山区河道型水库库岸坡涌浪灾害研究与预测 ——以小湾水电站为例

论文摘要

小湾水电站坝址位于澜沧江的中游，云南省临沧地区的凤庆县与大理州的南涧县交界的河段上，分为东、西两支水库。水库是澜沧江中、下游河段梯级电站的龙头水库，库正常蓄水位高程为1240m，为澜沧江梯级开发的关键性工程。在蓄水期间，水位的频繁变化造成了库岸的再造，改变了库岸的稳定性，使部分稳定的岸坡也发生了失稳破坏，而个别较大型的岸坡破坏造成了巨大的滑坡涌浪。滑坡涌浪多数由于大型高速滑坡引起，并在发生后对大坝和库区的设施和人员造成巨大的威胁。库区内水库的蓄水改变了地形地貌，地层岩性，地质构造以及水位变动和风化等多种因素。根据调查，在库区近坝段存在大型松散堆积体，部分已经失稳并造成了大型的涌浪，为了保证大坝和近坝人员的财产安全，因此有必要对于已经出现的具有代表性的滑坡涌浪的研究，在对于之后可能出现的水库滑坡涌浪的预测就有了意义。本文在根据大量的野外具体作业和野外与室内实验，对于典型已失稳滑坡的工程地质条件的详细分析，得出了具体相关的物理力学性质，鉴于滑坡涌浪与坡体失稳破坏之间的密切关联，特别分析了库区内典型失稳岸坡破坏机制，通过对比现存的实测资料总结出小湾滑坡涌浪的特征并结合计算再修正了天津水运工程研究所对于峡谷型河道的涌浪计算经验公式得出了在缓慢衰减阶段中适合于小湾水库的滑坡涌浪传播的计算公式，而结合了物理模拟的实验结果计算后，修正得到了急剧衰减阶段的沿程涌浪计算，在弯道对涌浪的影响方面，本文中的物理模拟试验对此进行了研究，在实验结果的支持上，得出了弯道角的大小与涌浪传播的关系；对涌浪爬高的研究方面，本文通过估算和对比实测数据，确定了适合于小湾地区的爬高估算公式，并最后通过物理模拟实验，进一步的证明了该公式的合理性。最后通过分析典型已失稳滑坡的基本地质资料、失稳机制和稳定型评价的基础上，首先根据数值计算的滑动范围，确定岸坡失稳体积的大小，然后，由速度计算公式获得坡体滑入水中时的速度，进而通过涌浪计算公式计算滑坡涌浪和物理模拟试验研究库区内涌浪传播的特征，达到对其他典型滑坡的涌浪预测的目的。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 前言
• 1.1 选题依据和研究意义
• 1.2 研究现状
• 1.2.1 滑速研究
• 1.2.2 涌浪高度研究
• 1.2.3 涌浪传播研究
• 1.3 论文的研究内容
• 1.3.1 小湾库区工程地质条件研究
• 1.3.2 斜坡的变形破坏机制分析
• 1.3.3 对典型已失稳滑坡进行理论研究与估算
• 1.3.4 建立物理模型分析典型已失稳滑坡涌浪特征
• 1.3.5 对近坝滑坡的涌浪预测
• 1.4 研究的技术路线
• 1.5 预期成果
• 第二章 小湾库区工程地质条件
• 2.1 水文气象
• 2.2 地形地貌
• 2.3 地层岩性
• 2.4 地质构造
• 2.5 物理地质现象
• 2.6 地下水
• 第三章 典型已失稳滑坡破坏机制分析
• 3.1 滑坡概况
• 3.2 滑坡区基本地质条件
• 3.2.1 地形地貌
• 3.2.2 地层岩性
• 3.2.3 地质构造
• 3.3 滑坡基本特征
• 3.3.1 滑体特征
• 3.3.2 滑床特征
• 3.4 诱发滑坡的主要因素及失稳机制
• 3.4.1 滑坡形成的主要原因
• 3.4.2 滑坡形成机制
• 第四章 典型滑坡涌浪研究及模型实验
• 4.1 滑坡启动及运动速度计算
• 4.1.1 滑坡岩土体颗粒结构形变计算
• 4.1.2 基于结构形变能的启动和运动速度计算
• 4.1.3 滑体下滑速度计算方法
• 4.2 滑坡涌浪的研究方法及形成机制
• 4.2.1 滑坡涌浪的计算方法
• 4.2.2 滑坡涌浪的形成机制
• 4.3 滑坡涌浪在河道中的传播
• 4.3.1 滑坡涌浪在急剧衰减阶段的传播
• 4.3.2 滑坡涌浪在缓慢衰减阶段的传播
• 4.3.3 滑坡涌浪传播的计算方法
• 4.4 滑坡涌浪爬高估算
• 4.5 典型已失稳滑坡模型实验
• 4.5.1 模型试验方法
• 4.5.2 试验成果分析
• 小结
• 第五章 近坝库岸涌浪预测
• 5.1 新华乡白蜡村乌支组段岸坡
• 5.2 小湾东镇八字耳朵段岸坡
• 5.3 新华乡文平村平掌组段岸坡
• 小结
• 结论
• 致谢
• 参考文献
• 攻读学位期间取得学术成果