三峡库区水库蓄水诱发滑坡复活机理及稳定性评价方法

第1章绪言

第2章三峡库区地质环境及滑坡分布特征

第3章三峡库区滑坡复活机理及滑坡分类

第4章降雨及库水诱发滑坡机理的物理模型试验验证

第5章土水特征曲线及其数学模型

第6章非饱和土的渗透性函数

第7章滑坡岩土体非饱和力学特性试验

第8章坡面径流与坡体渗流整体求解模型及有限元模拟

第9章基于非饱和土理论的滑坡稳定性数值模拟方法

第10章三峡库区重大涉水滑坡稳定性评价及空间预测

附图

水库蓄水诱发三峡库区大量滑坡变形，对库区人民生命财产及航运安全产生巨大威胁。水库滑坡不同于其他滑坡，库水位变动及降雨对滑坡的作用过程是关键。本书基于非饱和土力学原理，以降雨库水位变动耦合作用下滑坡演化力学过程为主线，采用野外调查、室内外试验、物理模拟、数值模拟及理论分析等综合手段，针对降雨及水库蓄水诱发滑坡复活机理及稳定性预测评价方法展开了系统研究。提出了基于库水诱发机理的水库滑坡分类体系，构建了降雨及库水位耦合作用下滑坡渗流和变形演化过程的数值模拟方法，构建了三峡库区重涉水滑坡空间预测评价系统。

人类活动引起的局部地区异常地震活动称为人为诱发地震，简称诱发地震。目前已发现的能诱发地震的活动包括水库蓄水、注水抽水，采矿和地下核爆炸等。

三峡水库蓄水后，水位迅速变动，库区5300Km库岸上分布的数以千计的涉水崩塌滑坡可能会有一部分复活。本项研究企图充分抓住三峡水库蓄水可能诱发滑坡复活这一难得的机会,对滑坡预测预报理论、模型和判据进行深入系统地研究，并用于实际滑坡的预测预报。通过一系列广泛深入地研究，主要取得了以下成果： (1)运用非饱和土力学、饱和-非饱和渗流理论，对降雨诱发滑坡成因机理及其稳定性评价方法进行了系统研究。初步建立了一套由现场基质吸力观测→室内非饱和土力学试验→机理分析→降雨诱发边坡失稳评价的方法体系。 (2)通过对典型库水型滑坡的分析总结，将其按照成因机制分为直接诱发型和间接诱发型两大类和五个亚类。 (3)通过广泛查阅和对国内外有关文献的综合分析研究，对现有40余种滑坡预测预报模型、方法及适宜性进行了系统地分析论证，总结出近20种预报判据。并提出了一系列有关滑坡预测预报的理论和方法，如滑坡监测数据降噪和平滑处理的变维kalman滤波、小波变换，多监测点综合预报的信息融合技术，多模型综合预报方法等。 (4)首次提出了滑坡地质(G)-力学机理(M)-变形(D)数值模型预报的新思路，并结合泄滩、石榴树包两个典型滑坡系统地阐述了GMD模型预报方法，并初步验证了该方法的有效性。 (5)提出了将数学模型定量预报、宏观变形破坏迹象和专家经验的定性预报与GMD数值模型预报三者有机结合的滑坡综合预测预报的思想和方法。 (6)研制开发了“滑坡综合预测预报系统”和“地质灾害区域评价与预测GIS系统”。 (7)采用现场调查、室内分析测试、离心模拟、三维数值模拟以及理论分析等多种手段有机结合，对泄滩、石榴树包滑坡的变形及演化过程进行了成功地预测预报。该研究成果为三峡库区地质灾害防治提供了直接的决策依据和技术支撑，并在我国西南地区数起重大地质灾害和多个大型水电工程高边坡的监测预警中被推广使用，产生了巨大的经济和社会效益。 2100433B

前言

1 绪论

1.1 滑坡预报研究的历史回顾

1.2 滑坡预报的基本类型与方法

1.3 滑坡预报的主要问题与讨论

1.4 滑坡预报的新思路——GMD数值模型预报

1.5 发展趋势

1.6 本书的主要研究内容及取得的成果

第一篇 滑坡变形失稳成因机理研究

2 降雨诱发滑坡机理与稳定性评价方法研究

2.1 概述

2.2 非饱和土的强度理论

2.2.1 非饱和土的Mohr-Coulomb准则

2.2.2 土水特征曲线研究

2.2.3 含水量对非饱和土抗剪强度的影响

2.3 非饱和土基质吸力量测

2.3.1 观测井及观测目的!

2.3.2 基质吸力及孔隙水压力随深度和坡体结构的分布规律

2.3.3 基质吸力及孔隙水压力随时间和降雨的变化规律

2.4 滑坡降雨入渗理论分析

2.4.1 饱和一非饱和渗流的基本理论

2.4.2 边坡降雨入渗问题

2.4.3 降雨入渗问题的近似解

2.4.4 数值模拟方法及程序开发

2.5 降雨影响滑坡稳定性评价理论与方法

2.5.1 基于非饱和土力学理论的极限平衡分析方法

2.5.2 降雨对边坡稳定性影响机理

3 库水诱发滑坡成因机理研究

3.1 概述

3.2 库水诱发滑坡机理分析

3.2.1 直接诱发型

3.2.2 间接诱发型

3.3 水一岩相互作用理论与方法

3.3.1 等效连续介质双场耦合分析数学模型

3.3.2 双场耦合作用的非线性有限元数值模拟的解法

3.4 渗流场与应力场耦合分析的数值模拟技术

3.4.1 3D-Modflow

3.4.2 FLAC

第二篇 滑坡预测预报理论研究

4 滑坡预测预报基本理论研究

4.1 滑坡预报的基本问题

4.1.1 滑坡预报的基本概念

4.1.2 滑坡预报的基本原理

4.1.3 滑坡预报的时间尺度

4.1.4 滑坡监测点的选取

4.2 滑坡监测信息的处理

4.2.1 单点监测数据的处理

4.2.2 多点监测信息的处理

4.3 滑坡演化阶段的判别

4.3.1 曲线切线角速率法

4.3.2 人工免疫阴性选择算法

5 滑坡预测预报模型研究

5.1 滑坡的定量预报

5.1.1 确定性预报模型

5.1.2 统计预报模型

5.1.3 非线性预报模型

5.1.4 类比分析法

5.1.5 多模型综合定量预报

5.2 滑坡的定性预报

5.2.1 滑坡的稳定性

5.2.2 滑坡的变形破坏机理

5.2.3 滑坡的变形阶段及宏观变形破坏迹象

5.2.4 滑坡的宏观前兆异常现象

5.2.5 滑坡预报知识库

5.3 滑坡的GMD数值模型预报

5.4 滑坡的综合预测预报

6 滑坡预测预报判据研究

6.1 安全系数和可靠概率预报判据

6.2 变形速率预报判据

6.2.1 岩质边坡滑坡位移速率判据

6.2.2 堆积层滑坡速率和位移矢量角判据

6.2.3 蠕变曲线切线角和矢量角判据

6.2.4 一些典型滑坡的位移速率

6.3 滑坡综合信息预报判据

6.3.1 新滩滑坡综合信息预报判据

6.3.2 黄腊石滑坡综合信息预报判据

6.3.3 臬兰山滑坡综合信息预报判据

6.4 降雨与滑坡的关系

6.4.1 滑坡发生与暴雨频次和降雨周期的关系

6.4.2 滑坡发生与降雨总量和降雨强度的关系

6.4.3 滑坡与降雨形式的关系

6.4.4 典型滑坡的降雨阀值

6.5 水库蓄水对滑坡的影响

6.6 典型滑坡预报参数特征值

6.7 滑坡预报判据总结·

7 滑坡综合预测预报信息系统研究

7.1 系统的结构体系

7.2 系统的内容及功能

7.3 系统的数据库设计

7.3.1 滑坡基础信息库

7.3.2 滑坡预报综合信息库

7.4 滑坡定量预报模块

7.5 滑坡定性预报模块

7.5.1 变形破坏机理研究模块

7.5.2 稳定性评价模块

7.5.3 变形阶段判别模块

7.5.4 破坏概率分析模块

7.5.5 滑动时间预报模块

7.6 系统的开发

第三篇 典型滑坡预测预报实例研究

8 新滩滑坡预测预报研究

8.1 滑坡的基本特征

8.2 滑坡的形成条件

8.3 滑坡的变形发展过程

8.4 滑坡变形监测

8.5 滑坡预测预报

8.5.1 定量预报

8.5.2 定性预报

8.5.3 综合预测预报

9 三峡库区泄滩滑坡GMD模型及预测预报研究

9.1 泄滩滑坡的基本特征

9.1.1 滑坡的形态特征

9.1.2 坡体的结构特征及物质组成

9.1.3 滑带特征

9.1.4 泄滩滑坡水文地质结构特征

9.2 泄滩滑坡滑带土物理力学特性研究

9.2.1 泄滩滑坡滑带土基本物理力学特性研究

9.2.2 泄滩滑坡滑带土三轴流变试验

9.2.3 泄滩滑坡滑带土流变模型

9.3 库水对泄滩滑坡影响的渗流分析

9.3.1 泄滩滑坡稳定渗流分析

9.3.2 泄滩滑坡非稳定渗流和水一岩耦合作用数值模拟

9.4 降雨对泄滩滑坡的影响分析

9.4.1 泄滩滑坡基质吸力现场观测

9.4.2 降雨入渗过程中泄滩滑坡渗流场数值模拟

9.4.3 降雨影响泄滩滑坡稳定性的评价

9.5 泄滩滑坡变形及稳定性的FLAC分析

9.5.1 计算模型的建立

9.5.2 天然状态下应力一应变场特征及稳定性分析

9.5.3 蓄水条件下泄滩滑坡变形及稳定性分析

9.6 泄滩滑坡离心模型试验研究

9.6.1 实验技术条件

9.6.2 离心模型实验设计

9.6.3 实验结果分析

9.7 基本认识

10 三峡库区石榴树包滑坡GMD模型及预测预报研究

10.1 石榴树包滑坡工程地质条件

10.1.1 石榴树包滑坡的形态特征

10.1.2 滑体的物质组成及结构特征

10.1.3 滑坡区岩土体物理力学性质

……

11 二滩水库金龙山滑坡GMD模型及预测报研究2100433B