庫水位上升條件下滑坡浮托效應影響因素研究

張明玉 杜常見 文 凱 門夢飛

(1.三峽大學三峽庫區地質災害教育部重點實驗室，湖北 宜昌 443002；2.三峽地區地質災害與生態環境湖北省協同創新中心，湖北 宜昌 443002； 3.三峽大學土木與建筑學院，湖北 宜昌 443002)

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·巖土工程·地基基礎·

庫水位上升條件下滑坡浮托效應影響因素研究

張明玉1,2,3杜常見1,2,3文 凱1,2,3門夢飛1,3

(1.三峽大學三峽庫區地質災害教育部重點實驗室，湖北 宜昌 443002；2.三峽地區地質災害與生態環境湖北省協同創新中心，湖北 宜昌 443002； 3.三峽大學土木與建筑學院，湖北 宜昌 443002)

以三峽庫區涉水浮托減重滑坡為原型，利用有限元軟件Geo-studio，定量分析了庫水位上升速率、滲透系數、巖土體重度、坡度對滑坡浮托力的影響,得出了一些結論，為滑坡的治理提供了依據。

三峽庫區，滑坡，浮托力，滲透系數，坡度

作為地質災害多發區，三峽庫區自2003年三峽大壩蓄水以來，原有的滑坡、崩塌以及岸坡的穩定性都受到影響[1]?；路€定性受多種內外因素的綜合影響，如滑坡的形態、滑坡巖土體的物理力學特性、地震力、地下水和地表水作用等[2]。王世梅等針對浮托減重型滑坡，運用自主研制的滑坡模型試驗系統，建立浮托減重型滑坡模型進行庫水升降試驗[3]；通過對譚家河滑坡的數值模擬計算，得到了不同庫水位升降速率與坡體地下水位和穩定性之間的規律，對研究浮托減重型滑坡有一定的參考價值[4]。宋琨等以三峽庫區黃荊樹滑坡為例分析庫水位變化時4種不同滲透性滑坡的滲流場特征，同時以庫水影響系數α和穩定性變化率為評價指標，總結出在滑體滲透性和庫水變動條件下的滑坡穩定性變化規律[5]。肖詩榮經試驗表明，水庫蓄水引起的浮托力作用僅使千將坪滑坡產生蠕滑變形，滑帶被水浸泡弱化強度降低是滑坡真正的致滑原因[6]。

熱敏腧穴是近年來新發現的一類對艾熱高度敏化的疾病反應點[6] 。人體腧穴存在靜息態與敏化態兩種狀態，敏化態的腧穴對外界相關刺激呈現“小刺激大反應”，熱敏化腧穴是灸療的最佳選穴[7] 。熱敏灸療法主要是通過激發人體經氣的感傳，使得氣至病所，從而提高其臨床療效的一種新型艾灸療法[8] ，具有行氣止痛，通經活絡，扶正驅邪，調整陰陽的作用。

本文以三峽庫區浮托減重型滑坡為原型，構建地質模型，以庫水位上升速率、滲透性系數、巖土體重度、坡度四個因素來研究浮托減重型滑坡浮托力變化規律。

1 滑坡地質模型建立

1.1 地質模型

本文以庫區涉水浮托型巖質滑坡為原型，建立了滑坡穩定性分析的地質模型，模型高300 m，長550 m，滑坡坡度20°，滑面近似呈圓弧形。模型由三部分組成，分別為第四系滑體，滑帶及滑床基巖，為提高計算精度，將網格模型剖分為3 486個節點，3 384個計算單元。滑坡涉水部位水位變幅為145 m～175 m(見圖1)。

庫水位變化速率不同、不同滲透性滑坡的滲流場特征不同[5]；在庫水位上升條件的耦合作用下，滲透性系數大小直接影響滑坡體內水位和庫水位的水位差，對指向滑坡的滲壓影響也不同，對浮托力影響也不同。

為了解庫水位上升對浮托型滑坡浮托力和穩定性的影響，庫水位上升速率分別取0.6 m/d，0.8 m/d，1.0 m/d，1.2 m/d，1.5 m/d，2.0 m/d六種工況。

1.3 滑坡物理力學參數

依據庫區相關滑坡試驗數據的收集、類比與反算分析，計算采用的參數值見表1。

表1 滑坡模型計算參數

2 影響浮托力因素分析

2.1 庫水位上升速率

巖土體重度主要是影響滑體的下滑力，在浮托力一定的前提下，滑體下滑力越大，浮托效應對滑坡穩定性的貢獻越小，越不利于滑坡穩定。

庫水位上升速率模擬以145 m穩態模型為基礎，在坡面增加庫水位上升的滲流邊界，以構成庫水位上升的瞬態模型，程序運行時，自動處理庫水位上升速率和浸潤線的變化。由于不同的庫水位上升速率對滑坡的浮托力的影響是不同的，最終通過滑坡穩定性系數的對比來分析浮托效應的影響。

框架結構中相關的商業目的和目標之間的關系十分清晰可見，例如要加強房地產企業的事件參與，就要結合相關的流量獲取和用戶作為確保企業積極參與相關的線上主題活動，要實現這些目標，還需要相關營銷人員和分析技術人員做大量的工作。

2.2 滲透性系數

2.3 巖土體重度

式中：Dms、Dfw、Drh、Dgp、Dshw和Drhw分別為主蒸汽、給水、熱再熱蒸汽、高壓缸排汽、過熱器減溫水和再熱器減溫水的流量，t/h；hms、hfw、hrh、hgp、hshw和hrhw分別為主蒸汽、給水、熱再熱蒸汽、高壓缸排汽、過熱器減溫水和再熱器減溫水的焓值，kJ/kg。

1.2 計算工況

為說明滲透性系數在庫水位上升條件下對滑坡浮托力的影響，從定量的角度，僅改變滑體的滲透性系數。從圖5可以得出，隨著滲透性系數的增大，滑坡穩定性降幅逐漸增大，滲透系數1.0 m/d相對穩定性降幅最小；且在庫水上升至滑坡前緣初期，各滲透性系數大小對滑坡穩定性的變化不明顯，庫水位上升速率大小對滑坡穩定性影響較??；隨著庫水位的上升，滑坡淹沒體積逐漸增大，由靜水壓力產生的浮托力也逐漸增大，隨著滲透性系數增大，指向滑坡體內的滲壓逐步減小[7]，即浮托力向上的分力減小，滑坡的穩定性降低；在175 m高水位，當庫水位速率小于1.2 m/d時，各滲透性系數對滑坡體穩定性降低幅度基本相同，浮托力影響不大(見圖6)；當庫水位速率大于1.5 m/d時，滲透性系數越小，浮托力明顯，滑坡穩定性降低幅度越小。庫水位上升過程中，浮托力變化與滲透性大小關系密切。

(7)受PEA的影響(選裝，視市場而定)，PEA利用導航系統的線路數據，在同樣是選裝的自適應巡航控制系統的共同作用下，在車速調節裝置激活狀態下，PEA能夠根據情況激活怠速模式；

“讓我說什么好呢，這個喜歡不斷地分手的男人，愛上了一個跟他如出一轍的女人，這次輪到S被別人拋棄了——他以前一次次拋棄別人，仿佛就是為了讓他品嘗這種滋味?！?/p>

庫水位上升速率如圖2所示，勻速上升至175 m，再保持10 d高水位，設置原因為滑坡體內水位與庫水位的上升有一定的遲滯性，當到達175 m水位后，滑坡淹沒體積是一定的，所受浮托力一定，此時保持175 m水位，減弱庫水位對浮托力的影響。不同庫水位上升速率的滑坡穩定性系數如圖3所示，滑坡穩定性總體呈下降趨勢，且隨著庫水位上升速率的增大，穩定性系數逐漸減小，減小總趨勢近似一次函數關系；從滑坡穩定性降低幅度上看，庫水上升速率越小，穩定性系數減小幅度越大。研究表明：1)隨著庫水位上升，涉水滑坡坡面的坡體淹沒體積逐漸增大，坡體靜水壓力向上分力雖抵消部分下滑力，巖土體受庫水浸泡，土體軟化，抗剪強度降低，抗滑力下降，且抗剪強度降低影響大于浮托力的影響，滑坡穩定性呈降低趨勢。2)庫水位的速率越大，當淹沒滑坡160 m前緣后，滑坡體內水位和庫水位的遲滯性越加明顯，且淹沒坡體的速度逐漸增大，由靜水壓力產生的浮托力也相應增大;庫水位上升至175 m水位時，滑坡穩定性隨著庫水位上升速率的增大而相對較大，且滑坡穩定性的總體降低幅度也越小。同時10 d的175 m高水位邊界條件，隨著庫水位上升速率增大，10 d的滑坡穩定性降幅也增大，主要原因是庫水位上升速率越大，滑體內水位遲滯越明顯，當庫水淹沒175 m時，庫水會滲入浸潤線以上的滑體，導致下滑力增大,在175 m水位的穩定性降低越大(見圖4)?？傮w上，增大庫水位上升速率，浮托力增大，有利于浮托型滑坡的穩定性。

同種種子在相同溫度下用液體冷卻介質處理不同時間后，其發芽率有顯著區別。以-15℃處理為例，處理1.5 d的X1，F6，H1，H4和K17種子4 d的平均發芽率最高，處理6 d的S10和K16種子4 d的平均發芽率明顯高于其他處理時間（見圖3）。在-15℃下處理不同時間的7 d平均發芽率可以看出，除S23和K17外，其余6種玉米種子經液體冷卻介質處理后，7 d的平均發芽率最高且均接近100%（見圖 4）。

為分析巖土體重度與滑坡浮托力的關系，在同一庫水位上升速率，取滑體巖土體重度從16 kN/m3,18 kN/m3，20 kN/m3，28 kN/m3依次得出其滑坡穩定性系數。研究表明，隨著庫水位上升速率的增大，同一巖土體重度的滑坡穩定性增幅逐漸增大。在庫水位速率為0.6 m/d(見圖7)，巖土體重度為16 kN/m3滑坡穩定性最大，且隨著巖土體重度增大，相鄰重度間的穩定性降低幅度由大到小(見圖8)；10 d 175 m高水位時滑坡穩定性降低幅度也近似呈等平行降低。分析其原因，隨著庫水位淹沒滑體體積增大，浮托力逐步增大，在同一庫水位，浮托力所產生的向上分力一定；巖土體重度的不同，重度越大，下滑力越大，浮托力所能抵消的下滑力是一定的，巖土體重度越大的滑坡穩定性越低，且穩定性曲線近似呈平行下降。

2.4 坡度

“廣靈式”鐵礦產于下寒武紀沉積地層中。主要分布在望狐、羊投崖、麻峪口及堯峪等地。如廣靈縣望狐鐵礦[17]。產于震旦系侵蝕面上，下寒武統饅頭～毛莊組底部礫巖間夾的含鐵砂巖中。礦體規模及鐵礦質量與礫巖層的厚度成正比，即礫巖厚的地段，則含鐵砂巖亦厚，相應礦體規模亦大，礦石質量亦好；反之則差。礦體往往是斷續的，呈餅狀、透鏡狀。礦石金屬礦物主要為赤鐵礦，次為鏡鐵礦、褐鐵礦、鋯石，非金屬礦物有石英、粘土、燧石等。礦石結構為斑狀結構，塊狀構造。礦石自然類型為赤鐵礦型。

坡度對浮托型滑坡穩定性的影響主要表現在下滑力與淹沒滑體體積之間所產生的浮托力的關系，也是影響滑坡穩定性的關鍵因素之一。

為了說明坡度與滑坡浮托力的關系，選取坡度為10°，15°，20°，25°，30°，35°，構建坡度的滲流模型。研究表明，坡度對浮托力的影響主要表現在庫水淹沒滑體體積大小，淹沒體積越大，浮托力越大。隨坡度增大，滑坡穩定性的影響越明顯，滑坡由穩定逐漸向不穩定發展，且影響幅度逐漸由大變?。划斊露刃∮?5°時，滑坡處于基本穩定狀態；當滑坡大于25°時，滑坡穩定性急劇下降，驟變為不穩定狀態。分析原因是隨著坡度的增大，滑坡下滑力隨之增大，影響抗滑力的因素一方面是滑坡前緣巖土體受庫水浸泡的抗剪強度的驟減，另一方面同一庫水位上升速率，同一庫水位高度，淹沒體積越小，浮托力越小。在滑坡坡度小于25°，向內滲壓所產生的阻滑分力大于巖土體抗剪強度降低對滑坡穩定性的影響，且同時坡度較小，滑坡下滑力較低；浮托力對滑坡穩定性的貢獻大于土體抗剪強度降低的影響，有利于滑坡的穩定；當坡度大于25°，則相反(見圖9)。

3 結語

庫水位上升是影響浮托減重型滑坡穩定性的重要因素之一，本文通過數值模擬和理論分析方法得到以下結論:

1)庫水位上升主要是影響浮托型滑坡的浮托力及向內滲壓。增大庫水位上升速率，浮托力亦增大，滑坡穩定性降低越小。

2)滲透性系數越大，滑坡體內水位與庫水位越接近，向內滲壓越小，浮托力越小，越不利于滑坡穩定。

3)巖土體重度越大，滑坡體下滑力越大，阻滑力一定，越不利于滑坡穩定性?；缕露仍酱?，同一庫水位淹沒的滑坡體積越小，浮托力越小，越不利于滑坡穩定。

[1] 彭 濤,徐 剛,夏大慶.三峽庫區地質災害發展趨勢及其減災對策[J].山地學報,2004,22(6):719-724.

[2] 柴 波,殷坤龍,汪 洋,等.基于影響因素分布模型的滑坡穩定性敏感分析[J].巖土力學,2007,28(12):2624-2628.

[3] 趙代鵬,王世梅,談云志,等.庫水升降作用下浮托減重型滑坡穩定性研究[J].巖土力學,2013,34(4):1017-1024.

[4] 王世梅,劉佳龍,王 力,等.三峽水庫庫水位升降對譚家河滑坡影響分析[J].人民長江,2015,46(8):83-86.

[5] 宋 琨,晏鄂川,朱大鵬,等.基于滑體滲透性與庫水變動的滑坡穩定性變化規律研究[J].巖土力學,2011,32(9):2798-2802.

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[7] 梁學戰,陳洪凱.庫水位升降條件下不同滲透性的滑坡體穩定性變化規律[J].中國地質災害與防治學報,2012,23(4):20-26.Research on the influence factors of buoyancy weight loss landslides under reservoir water level rising

Zhang Mingyu1,2,3Du Changjian1,2,3Wen Kai1,2,3Men Mengfei1,3

(1.KeyLaboratoryofDisasterPreventionandReduction,ChinaThreeGorgesUniversity,Yichang443002,China；2.CollaborativeInnovationCenterforGeo-HazardsandEco-EnvironmentinThreeGorgesArea，Yichang443002，China；3.CollegeofCivilEngineeringandArchitecture，ChinaThreeGorgesUniversity，Yichang443002，China)

Taking the buoyancy weight loss landslide as the prototype in the Three Gorges Reservoir Area. With the help of the finite element software Geo-studio, the quantitative analysis on the effects of reservoir water level rise rate， permeability coefficient， rock and soil severe， gradients， some conclusions are obtained, and provide reference for the landslide governance.

Three Gorges Reservoir Area, landslide, uplift force, permeability coefficient, gradients

1009-6825(2016)20-0044-04

2016-05-03

張明玉(1990- )，男，在讀碩士； 杜常見(1990- )，男，在讀碩士； 文 凱(1993- )，男，在讀碩士；

P642

A

門夢飛(1992- )，女，在讀碩士