典型水库型滑坡复活机理与预测研究

典型水库型滑坡复活机理与预测研究,三峡库区滑坡塌岸防治专题研究,李焯芬香港大学副校长、岩土工程讲座教授邓建辉中国科学院武汉岩土力学研究所责任研究员中国科学院岩土力学重点实验室副主任,研究意义,工程意义库区移民安全-库区周边人口约1500万工程运营安全-滑坡涌浪滑坡预报理论意义在库水位变化对滑坡复活的影响方面有所突破将现场监测、室内试验与数值模拟有机结合，建立滑坡复活的阈值，为滑坡预报提供理论依据。,研究目标,不同降雨条件和库水位不同涨落速率条件下滑坡体内孔隙水压力的变化过程及其对滑坡体稳定性的影响滑坡体复活的暴雨雨强-持时组合阈值条件、不同库水位及其涨落速度组合条件滑坡体复活后的运动学过程预测,研究内容,典型滑坡的三维结构特征滑体及滑带土的物理力学性质降雨、库水位变化与滑坡变形的过程监测滑坡复活的水文作用阈值及组合条件分析基于滑坡体物理力学机制的变形预测基于GIS的滑坡监测信息与反馈分析系统开发,拟解决的关键问题,在室内及现场试验、原型系统监测的基础上，通过数值模拟确定滑坡复活的临界水动力环境条件将滑坡复活的机制与滑带土的物理力学特性有机结合起来，通过对滑带土的残余强度试验研究，确定滑坡在外部环境改变条件下（如库水位消落），是否复活，复活后是否会形成高速滑坡,在室内试验的基础上，建立滑带土的法向应力-剪切速率-残余强度本构模型，并将其与滑坡动力学模型进行耦合基于滑坡体变形的物理力学机制的滑坡体长期稳定性和变形预测模型,拟采取的研究方法,典型水库型滑坡的选取资料收集、地质地貌调查地质勘察和现场原位试验监测系统的布设室内试验资料分析与数值模拟监测信息与反馈分析系统开发,典型水库型滑坡的选取,基本原则经前期研究认为是不稳定的滑坡体前缘高程在135m以下后缘高程应在175m以上所选滑坡体应有较为详细的前期勘探工作滑坡体不应处于人口稠密的库岸段所选滑坡体规模应在数百万方量级,泄滩滑坡交通较便利,泄滩滑坡,为古滑坡堆积体，前缘舌部直抵长江下游距三峡工程大坝坝址36公里,上游距巴东县新县城32公里,泄滩滑坡,已有研究基础为国土资源部国科司专项计划成都会议确认为第一类的点自1994年链黄指成立以来，对长江干流上包括泄滩滑坡在内的重要地质灾害点极为关注，定期进行地面宏观变形监测链黄指委托湖北省地质灾害防治工程勘查设计院开展了泄滩滑坡工程地质勘查，并提交了勘查报告,资料收集、地质地貌调查,资料收集降雨资料地形图地质图地貌图,勘察研究资料工程地质图钻孔柱状图土工试验资料监测资料研究报告,地质地貌调查工程地质地貌填图确定滑坡边界条件地层结构滑动面的空间位置及其形态,地质勘察和现场原位试验,地质勘察滑坡体的地层结构滑动面的深度及形态地下水位埋深水文地质结构特征,现场原位试验试坑浸水试验钻孔注水试验原位直剪试验,监测系统的布设,监测内容库水位变化剖面含水率变化降雨过程滑坡变形过程孔隙水压变化,监测仪器水尺体积含水率仪（TDR）雨量计钻孔测斜仪渗压计,自动雨量计,以每1小时/次频率采集降雨量数据数据采集与渗压计读数自动采集同步,钻孔测斜仪,采用人工采集一般为每周一次雨后加密采集,渗压计与水位计,对于新安装的渗压计，自动采集其读数数据采集与雨量计同步、同频率对于已有水文孔，采用水位计人工读数，每天一次,体积含水率仪,监测降雨过程中滑坡体垂向含水率的变化过程采用自动采集；并与自动雨量计读数同步、同频率,数据采集仪,所有自动采集数据的传感器通过与数据采集仪相连定期或适时获取数据,监测数据流程,滑坡监测现场,自动监测系统:仪器:渗压计，雨量计，体积含水率仪等数据采集仪，微型计算机,人工监测系统仪器：水位计，钻孔测斜仪记录表,室内数据适时分析,下载数据和存储在滑坡监测信息与反馈分析系统,分析数据,存储在数据库中,现场与室内试验-1,地下水化学成份分析土体的强度参数三轴应力路径试验室内直剪试验水理特性现场渗水试验钻孔压水试验室内渗透试验压力板试验滑带土微观特性化学成分分析矿物成分分析SEM,现场与室内试验-2,滑带土特性渗透性室内渗透试验现场大剪试验（借助已有平洞进行）滑带碎石土三轴试验非饱和土三轴试验室内反复直剪试验Bishop-NGI环剪试验,Bishop-NGI环剪仪,确定不同法向应力条件、不同剪切速率条件下滑带土的残余强度在上述基础上，获取相应的本构模型将其偶合到滑坡体动力学模型中,资料分析与数值模拟,概念模型的建立滑坡体内部及滑带上孔隙水压力变化的正演分析参数的反馈优化分析滑坡复活条件的确定滑坡体复活运动模式与动力学过程模拟,概念模型的建立,钻孔资料前人物探资料渗透试验相应的边界条件,滑坡体内部及滑带上孔隙水压力变化的正演分析,根据概念模型和试验数据，采用饱和-非饱和二维、三维有限元模拟根据已有降雨监测数据和库水位变化资料分析滑坡体内孔隙水压力的变化过程,参数的反馈优化分析,根据正演结果和监测数据，进行参数反馈优化分析,滑坡复活条件的确定,不同时段内孔隙水压力的分布作为输入，计算滑坡体的稳定性将稳定性分析结果与滑坡体位移监测数据进行比较，如不符，则进行滑带土强度参数反分析确定滑坡复活的降雨雨强-持时条件确定滑坡复活的库水位临界变化速率,基于GIS的滑坡监测信息与反馈分析系统开发,建立滑坡体综合静态数据库地形图地质图钻孔位置及岩性描述监测仪器的布设建立滑坡动态监测数据库库水位孔隙