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  首页  科研  代表成果 长江三峡工程库区重大地质灾害评价及监测预报研究

    长江三峡工程库区是我国地质灾害相对集中区和频发区。据不完全统计,仅库区淹没影响区和移民迁建区的1.5万平方公里内,就分布地质灾害4730处,其中90%左右为滑坡灾害。因此,在三峡工程论证和建设过程中,国务院和相关部门高度重视三峡库区库岸稳定性研究和地质灾害防治,历届政府总理先后就三峡地质灾害防治工作作出过一系列重要批示,并拨出专款用于实际实施。
    从上世纪八十年代开始,依托于国家“七五”、“八五”重点科技攻关等项目,成都理工大学(原成都地质学院)与国内相关单位联合,先后对三峡工程库区黄蜡石滑坡、鸡扒子滑坡、新滩滑坡、万州近水平岩层滑坡群、链子崖危岩体等重大崩滑灾害的成因机制和稳定性进行了深入系统研究,并对整个库岸的稳定性状况做出了系统的评价,为三峡工程的前期论证提供了这一领域大量详实的科学依据。2000年,为了保证三峡工程第一期(135m)正常蓄水发电,国土资源部启动了科技专项计划“长江三峡地质灾害监测与预报”,实验室承担了其中关键理论与方法研究课题“三峡库区常见多发型滑坡预报模型建立及预报判据研究”。2002年,为了配合三峡库区二期地质灾害防治规划,实验室又承担了其中重大科技专题:“三峡库区塌岸预测与防治”(经费528.4万元)。
通过对三峡库区地质灾害长达近20年的持续研究,实验室建立了“长江三峡库区地质灾害防治与监测预警基地”,并在以下诸多方面取得创新性研究成果:

    (1) 三峡库区库岸稳定性研究
    ① 通过对三峡库区工程地质条件的现场调查和补充勘探,查明了三峡库区各重点库岸段的工程地质条件,并根据三峡库岸斜坡的地层岩性、岩相、水文地质结构、含水类型等因素,将蓄水岸坡划分为五大类十五子类,给出了各子类的三维模式图。
    ② 通过对三峡库区各典型滑坡的深入解剖和总结分析,提出了斜坡变形破坏的基本地质力学模式(塑流—拉裂、滑移—压致拉裂、平推滑移、滑移—拉裂、滑移—弯曲、弯曲—拉裂等)和滑坡复活机制(暴雨诱发型、地表水侵蚀诱发型、库水位波动诱发型、加载诱发型)。尤其是通过对三峡库区重大滑坡灾害成因机制的研究,首次提出了松散堆积层滑坡的“平卧支撑拱效应”、近水平岩层滑坡的“平推效应”、靠椅状滑坡的“有效应力效应”等新的滑坡发生机制。
    ③ 对巫山、万州主城区以及重庆洛碛镇等人防硐室在蓄水条件下的失稳破坏和对地面建筑的危害性进行了深入的调查研究,查明了人防硐室的分布规律、围岩岩土体结构及现今稳定状况。采用先进的数值模拟分析手段模拟再现了典型人防硐室的变形破坏过程,预测了三峡水库蓄水后的发展演化趋势。
    ④ 在上述基础上,对三峡库区岸坡基本变形破坏特征及发育演化规律进行了深入系统地研究,对整个库区的库岸稳定性作出了预测评价。
    (2) 三峡库区常见多发型滑坡预测预报研究
    ① 运用非饱和土力学理论、饱和-非饱和渗流理论,对降雨诱发滑坡成因机制和相应的稳定性评价方法进行系统地研究。建立了一套由现场基质吸力观测-室内非饱和土物理力学试验-机制分析-降雨诱发边坡失稳评价的方法体系。
    ② 对现有的40余种滑坡预测预报模型和近20种滑坡预报判据的基本原理、方法及适宜性进行了深入系统的研究和归纳总结。提出了适用于三峡库区的滑坡预测预报理论、预报判据和预报方法,如Kalamn 滤波、小波变换方法,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。
    ③ 首次提出了将滑坡地质结构(G)、力学机制(M)和宏观变形表现(D)有机结合的GMD数值预报方法,并结合泄滩、石榴树包两个典型滑坡实例对该方法的理论、实施步骤及有效性进行了系统地阐述和论证。
    (3) 三峡库区塌岸预测评价研究
    ① 通过对三峡库区和几个类比水库(二滩、宝珠寺、龚咀等)塌岸模式的现场调查和总结,建立了三峡库区塌岸模式分类体系,查明了三峡库区各重点塌岸段的塌岸模式。通过对三峡库区各重点塌岸段的塌岸预测参数(水下稳定坡角、水上稳定坡角、水位变幅带坡角)的野外实测及统计分析,提出三峡库区各类岩土体的塌岸预测参数建议值。
    ② 采用物理模拟手段对水库塌岸的成因机理和变形破坏模式进行了深入研究,查明了岸坡坡角、岸坡物质组成、降雨强度、库水位变动幅度等因素对水库塌岸的影响规律,建立了单位体积流失量、塌岸宽度与上述各因素之间的关系。
    ③ 首次提出和建立了适宜于三峡库区这类山区河道型水库的塌岸预测方法:岸坡结构法、“三段法”和多元回归分析法。通过三种方法的相互比较验证、类比水库分析和三峡库区135m蓄水后实际塌岸情况的遥感监测结果对比分析等检验和验证,证明本项研究所提塌岸预测方法的有效性和合理性。在此基础上,对135(9)m、156m、175m三期蓄水位重点塌岸段的塌岸范围进行了预测评价,编制了三峡库区塌岸预测范围图集。
    本项研究成果已直接用于三峡库区二期、三期地质灾害防治工程中。同时,本项研究所提出的库岸稳定性评价方法、滑坡灾害预测预报理论和方法以及塌岸预测评价方法,已在我国其它数十余个水电工程建设中的边坡稳定性分析和灾害预测评价方面推广使用。所提出的滑坡综合预报思路、方法和技术路线以及归纳总结的滑坡预测预报模型和预报判据,已成功地应用于多个重大地质灾害的监测预警、抢险救灾和综合治理(最具代表性为2004年的云南小湾水电站饮水沟堆积体、2005年的丹巴滑坡)。
    本项研究成果已发表相关论文50余篇,出版专著2部(《长江三峡工程库岸稳定性》(中国科学技术出版社,1992);《长江三峡库区移民迁建新址重大地质灾害及防治研究》(地质出版社,2004)。前期研究成果于1989年受到国家计委、国家科委、财政部的表彰,部分研究成果“长江三峡库区移民迁建新址重大地质灾害及防治研究”2005年获国土资源科学技术一等奖。5名博士后研究人员、10余名博士研究生和50余名硕士研究生参与了本项研究工作。

 
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