雍袤硕士论文答辩-水电站库区高位滑坡涌浪灾害研究.pptx

1、水电站库区高位滑坡涌浪灾害研究 -以梅里石4号滑坡为例硕士学位论文报告硕士学位论文报告专业：地质工程导师：邓 辉 教授汇 报 人：雍 袤成都理工大学环境与土木工程学院成都理工大学环境与土木工程学院2016年年6月月3日日Contents目录引言1滑坡发育特征及稳定性分析滑坡涌浪物理模型实验3滑坡入水速度及涌浪计算4结论及展望52第第1章章 引引 言言引言-研究意义滑坡涌浪简介滑坡涌浪是涌浪中的一种，它的波前间断性使其具有很大的破坏性。随着航运事业的发展，山区通航里程和航行船舶在不断增加。滑坡、崩塌体落入江河之中形成的巨大涌浪，不仅能够推翻或击沉水中船只，造成人身伤亡和经济损失，而且可以击毁对岸

2、建筑设施和农田、道路；落入水中的土石有时形成激流险滩，威胁过往船只、影响或中断航运。在国内外水利水电建设工程中，滑坡涌浪都曾造成过不少事故，尤其对大型水库可能造成的破坏更是工程建设人员关心的焦点问题。体积2000万m的新滩滑坡于1985年6月12日发生在三峡库区秭归县境内，顷刻之间整个新滩镇毁于一旦，滑坡涌浪击毁了十余艘机动船、60只木船，9人死亡（汪定扬等，1986）。体积2400万m千将坪滑坡于2003年7月13日发生在秭归县沙溪镇境内，使得青干河断流，4家企业厂房和80余幢房屋被摧毁，涌浪高约20m，造成船舶22艘被击翻、10人失踪、14人死亡，总的经济损失约0.8亿元（廖秋林等，200

3、5）。水库已经发生的涌浪灾害实例为人民敲响了警钟，滑坡涌浪灾害造成的损失已经成为滑坡涌浪灾害损的主体组成部分之一，滑坡涌浪传播规律及危险性动态预测、应急处置是学术界和灾害管理部门最关心的问题之一。所以，研究滑坡运动和滑坡造成的涌浪有着非常重要的工程意义。滑坡涌浪简介引言-研究意义滑坡引发涌浪案例大坝施工过程中蓄水试验时发生的2处滑坡滑坡地点：意大利瓦伊昂水库发生时间：1963.10.922:39入水体积：超过2.7亿m入水速度：超过100公里/小时（梅里石4号滑坡为224公里/小时）最大涌浪高度：250m（梅里石4号滑坡最大涌浪高度为91.81m）造成危害：a.上游10公里以内的沿岸村庄、桥梁

4、悉数被摧毁；b.下游洪水涌人皮亚韦河，彻底冲毁了下游沿岸的1个市镇和5个村庄；c.1900余人在这场灾难中丧命，700余人受伤。瓦伊昂水库超级大滑坡滑坡发生后的场景滑坡堆积体滑坡后壁大坝引言-研究意义滑坡引发涌浪案例滑坡地点：重庆巫山大宁河江东寺北岸发生时间：2015.6.2418:40入水体积：2.4万m最大涌浪高度：5m-6m造成危害：一名8岁男孩死亡，5人受伤，对岸（南岸）靠泊的21艘小型船舶（渔船、农用船为主）翻沉，另有21艘靠泊船舶断缆漂航。巫山大宁河滑坡滑坡所在处停靠船舶被打翻处大宁河面宽度1170m引言-研究现状滑坡运动机理研究现状滑坡速度研究进展：a.能量法是广泛应用的方法之一

5、，该方法将滑坡视为刚体，根据能量法求出速度（潘家铮，1980）。b.动力学方法（即条分法）将作用在滑坡体上的力进行分解，运用牛顿第二定律和运动学方程，计算滑坡下滑过程中速度变化规律（汪洋等，2004），本论文主要采用这种方法；c.周小军、崔鹏等（2008）利用滑坡运动学、几何学理论，阐述了岩质山体崩塌、滑坡的运动规律，计算了启动、运动、撞击等阶段岩体运动的速度。摩擦阻力研究进展：a.Scheidegger(1979)利用三十三个滑坡的地质资料，推导出了等价摩擦系数和体积的对数关系式；b.Heim（1979）发现了平均摩擦系数随着滑坡体积的增大而减小的规律，这适用于超大型滑坡；c.Korner（

6、1976）将运动中的大型滑坡看作流体，假设阻力由滑动速度的平方项、滑动摩擦组成，求解滑坡速度。运动机理综合研究进展：a.Pudasaini和Miller(2013)提出了有效库伦摩擦系数，建立了崩滑体运动函数，用于解决大型高速滑坡的运动特征。b.Zhang和Yin(2013)基于中国43各高速远程岩崩的动力学特征和发生条件，认为滑移面的等效摩擦系数受到岩崩类型、地形、岩体强度及滑坡离地震或断层远近的影响。c.邹宗兴、唐辉明等（2014）基于岩石循环加、卸载试验，探讨了岩石弹性应变能释放规律，得到了研制滑坡启动弹冲的极限速度范围。滑坡运动机理研究现状引言-研究现状滑坡涌浪研究现状滑坡涌浪研究现状

7、经验公式研究进展：经验公式直接显示了滑坡涌浪特征参数与其他影响因素之间的关系。滑坡涌浪研究时常常会对常用经验公式进行分析，土耳其Karadeniz科技大学、成都理工大学、中国地质大学、三峡库区地质灾害防治工作指挥部、美国地质调查局、水利电力部中南勘测设计科研所等都对经验公式进行了总结，常用经验公式还被王延平、钟登华等开发为可视化计算模块。常用经验公式主要有Noda模式、Kamphis和Bowering模式、Slingerland和Voight模式、潘家铮模式、水科院模式、Huber和Hager模式、Fritz模式。任兴伟等基于潘家铮水平运动模式和垂直运动模式，考虑了滑坡入水角度对涌浪的影响。滑

8、坡涌浪模型实验：a.重庆交通大学设计的涌浪模型实验研究了最大首浪高度与滑坡体坡度、固流有效接触面积、滑体厚度、水深等因素的关系，分析了沿程传播浪高度与沿程传播距离、初始涌浪高度之间的关系；b.长江科学院与中国地质大学（武汉）共同设计并完成了滑体入水控制系统，构建了1:200白水河河道物理模型，进行了方形、楔形滑块以及砂砾石散体滑块的实验，得出了最大首浪高度与水深、滑坡宽度、滑坡速度、厚度、长度之间的公式，分析了沿程传播浪的规律。c.水利部岩土力学与工程重点实验室联合中国科学技术大学、长江科学院做围堰倾倒实验时利用了1:100三峡枢纽整体模型，研究了长江三峡混凝土围堰倾倒坍塌的时候造成的涌浪传播

9、规律、特征。引言-研究内容研究内容1.分析滑坡区域基本工程地质条件以及滑坡的基本特征通过现场勘察、钻孔资料、平硐编录资料，对滑坡的滑带、滑床、滑坡堆积体以及滑坡堆积体结构特征、水文地质特征、滑坡总体外形特征、滑坡地表变形破坏特征进行详细的综合整理以及后期分析概括，从各方面综合描述滑坡的特点以期更真实地反应实际情况。2.滑坡失稳涌浪研究通过大量查阅资料了解到滑坡失稳激起涌浪的各种研究状况，并且利用不同的方法计算梅里石4号滑坡堆积体所激起最大首浪高度、沿河道传播浪高度等数据。通过基于运动学原理的条分法、基于能量守恒的美国土木工程师协会推荐方法等方法，同时结合数值模拟离散元软件UDEC模拟滑坡失稳运

10、动的过程，得到相关的滑坡块体入水速度、滑坡堆积体解体及运动状况。利用国家重点实验室的条件进行现场的滑坡失稳激起涌浪物理模拟实验，得出实验相关数据，拟合出滑坡最大首浪高度回归分析方程、沿程传播浪的回归分析方程。最后，将现存的多种滑坡涌浪经验计算模型与本文研究成果得到的计算模型进行比较分析，合理预测梅里石4号滑坡堆积体失稳滑动所引起的涌浪情况。研究内容引言-技术路线技术路线滑坡发育特征及稳定性分析滑带特征滑床特征滑体基本特征滑体变形破坏特征水文地质特征工程地质条件滑坡失稳模式滑坡成因机制及复活机理滑坡稳定性滑坡发育特征梅里石4号滑坡涌浪计算滑坡涌浪经验公式滑坡入水速度经验公式澜沧江库区滑坡涌浪物理

11、模型实验涌浪影响因素量纲分析滑坡和河道模型涌浪实验控制方法涌浪测量方法涌浪模型实验设计方案沿程传播浪高度公式最大首浪高度公式最大首浪高度敏感度分析统计分析多元（非）线性回归分析引言-创新点创新点(1).总结了电站区段澜沧江河道最大首浪高度与入水滑体长度、入水滑体宽度、入水滑体厚度、库水面宽度、水深、入水速度的（非）线性函数关系式。(2).总结了电站区段澜沧江河道沿程传播浪高度与最大首浪高度、沿程传播距离、水深之间的非线性函数关系式。(3).对梅里石4号滑坡失稳模式进行了分析。创新点第第2章章 滑坡滑坡发育特征及稳定性分析发育特征及稳定性分析滑坡发育特征及稳定性分析-滑坡区概况滑坡区概况电站竣工

12、投入使用时设计将蓄水至2267m高程。梅里石4号滑坡分布高程2620m3060m，相对高差440m，滑坡长约620m，主体宽约860m，平均厚度10m，方量约400万m3，滑坡形态呈现典型的圈椅状，后缘面见错台，高程2880m-3000m区域见典型的滑坡平台。滑体物质主要为块碎石混合土。下伏基岩为P1j3玄武岩和P1j2-4板岩夹玄武岩，滑坡前缘地表出露基岩为P1j3玄武岩和侏罗系海房沟组J2h砂岩、泥岩，前缘崩塌频繁。目前该滑坡体整体处于基本稳定状态。梅里石4号滑坡堆积体电站到梅里石4号滑坡左侧沿程距离5000m村庄（蓄水之后被淹没）水电站坝址村庄（水电站下游）滑坡发育特征及稳定性分析-工程

13、地质条件地形地貌梅里石4号滑坡堆积体位于坝址上游左岸，分布高程2620m3060m，最宽处近860m，长约620m左右，地表植被比较发育。堆积体特征明显，平面形态呈典型的U形圈椅状，可见多处约3m15m的陡坎错台。后缘最高处高程约3060m，前缘剪出口位置高程约2720m。在公路与其中一条土路之间，即高程2880m-3000m区域有一明显的滑坡平台，坡度较缓，斜坡平均坡度21左右，平面面积约为18万m2，此区域堆积体厚度最大，达到40m-70m左右。总体上来说，滑坡体从上到下，堆积体厚度从薄变后，再迅速变薄，综合计算滑坡堆积体平均厚度为10m。滑坡发育特征及稳定性分析-滑坡基本特征滑坡堆积体基

14、本特征滑坡右部的前缘剪出口位置距离澜沧江水平位移约650m，垂直位移约530m，即使水库蓄水以后前缘剪出口距离水面的垂直距离仍然有350m左右，因此此滑坡是一个高位滑坡，如果发生复活可能激起涌浪威胁坝体安全。由于滑坡前缘距离正常蓄水位线水平距离500m，斜长600m。滑坡前缘两条道路交界处可以见到小型坍塌，方量较小不影响滑坡整体安全。滑坡后缘可见滑坡后壁，平均倾角约35左右，表面较为平整、无植被、覆盖有松散砂土。滑坡前缘中部位置发育坍塌A，前方右部边界以外发育着坍塌B和坍塌C，坍塌A平面面积约15000m2，坍塌B和坍塌C平面面积均接近7000m2、6000m2。滑坡发育特征及稳定性分析-工程

15、地质条件地层岩性系统 组（阶）段符号 层厚(m)特征三叠系上统红坡组T3hn50-100钙质粉砂质、泥质板岩、变质砂岩互层，局部夹中厚层状碎裂岩化粉晶灰岩，单层厚2cm50cm。测区内出露层厚大于1km，未见顶部；与下伏的二叠系下统吉东龙组第六层P1j6呈断层接触，在接触部位，发育一层杂色过渡层，基岩颜色由深灰色、灰褐色转为灰绿色、黄褐色、红褐色等杂色。二叠系下统吉龙东组第六段 P1j6100-150钙泥质、粉砂质板岩与变质长石石英细砂岩互层。单层厚2cm5cm。第五段 P1j550-75浅灰色灰色微晶灰岩，底部夹褐色薄层状变质石英砂岩或铁泥质长石粉砂岩，单层厚5cm20cm。第四段 P1j4

16、50-100细粗粒铁质胶结含砾（或砾质）变质岩屑石英砂岩、粗砂岩、铁泥质长石粉砂岩与含粉砂（铁泥质）泥岩互层，单层厚约5cm100cm。第三段 P1j3200-400灰绿、绿灰色玄武岩，斑状结构，基质交织、灰绿结构、嵌晶含长石及蚀变间粒结构，杏仁状、块状构造。矿物成分主要由白云石、石英、绢云母及铁质组成，由于应力作用，局部被挤压明显，呈现定向排列现象，地表多表现为粉土状或砂状。第二段 P1j250-250深灰色薄层状钙泥质、凝灰质钙质板岩夹透镜状、团块状灰绿色玄武岩及玢岩，地表表现为板岩与玄武岩相互交融状态，呈现为混杂岩。第一段 P1j1层符号特征地滑堆积物Qdel主要为山梁上部滑落的岩体，以板岩、砂岩为主，局部可见近水平似层面的灰白黄褐色条带，强风化状，岩体破碎呈碎块状，夹泥现象明显，结构松散，局部密实。冰水堆积层Qfgl块石、碎石夹砂土、粉土，分选性好。从上到下垂直剖面一般分为两层：块石、碎石层及碎石砂粉土层，两层相互交替，表现出韵律结构特征。块、碎石层由直径10cm30cm的块石及直径小于5cm的碎石构成，其间主要由砂粉土及少量粘土充填，架空现象明显，呈松散状。碎石砂粉土层中碎石