添加矿物掺合料、降低水胶比等方法可以改善水泥基材料的微结构,降低离子传输速率,但同时也可能带来早期强度降低、自收缩增加等问题。实际上,水泥基材料内部的氯离子可分为两部分——自由氯离子和结
学位
负压缩性材料作为一种新兴力学超材料,因其反常的力学响应特性,在航空航天、深海探测、高灵敏传感器、智能材料和生物医药等领域具有极为广阔的应用前景。所谓负压缩性是指材料或结构在受到静水压力作用时,会在受力方向上产生一个或多个方向的反向膨胀现象。目前,国内外针对负压缩性材料领域的相关研究均处于初级阶段,已发现具有负压缩特性的材料或结构的种类和数量均较为有限,且研究内容主要集中于负压缩性材料设计和二维负压
学位
梨果是我国的主要水果之一,由扩展青霉(Penicillium expansum)引起的青霉病,是梨果采后最常出现的病害,造成巨大的经济损失。随着梨果栽培面积的扩大和产量的增加,梨果采后病害的发生严重影响梨果的商品价值和市场供应,制约梨果产业经济的健康发展。明晰P.expansum与采后梨果的互作机制已成为开发新型梨果采后青霉病控制策略的关键问题。然而,目前关于P.expansum与采后梨果的互作机
学位
<正>解决好对象和定位问题是提升青年学习小组建设质量的必然要求,解决好学习方法问题是提升青年学习小组建设质量的关键所在,解决好支持条件问题是提升青年学习小组建设质量的重要保障。
期刊
有效的资源分配是无线传感器网络(WSN)的一个主要问题,在物联网(Io T)中,WSN通过连接所有设备来实现智能应用,因此它在这方面做出了巨大贡献。基于物联网的智能应用需要智能处理、可靠传输和全面感知的系统。由于电池电量有限,这些要求在资源受限的WSN中很难实现,而且物联网和工业物联网(IIo T)应用中涉及的巨大数据也面临着计算问题和通信过程中的安全挑战。因此,为了获得高能源效率、快速和安全的通
学位
报纸
<正>寒雪梅中尽,春风柳上归。初春时节的北京,柳枝吐翠,乍暖还寒。北京月坛南街57号国家统计局机关大楼321室主会场暖意融融,气氛热烈,处处洋溢着青春蓬勃的朝气。2月16日下午,一场主题为“青春奋斗强国有我”统计青年学习贯彻党的二十大精神交流汇报会在这里倾情上演。国家统计局局领导、各司级单位主要负责同志、青年工作委员会委员、机关团委委员、各司级单位青年委员在主会场,
期刊
本文针对不同高级氧化体系(AOPs)中存在的催化剂制备复杂、羟基自由基(·OH)参与降解水中有机污染物的活性位点少和活性低等问题,利用生物模板法制备具有较大的表面积的半导体纳米材料,为·OH的生成提供更多的活性位点,增强其对污染物的吸附能力。同时,生物模板法具有更安全、容易操作、简单且经济高效的半导体催化剂合成方法,解决催化剂制备过程使用带有毒性的化学品、复杂的设备、高能量及耗时的问题。本文选择尼
学位
增材制造(Additive Manufacturing,AM),亦称3D打印,是一种基于逐层沉积材料的加工技术,有望在一次制造过程中达成材料设计-结构制造-性能调控等多位一体目标,实现个性化制造。铝基复合材料(Aluminum Matrix Composites,AMCs)作为一类具有高强韧、低比重、耐腐蚀等一系列优异性能的轻量化材料,在AM研究中具有举足轻重的地位。然而,常规AM技术(如激光AM
学位