基于现场监测的降雨型堆积层滑坡水文响应及稳定性研究 ——以秦巴山区镇巴县晒纸梁滑坡为例

论文摘要

陕西省秦巴山区作为我国地质灾害多发地区之一,降雨诱发的滑坡灾害长期严重影响该地区人民正常生产活动及阻碍该地区经济建设发展,为此本文依托中国地质科学院探矿工艺研究所项目,在野外详勘、地质测绘、物探、勘探及填图等多种技术手段以及大量室内试验的基础上,以陕西省秦巴山区晒纸梁滑坡为典型坡体,基于滑坡多因素监测数据,分析降雨条件下斜坡土体水文响应规律和渗流机理,并揭示坡体变形机理及变形模式,同时利用Geostudio软件进行模拟验证上述规律,主要取得如下成果:1.通过野外综合勘探和室内物理力学试验,综合评判并选定合理的监测坡体,并对斜坡土体性质及分层特性进行探讨,同时建立了一套全方位、高精度、自动化多因素气象水文和GPS/BDS地表变形位移相结合的综合实时监测分析系统;2.利用气象水文实时监测系统,对坡体水文响应和渗流机理进行了详细的分析:（1）降雨量及温湿度分布规律:降雨主要集中在5月-9月,尤其是6月-7月降雨频率最为集中,强度最大,而10月-次年4月,降雨频率相对较低,强度相对较小;温度表现为4-7月波动式上升,7月和8月保持较高温度两个月,从9月份开始,温度表现为波动式降低;该地区总体湿度较高,空气湿度与降雨量呈正相关,与温度呈负相关;（2）体积含水量重分布特征:在降雨条件下,降雨强度、持时与影响的土层深度成正比;土体形成的最高体积含水量与土层深度、降雨强度成正相关;同时证实了裂缝的存在将影响监测区域饱和非饱和分区,由此解释了秦巴山区浅表层滑坡多发机理,即滑带通常位于土体饱和非饱和分层界面处;（3）体积含水量响应速度分析:正常情况下,土体对雨水的响应速度与深度呈反比,而当土层存在优势渗流面时,深部土层较浅部土层的体积含水量响应速度更快;（4）暂态饱和区分析:坡上区域相对坡下区域稳定性较高,主要因为持续性高强度降雨条件下,坡下表层土出现暂态饱和区,而坡上区域表层土质疏松,裂缝较多,蒸发排泄相对容易,致使暂态饱和区不会出现在坡上区域土体表层;（5）基质吸力与体积含水量变化关系:体积含水量越小,基质吸力越大,最大基质吸力往往存在于表层土中,且基质吸力变化与降雨事件的发生趋于同步,而针对深层饱和土体,孔隙水压力随首次连续降雨的发生有一定的滞后性,滞后时间约1-2天,且持续高强度降雨会使孔压出现突变现象;（6）地下水位变化规律分析:随着降雨发生,坡上区域地下水位有所上升,而坡下区域地下水位高程基本保持不变,但坡体整体水位埋深较深,对坡体稳定性基本没有影响;3.利用GPS/BDS地表变形位移实时监测系统,对滑坡三个维度变形位移进行了详细的分析并总结滑坡变形机理和变形模式:（1）在高程方向上,坡体前缘和中下部较其它部位变形量大,是典型的牵引式滑坡变形特征。在干湿循环条件下,坡体稳定性表现为间断性缓慢滑动特点,其中基质吸力的增大有利于坡体整体稳定性,而暂态饱和区的出现可加速坡体变形;（2）在水平方向上,坡体各部位变形量均较小,判定该坡体在水平方向上没有滑动的趋势。4.在充分还原坡体现场工程地质条件和水文气象条件所构建的计算模型和边界条件基础之上,运用Geostudio软件对不同降雨历时渗流场、不同深度土层孔压变化规律以及降雨条件下坡体稳定性进行全面模拟和详细分析,所得结果验证了第四章和第五章相关结论的可靠性。

论文目录

• 摘要
• abstract
• 第一章 绪论
•   1.1 选题背景及研究意义
•   1.2 国内外研究现状
•     1.2.1 滑坡监测研究现状
•     1.2.2 堆积层滑坡形成机理研究现状
•     1.2.3 降雨型滑坡稳定性研究现状
•   1.3 研究内容及技术路线
•     1.3.1 主要研究内容
•     1.3.2 技术路线图
• 第二章 研究区自然地理与地质概况
•   2.1 自然地理
•     2.1.1 地理位置及交通
•     2.1.2 气象水文
•   2.2 研究区工程地质条件
•     2.2.1 地形地貌
•     2.2.2 地层岩性
•     2.2.3 地质构造
•     2.2.4 人类工程活动
•   2.3 小结
• 第三章 监测坡体概况
•   3.1 监测坡体选择原则
•   3.2 滑坡成灾环境
•     3.2.1 地球物理勘探
•     3.2.2 工程地质钻探
•     3.2.3 槽探工程
•     3.2.4 工程地质测绘及填图
•     3.2.5 滑坡体工程地质条件
•   3.3 土体物理力学性质测试
•     3.3.1 矿物成分分析
•     3.3.2 颗粒级配分析
•     3.3.3 土体物理力学性质分层特性
•   3.4 小结
• 第四章 气象水文监测及响应分析
•   4.1 监测设备
•     4.1.1 水分计
•     4.1.2 张力计
•     4.1.3 渗压计
•     4.1.4 雨量计和温湿度计
•     4.1.5 数据采集、远程传输及附属装置
•   4.2 监测方案
•   4.3 滑坡水文响应及渗流机理分析
•     4.3.1 降雨量及温湿度分布规律
•     4.3.2 坡体体积含水量重分布特征分析
•     4.3.3 不同区域土体体积含水量响应速度分析
•     4.3.4 暂态饱和区分析
•     4.3.5 基质吸力与体积含水量变化关系
•     4.3.6 地下水位变化规律分析
•   4.4 小结
• 第五章 斜坡变形监测及机理分析
•   5.1 采用的监测技术特点
•   5.2 GPS/北斗变形监测系统介绍
•   5.3 滑坡变形监测网布设方案
•   5.4 斜坡变形位移及变形机理分析
•     5.4.1 高程方向变形位移分析
•     5.4.2 水平方向变形位移分析
•   5.5 小结
• 第六章 降雨条件下边坡稳定性分析
•   6.1 数值模拟方法介绍
•   6.2 建立模型及参数选择
•   6.3 降雨条件下渗流场分析
•     6.3.1 模拟工况及边界条件
•     6.3.2 不同降雨历时渗流场分析
•     6.3.3 不同深度土层孔压变化规律
•   6.4 降雨条件下稳定性分析
•   6.5 小结
• 结论与展望
•   结论
•   展望
• 参考文献
• 致谢

文章来源

类型: 硕士论文

作者: 李军

导师: 范文

关键词: 秦巴山区,滑坡监测,降雨入渗,模拟,水文响应,渗流机理,稳定性评价及变形机理分析

来源: 长安大学

年度: 2019

分类: 基础科学,工程科技Ⅱ辑

专业: 地质学,地质学,工业通用技术及设备

单位: 长安大学

基金: 中国地质科学院探矿工艺研究所负责的“大巴山区城镇地质灾害调查”项目的委托子项目“汉江中游任河流域兴隆镇幅(I49E021001)地质灾害调查及专题研究”

分类号: P642.22

总页数: 97

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