西部水电工程滑坡灾变机理研究成果

2023-08-20 理论教育版权反馈

【摘要】：水库滑坡根据诱发机理的不同而呈现出复杂非线性的演化特征。在水库滑坡变形破坏机理方面，主要从工程地质角度开展了相关研究。水库运行条件下滑坡变形破坏主要受控于水位波动和降雨。

水库滑坡演化机理研究内容主要涉及诱发条件、演化阶段和变形破坏机制三个方面。在水库滑坡诱发条件方面，主要开展了水库蓄水或运营导致岸坡水动力条件变化的研究。蔡耀军等（2002）将水库滑坡的诱发因素归纳为材料力学效应、水力学效应和水力机械作用三个方面；三峡库区和清江流域典型水库滑坡诱发机理是一批学者研究的重点[31]；汪发武等（1991）研究了三峡库区新滩滑坡的诱发机理，认为该滑坡是在暴雨、上硬下软的地层组合、滑带土的塑性流动和基岩谷底形态等多种因素的综合作用下形成的[32]；严福章、王思敬等（2003）研究发现，水库蓄水产生的材料力学效应和水力学效应是导致清江茅坪滑坡发生滑移变形的主要原因[33]；张保军等（2009）分析了清江隔河岩水库典型滑坡体的变形特征，发现地形地貌和地质结构、库水位升降及水库诱发地震是引起滑坡体变形的主要因素，库水位下降特别是骤降时滑坡变形最为显著[34]；肖诗荣等（2010）认为三峡库区千将坪滑坡具有孕育高速滑坡的典型结构特征，滑坡滑带的峰残强降差是滑坡高速启动的根本原因，高陡边坡蕴藏的高势能及滑带液化是滑坡高速滑动的主要原因[35]。上述研究表明，水库滑坡的发生与水的作用密不可分，库水位波动和暴雨入渗是水库滑坡发生的外因，滑坡自身的地质结构和地形地貌是水库滑坡形成的内因，水库滑坡是在内因和外因的共同作用下形成的。因此，水库滑坡的发生不是一个简单的力学过程，是多种因素复杂作用的结果。

在水库滑坡演化划分阶段方面，已有不少学者开展了相关研究。水库滑坡根据诱发机理的不同而呈现出复杂非线性的演化特征。薛果夫等（1988）将三峡库区新滩滑坡发展演化分为两个阶段：第一阶段为分段递进式松脱滑移阶段，可细分为蠕动变形期、缓慢压缩变形期和变形发展期；第二阶段为整体推移式滑移阶段，可分为加剧变形期和急剧变形期[36]；贺可强等（2002）探讨了表层位移矢量角与滑坡稳定性演化之间的关系，并将其应用于具体滑坡演化阶段的划分[37]；张保军等（2008）对库水位作用下清江茅坪滑坡与新滩滑坡的变形破坏阶段进行研究，将茅坪滑坡分为稳定阶段、初期蠕变和匀速蠕变阶段，将新滩滑坡分为初始蠕变期、匀速蠕变期、加速蠕变期和剧变破坏期[38]；许强等（2008）根据变形时间监测曲线的总体特征，将滑坡演化阶段分为初始变形阶段、等速变形阶段、加速变形阶段和临滑阶段，并根据曲线的微观特征将其分为振荡型和阶跃型[39]；Macfarlane（2009）对新西兰一个大型水库滑坡的变形机理进行研究，发现该滑坡的变形规律主要受降雨影响，受库水位波动影响不明显，根据降雨阶段的不同，滑坡变形呈现出阶段性演化特征[40]；樊晓一（2011）在系统分析滑坡位移监测资料和位移演化特征的基础上，根据多重分形理论基本原理，对滑坡位移演化所具有的复杂性、突变性和非线性特征进行了分析和研究[41]；雍睿、胡新丽等（2013）研究认为推移式滑坡具有整体变形特征，并将其演化过程分为后缘压缩阶段、匀速变形阶段和加速变形阶段[42]；马俊伟、唐辉明（2014）等通过滑坡模型试验坡表位移监测，利用分形理论R/S分析法研究了抗滑桩加固斜坡失稳过程中坡面位移场的演化规律[43]。

在水库滑坡变形破坏机理方面，主要从工程地质角度开展了相关研究。Schuster（1979）通过对美国和加拿大库岸滑坡进行研究，提出9种水库滑坡变形破坏机制：岩层下错、层状滑移、岩崩、碎屑滑移、碎屑流动、碎屑岩崩、土坡下错、土坡侧向扩展及淤积土流动[44]；黄波林等（2007）对香溪河流域白家堡滑坡变形失稳机制进行分析，认为该滑坡的变形机制为前缘牵引后缘平推式，前期以牵引为主，后期以平推为主[45]；范宣梅、许强等（2008）研究了降雨在三峡库区红层软岩中诱发的平推式滑坡机理[46]。

水库运行条件下滑坡变形破坏主要受控于水位波动和降雨。强降雨、库水位波动产生的动水压力以及引起的滑坡岩土体软化，易导致滑坡发生渐进式牵引破坏（罗先启等，2005；Qi等，2006；胡新丽等，2007；倪卫达、唐辉明等，2013；唐晓松、郑颖人等，2013；Sun等，2015）[47-52]。由于滑坡体自身地质条件的多样性和复杂性，即使是相同的诱发因素其破坏机制也不尽相同，卢书强等（2014）研究认为三峡库区树坪滑坡是因下部坡体软弱基座蠕动牵引导致上部坡体拉裂变形，并逐渐发展为大规模滑移变形[53]。

水库滑坡动力学特征是滑坡演化过程的宏观表象，国内外学者系统开展了基于水库滑坡运动特征的滑坡分类研究。Varnes（1978）首次根据斜坡岩土体运动特征，将斜坡分为崩塌、倾倒、滑动、侧向扩展、流动和复合移动（Oldrich，2014）；孙玉科等（1983）将边坡变形破坏模式概括为倾倒变形破坏、水平剪切变形、顺层高速滑动、追踪平推滑移和张裂顺层追踪破坏5类[54]；晏同珍等（2000）考虑滑坡发生的初始条件、根本原因和滑动方式，归纳出流变倾覆滑坡、应力释放平移滑坡、潜蚀陷落滑坡和孔隙水压浮动滑坡等9种滑坡类型[55]；刘汉超等（1990）将三峡库区复活型滑坡分为暴雨诱发型、加载诱发型、侵蚀诱发型、浸没诱发型，研究了这四类滑坡复活模式的演化机制及复活条件[56]；崔政权等（1999）将三峡库区斜坡变形失稳模式概括为新滩型、鸡扒子型和黄腊石型等8种类型[57]；晏鄂川、刘广润等（2004）考虑滑体组构特征、动力成因、变形运动特征和发育阶段等控制因素，组合建立了滑坡基本地质模型[58]；代贞伟、殷跃平等（2015）研究认为藕塘滑坡为具有多级多期次滑动特点，可将其定为三级多期次巨型顺层岩质滑坡[59]。

西部水电工程滑坡灾变机理研究成果

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