（地质工程专业论文）金沙江上游波罗水电站库区滑坡发育规律及岸坡稳定性风险分析.pdf

摘要 金沙江上游波罗水电站库区滑坡发育规律及岸坡稳 定性风险分析 作者简介：伍保祥，男，1 9 8 2 年4 月生，师从成都理工大学沈军辉教授， 2 0 0 8 年6 月毕业于成都理工大学地质工程专业，获得工学硕士学位。 摘要 拟建金沙江波罗水电站是金沙江上游梯级规划的一个大型水电站，坝址区位 于西藏自治区江达县和四川省白玉县交界的金沙江干流上。电站规划j 下常蓄水位 高程为2 9 8 9 m ，利用落差1 0 0 m ，装机容量9 6 力k w 。水库蓄水后岸坡稳定性问 题将是该水电工程的主要工程地质问题之一，库岸稳定性评价与预测是关系到该 水电工程建设的重大问题，对坝址区比选、库区不稳定岸坡的治理等具有重要的 实际意义。 在收集前人有关区域地质研究资料基础上，采用现场调研与室内分析相结合 的方法，查明库区地貌特征、地层岩性、地质构造等，对库区区域地质背景、库 区地质条件及岸坡地质结构类型作了分析；从库区滑坡发育特征及形成演化机制 分析入手，着重研究了库区岸坡的变形破坏模式及变形破坏规律；采用野外定性 评价法、影响因素综合评判及模糊数学评判三种方法对库区岸坡稳定性进行等级 进行划分，并求出库区岸坡破坏概率。得到如下主要认识： 1 波罗水电站库区岸坡地质条件复杂，主要为高山峡谷地貌，局部地段为宽 谷，河谷主要为“v ”型峡谷，谷坡坡度多在4 0 。以上；岩性以千枚岩、片麻岩、 及大理岩为主，岩体风化严重；库区地质构造复杂，发育多条断层和褶皱。 2 通过对区域地质背景、库区地质背景及岸坡岩土体研究，库区河谷地质结 构类型主要有纵向坡谷、斜向谷及横向谷三种斜坡；岸坡变形破坏机制以弯曲 拉裂型为主，平面滑移拉裂型和楔形滑移拉裂型较少。 3 滑坡主要发育于元古界雄松群片麻岩组片麻岩p 。x n 8 片麻岩、三叠系上统 拉纳山组t 3 l 千枚岩中，其他岩层少发育较少；滑坡主要分布于纵向谷和斜向谷 中( 如波罗乡一玉松乡段、冬欠隆一金沙乡段、金沙乡一白玉县段) ，横向谷发育较 少；滑坡主要发育于峡谷地段，宽谷发育较少。 4 采用野外定性评价、影响因素综合评价和模糊数学评价三种方法，对岸 坡进行稳定性j x l 险评级并对各段岸坡破坏概率进行了计算。评价结果表明岸坡 总体稳定性较差，稳定段占6 6 7 ，基本稳定段占2 6 7 ，稳定性差段占6 4 ， 稳定性差段为o 3 。其中横向谷稳定性较好，稳定性较差和稳定性差的段主要 成都脞t 人学颂l ：学位论文 分布于陡倾纵向谷和陡倾斜向谷。 关键词：金沙江波罗水电站水库岸坡滑坡稳定性 伍保祥 a b s t r a c t d e v e l o p m e n tp r i n c i p l eo fl a n d s l i d ea n ds t a b i l i t yr i s ka n a l y s i s o fs l o po fr e s e i v i o rb a n ko fb o l u o h y d r o e l e c t r i cp o w e r s t a t i o ni n j i n s h ar i v e r i n t r o d u c t i o no ft h ea u t h o r ：w ub a o x i a l l g ，m a l e ，b o mi na 研l ，19 8 2 、v h o s e s u p e r v i s o r i sp r o f e s s o rs h e nj u n h u i ，g r a d u a t e df r o mt h em a j o ro fg e o l o g i c a l e n g i n e e r i n go fc h e n g d uu n i v e r s i t yo ft e c l l l l o l o g ya i l dw a sg r a n t e dt h em a s t e r s d e g r e ei nj u n e ，2 0 0 8 a b s t r a c t a ni n v e s t m e n ti nb o l u oh y d r o e l e c t r i cp o w e rs t a t i o ni sal a 略e s c a l ep r o j e c ti n j i n s h ar i v e r ，w h i c hi sl o c a t e di nt h em a i ns t r e a mo ft h ej u n c t i o nb e t w e e nt h e a u t o n o m o u sr e g i o nj i a n gd ac o u m yo ft h et i b e ta n dt h eb a iy r uc o u n t yo ft h e s i c h u a np r o v i n c e t h ep o w e rs t a t i o nw i l lb ep r o 铲a m m i n gn o m a lw a t e rl e v e l e l e v a t i o no f2 9 8 9 m ，u s i n gd r o p1o o m ，i n s t a l l e dc a p a c i t yo f9 6 0 0 0 0 k w a r e rt h e w a t e rs t o r a g e ，t h es l o p es t a b i l i t yo ft h eh y d r o p o w e rp r o j e c tw i l lb et h em a i ni s s u eo f e n g i n e e r i n gg e o l o g y t h es t a b i l i t ye v a l u a t i o na n dp r e d i c t i o no ft h er e s e i v o i rb a n k si s m 句o ri s s u e so nt h ec o n s t m c t i o no fh y d r o p o w e rp r o j e c t s ， w h i c hh a si m p o r t a n t p r a c t i c a ls i g n i f i c a n c ei nt l l ee l e c t i o no ft h ed 锄s i t ea r e a ，t h eg o v e m a n c eo fr e g i o n a l i n s t a b i l i t y b yt h es t u d yo fi n f o n n a t i o no nr e g i o n a lg e o l o g i c a lc o n e c t e db yp r e d e c e s s o r s ，t h e a u t h o ra d o p t st h ec o m b i n i n gm e t h o do ff i e l dr e s e a r c ha n di n d o o ra n a l y s i st oa n a l y z e t h er e g i o n a lg e o l o g i c a lc o n t e x t ，t h eg e o l o g i c a lc o n d i t i o n so ft h er e s e i 弋，o i ra r e aa n dt h e g e o l o g i c a ls t m c t u r eb a n ks l o p eb a s e do nt h ei d e n t i f i c a t i o no ft h eg e o m o 叩h o l o g i c f i e a t u r e s ，t h es t r a t i g r a p h i cl i t h o l o g ya 1 1 dt h eg e o l o g i c a ls t l l l c t u r eo ft h er e s e o i ra r e a ， f - o c u so nt h ed e f o n n a t i o n d a m a g e m o d ea n dt h er e g u l a t i o no ft h eb a n ks l o p e ，a d o p t t h ef i e l dq u a l i t a t i v eg e o l o g ye v a l u a t i o n ，t h ei n t e 鲈a t e de v a l u a t i o no ft h ef a c t o r sa n d t h ee v a l u a t i o no ft h ef u z z ym a t h e m a t i c st oe s t i m a t et h ee x t e n to fr i s ko ft h eb a n l ( s l o p ea n dc a l c u l a t et h ep r o b a b i l i t yo fe a c hs e c t i o no fb a n ks l o p ei nt h ep a p e ra n d e d u c et h ed e s t 九】c t i o np r o b a b i l i t yo fb a n ks l o p eo ft h er e s e r v o i r f i r s t l y ，t h eg e o l o g i c a lc o n d i t i o n sa r ev e r yc o m p l e x ，w h i c ha r em a i n l yh i 曲 c a n y o nl a n d s c a p e s ，m o s to fw h i c ha r e ”v ”- c a n y o na n ds o m eo t h e rp a n so f t h er i v e r a r eo p e nv a l l e y sa n dt h es l o p eg r a d i e n ti sm o r et h a n4 0d e g r e e s ( a n g l e s ) t h er o c k l i t h o l o g yi n c l u d e sp h y l l i t e ，g n e i s sa n dm a r b l ea n dt h er o c km a s ss u r | e r ss e r i o u s i l l 成都理t 人学顾i j 学位论义 w e a t h e r i n g g e o l o g i c a ls t m c t u r eo fr e s e r v o i ri si n t r i c a t e da n dd e v e l o p san u m b e ro f f a u l t sa n df o l d s s e c o n d l y ，b yt h es t u d yo ft h er e g i o n a lg e o l o g i c a ls e t t i n g ， t h eg e o l o g i c a l b a c k g r o u n do ft h es u r v e y e dr e g i o na n dt h es t m c t u r eo f s o 订a n dr o c km a s so ft h eb a n k s l o p e ，w h i c hs h o w st h a tt h ev a l l e yg e o l o g i c a ls t r u c t u r eo ft h er e s e r v o i ra r e am a i n l y i n c l u d e sv e r t i c a ls l o p ev a l l e ys l o p e s ，o b l i q u ev a l l e y s l o p e sa n dh o r i z o n t a lv a u e y s l o p e sa n dt h ed e f o 册a t i o na n dd 锄a g em e c h a n i s m so ft h eb a n ks l o p e i sm o r e b e n d f r a c t u r i n g o r i e n t e d ，n a ts l i p f a c t u r i n ga n dw e d g e s l i p f r a c t u r i n gl e s s t h i r d l y ，l a n d s l i d em 萄o r l yi sd e v e l o p e db yt h ep t x n ag n e i s so ft h ey u a n - o l d c o m m u n i t y g r o u pg n e i s sg r o u pg n e i s sa n d t h et 3 lp h y l l i t eo ft h et r i a s s i c t a l a n ar o c k g r o u pb u tt h eo t h e rs t r a t al e s s l a n d s l i d e sm a i n l yd i s t r i b u t e di nt h ev e r t i c a lv a l l e ya n d t h eo b l i q u ev a l l e y ( s u c ha st h eb o l u om r a l y | u s o n gr u r a l ，t h ed o n gq i a n l o n g 。j i n s h a m r a l ，t h ej i n s h am r a l - b a i y uc o u n t y ) ，t h eh o r i z o n t a lv a l l e yl e s s s ol a n d s l i d ef o m s i nt h en a m w n e s sv a l l e yb u ti nt h ev a s tv a l l e y l a s t l y ，t h ea u t h o ra d o p t st h em e t h o do fq u a l i t a t i v eg e o l o g ye v a l u a t i o n ，t h e i n t e g r a t e de v a l u a t i o no ft h ef a c t o r sa n dt h ee v a l u a t i o no ft h ef u z z ym a t h e m a t i c st o e s t i m a t et h ee x t e n to fr i s ko ft h eb a n ks l o p ea n dc a l c u l a t et h ep r o b a b 订i t yo fe a c h s e c t i o no fb a n ks l o p ei nt h ep a p e r ，w h i c hi n d i c a t e st h a tt h eg e n e r a ls t d b i l i t yo ft h e b a n k si sg o o d ，t h ep e r c e n t a g eo fs t 出1 eb a n ki s6 6 7 ，t h ep e r c e n t a g eo fb a s i c a l l y s t a b l eb a n ki s2 6 7 a i l dt h ep e r c e n t a g eo fu n s t a b l eb a n ki so 5 t h es t a b i l i t yo f c r o s sv a l l e ya n dt h em i d d l ed i pa n g l e - p a r a u e lv a l l e yi sg o o d ，a n dt h eb a n ks l o p e so f p o o rs t a b 订i t ym a i n l yd i s t r i b u t ei nt h eh i g hd i pa n g l e - p a r a l l e lv a l l e ya n dt h eh i g hd i p a n 9 1 e - i n s e q u e n tv a l l e y k e y w o r d s ：b o l u oh y d r o e l e c t i cp o w e rs t a t i o n ，s l o p eo fr e s e r v o i rb a n k ，l a n d s l i d e ， s t a b i l i “ i v 独创性声明 本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的 研究成果。掘我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其 他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得盛壑理王太堂 或其他教 育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何 贡献均已在论文中作了明确的说明并表示谢意。 学位论文作者签名：例研寄 汩霉年6 只，黾 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解盛整理工太堂有关保留、使用学位论文的规定， 有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅和 借阅。本人授权盛壑堡王态堂可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数 据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。 ( 保密的学位论文在解密后适用本授权书) 学位论文作者签名： 学位论文作者导师签名： i 今 姗 渺够年0 月 | 易 日 第l 章前苦 第l 章前言 1 1 选题依据及研究意义 拟建金沙江波罗水电站位于西藏自治区江达县和四川省白玉县交界的金沙 江干流上，是金沙江上游河段梯级丌发规划中的一个大型梯级电站。坝址区位于 西藏自治区江达县波罗乡一带，预可行性阶段确定了两个比选坝段，下坝段位于 藏曲汇口下游2 k m ，上坝段位于藏曲汇口上游0 5 1 5 k m ( 图1 1 ) 。电站规划f 常蓄水位高程为2 9 8 9 m ，水库总库容8 3 7 亿m 3 ，调整库容0 9 9 亿m 3 ，利用落 差1 0 0 m ，装机容量9 6 万k w l 。 图1 1 波罗水电站库区范围图 波罗水电站库区范围北至西藏自治区江达县岩比乡，南到波罗乡，东达白玉 县，西至莫同西一带。库区总长约1 1 4 k m ，其中金沙江主库长约7 4 k m ，此外， 从下游至上游还存在右岸一级支流藏曲( 支库长约1 7 k m ) ，左岸级支流偶曲( 支 库长约8 k m ) 、真曲( 支库长约8 6 k m ) 及丁曲( 支库长4 5 m ) 等支库。库区行 政区划金沙江左岸属四川省白玉县管辖，右岸属西藏自治区江达县管辖。比选上 坝址区无居民，下坝址上游人口密集，农田和建筑设施较多。库区内交通不便， 仅德格至白玉县城的简易公路从库区左岸通过，金沙江右岸及左岸白玉县金沙乡 成都理t 人学倾i j 学位论文 下游库段仅有沿江马道相通，局部库段无马道，交通较为不便。 本段金沙江地处青藏高原东缘梯级地貌的过渡带上，河流深切，山势雄伟， 海拔高程多在4 0 0 0 m 以上。河谷两岸为高达数百米至千米以上的陡峻岸坡，库 区属典型的高山峡谷型地貌，河谷主要呈“v 型峡谷，谷坡坡度多在4 0 。以上。 库区在大地构造部位上位于川滇菱形块体之西侧，即处于由竹英一贡达断裂 和竹英一山岩断裂组成的金沙江缝合带以西，地质构造背景复杂，表现为系列的 n w 向褶皱和断层。其中竹英一山岩断裂沿库区两岸发育，贯穿整个库区，是金 沙江缝合带西侧边界，为区域性大断裂【2 】。区域新构造运动主要表现为间歇性的 强烈抬升。 库区内主要出露三叠系及元古界地层，岩性复杂，主要可见三叠系的绢云绿 泥千枚岩i 绢云千枚岩、泥质板岩、石英粉砂岩、( 长石) 岩屑砂岩、粉砂岩粉 晶灰岩、白云岩、生物碎屑灰岩、玄武岩及元古界雄松群的片麻岩组( p t x n a ) 含石榴黑云斜长片麻岩、角闪斜长片麻岩。崩坡积、冲积、洪积、滑坡堆积等第 四系松散堆积体分布于谷坡坡脚。 复杂的地质条件及地貌背景，导致库区金沙江两岸斜坡变形较强烈，滑坡、 泥石流等地质灾害较发育。水库蓄水后岸坡稳定性问题将是该水电工程的主要工 程地质问题之一，库岸稳定性预测与评价是关系到该水电工程建设的重大问题， 对坝址区比选、库区不稳定岸坡的治理等具有重要的实际意义，同时，对金沙江 上游河谷斜坡变形破坏规律的认识也具有一定的意义。 1 2 国内外研究现状 1 2 1 岸坡变形破坏机理研究 从1 9 世纪末丌始国内外就开始对滑坡进行研究，至今有一百多年的历史。 目前对于滑坡变形破坏机理的研究己经相当成熟，众多的学者提出了各种不同的 地质模式。 美国学者k t e r z a g h i 在1 9 5 0 年发表的滑坡机理论文系统地阐述了滑坡 产生的原因、过程、稳定性评价方法以及在某些工程中的表现。 斯丌普顿( 1 9 6 4 ) 关于粘性土的残余强度理论和捷尔一斯捷潘扬关于土体蠕 变过程的研究把滑坡机理推向更加深入的研究( 王恭先，1 9 9 6 ) ，d j v a m e s ( 1 9 7 8 ) 根据斜坡岩土体的运动类型，将斜坡变形破坏分为崩塌、倾倒、滑坡、侧向扩展、 流动以及他们的复合类型。 孙玉科( 1 9 8 3 ) 等将边坡变形机制分为水平剪切变形机制、顺层剪切变形机 制、顺层逆剪变形机制和反倾逆剪变形机制四种类型1 3 1 ；孙广忠( 1 9 8 4 ) 在谷德振的 基础上，提出岩体结构控制论【4 1 。 第l 章前言 2 0 世纪7 0 年代，边坡研究者从大量的工程实践和斜坡失稳事件中，逐渐认 识到边坡稳定性研究必须重视其变形破坏过程和机制的研究，提出了累进性破坏 的观点以及边坡变形破坏的机制模式( 王兰生、张倬元等，1 9 7 0 s ) ，使边坡稳定问 题的研究工作步入了地质分析和岩石力学分析相结合的时代。这期间，成都地质 学院王兰生、张倬元等通过国内外大量的现场调研，深入研究了滑坡变形破坏演 化机制的一般规律，提出了斜坡变形的6 种主要模式，即蠕滑一拉裂、滑移一压 致拉裂、滑移一拉裂、弯曲一拉裂、塑流拉裂和滑移一弯曲，以及斜坡失稳的3 种基本破坏方式，即崩落( 塌) 、滑落( 坡) 、( 侧向) 扩离【3 】。这些变形破坏模式不但 得到了普遍承认，而且被广泛地推广和应用，为推进边坡稳定性研究做出了重要 贡献。1 5 】4 9 1 中国科学院地质研究所以金川露天矿为典型工程实例，对边坡的稳定性进行 了长期、全面、系统的研究，将工程地质学与岩体力学密切结合，强调地质是基 础及地质构造的控制作用，初步形成了岩体结构控制论的观点【7 】。国外的 r e g o o d m a n 也非常重视岩体结构特性的研究，出版了非连续岩体地质工程方 法一书。 综观前人对滑坡机理研究，早期的滑坡研究是仅以土体为研究对象的，其方 法的显著特点是采用材料力学和简单的均质弹性、弹塑性理论为基础的半经验半 理论性质的研究方法，并把此方法用于岩质滑坡体的稳定性研究，但由于对其力 学机理认识的粗浅或假设的不合理，其计算结果与实际情况差别较大。【l 2 】 往往将斜坡变形破坏和滑坡的发展演化作为两种不同运动机制，虽然一些滑 坡机理研究中，也提到斜坡的变形，如蠕动挤压( 或蠕动、挤压) 阶段，但显然较 为简单，未能完全揭示从斜坡到滑坡的形成直至消亡的全过程。 1 2 2 岸坡稳定性研究现状 滑坡稳定性研究，大致分归为五类：( 1 ) 定性分析方法；( 2 ) 定量分析方法；( 3 ) 物 理模型方法；( 4 ) 现场监测分析法；( 5 ) 引用新学科的理论的评价方法。 ( 1 ) 定性分析方法 定性分析方法主要是通过工程地质勘察，对影响边坡稳定性的主要因素、可 能的变形破坏方式及失稳的力学机制等进行分析，对已变形地质体的成因及其演 化史进行分析，从而给出被评价边坡的一个稳定性状况及其可能发展趋势，来定 性的说明和解释。其优点是能综合考虑影响边坡稳定性的多种因素，快速地对边 坡的稳定状况及其发展趋势作出评价。【4 6 】 ( 2 ) 定量分析方法 定量分析方法分为极限平衡分析方法和数值分析方法。 极限平衡分析方法 成都脞t 人学f ! j l ? 学位论义 极限平衡法是一种比较传统而且成熟的边坡稳定性分析方法，该方法以莫尔 一库仑的抗剪强度理论为基础，原理简单，计算方法简便、易于理解，长期以来， 在大量的边坡工程中得以了应用与实践。【8 】1 0 】 数值分析方法 数值分析方法是计算机时代的产物，它往往以一定的力学本构模型和几何模 型为基础，考虑岩土体的变形和位移特征，并依研究对象的不同而有所差别。数 值法突出的优点是能够较好地考虑诸如介质的各向异性、复杂的边界条件和介质 不连续性等地质条件，得出与实际情况非常接近的结论。】 在边坡的稳定性分析中，最常用的数值计算方法包括有限单元法、离散单元 问题。上述几种方法间的祸合应用，如有限元与无界元、边界元、离散元等的耦 合，边界元与离散元的藕合，以及数值解与解析解间的藕合，模糊数学与有限元 等数值方法的祸藕合等，这些方法的藕合应用能在一定的程度上彼此取长补短， 以适应岩体的非均质、不连续、无限域等特征，使计算变得高效、合理与经济。 【9 1 0 】( 1 2 】 ( 3 ) 物理模型方法 物理模型方法是一种发展较早、应用广泛、形象直观的边坡稳定性分析方法。 它主要包括光弹模型试验、底摩擦试验、地质力学模型试验、离心模型试验等。 这些方法通常能够形象地模拟边坡岩体中的应力大小及其分布、边坡岩体的变形 破坏机制及其发展过程、加固措施的加固效果等【l 引。 ( 4 ) 现场监测分析法 岩质边坡工程由稳定状态向不稳定状态的突变也必然具有某种前兆，捕捉这 些前兆信息并对其进行分析和解释，可更好地认识边坡岩体变形的发展过程和失 稳的征兆及其判据。通过现场监测所获得的信息如位移、速度、应力、声发射率、 脉冲频率、地下水等有关特征，来对边坡岩体稳定性作出评价和预测，为加固处 理设计提供依据。同时，又能对加固措施的加固效果进行检验，为施工的安全保 护等提供信息。由于现场监测结果直观可靠，因而利用监测结果对边坡的稳定性 进行分析，已成为目前边坡工程中稳定性评价极其重要的一种方法。【1 4 5 j ( 5 ) 引用新学科的理论的评价方法 这类评价方法是随着新的学科和理论的不断发展和完善而逐渐发展起来的， 它的主要特点就是引用了当代新兴的一些学科理论作为判别依据。其具体方法包 括：神经网络法、遗传算法、模糊方法、灰色系统理论、聚类分析法、渐进破坏 法等。【1 6 】 神经网络法 人工神经网络是依据人脑结构的基本发展起来的种信息处理体系或计算 体系。它由输入层、隐含层、输出层组成。神经元是其基本处理单元，神经元之 间有连线强度表达，网络学习的目的就是寻找一组合连接强度。现在用得最为广 第l 章前吉 泛的是b p 网络，但其存在易陷入局部最小、收敛速度慢等缺点。为克服这些缺 点，自适应复合网络等也逐渐被应用到边坡工程中。 遗传算法 遗传算法是一类随机算法，它模仿生物的进化和遗传，从某一初始群体出发， 根据达尔文进化论中的“生存竞争”和“优胜劣汰”原则，借助复制、杂交、变 异等，不断迭代计算，经过若干代的演化后，群体中的最优值逐步逼近最优解， 直至最后达到全局最优。它将问题的解以位串编码形势表不来实现这些操作。它 不受搜索空间的限制性假设的约束( 如连续性、导数存在) ，从一群点丌始搜索， 能从离散的、多极值的、含有噪音的高维问题中以很大的概率找到全局最优解， 其适用于大规模并行计算。基于圆弧滑动面假设，提出一种用遗传算法搜索边坡 最危险滑动面及最小安全系数的方法，减小了工作量。 模糊方法 模糊理论是应用模糊变换原理和最大隶属度原则，综合考虑被评价事物或其 属性的相差因素，进而进行等级评价。边坡性质及其稳定性的界限是不清楚的， 具有模糊性质，故可采用此理论进行研究。 灰色系统理论 灰色系统理论认为，在决定事物的因素中若既有己知的，又有未知的或不确 定的，它们所在系统称为灰色系统。把系统中的一切信息量( 包括随机的) 看作灰 色量，采用特有的方法建立描述狄色量的数学模型。它有3 个基本环节：根据系 统己发生的一组时间序列数据，根据变量多少建成不同的预测模型；估计模型参 数，如按最小二乘法确定；把模型用于预测，并进行评价。利用灰色关联度分析 原理，可在不完全的信息中，通过一定的数据处理，找出它们的关联性，确定边 坡稳定性各影响因素的影响程度，进而利用多因素叠加分析评估边坡的稳定性。 聚类分析法 事物分类有其规律。按照数学观点，类是最佳集合。两个变量能够归为一类， 彼此一定很靠近，或者说他们之间的距离一定最短。运用聚类分析来寻找实例库 中各事实间的关联，可对工程中的相似边坡做出预测。 渐进破坏法 渐进破坏法可以弥补传统的一些方法在分析过程中没有引进材料变形及位 移概念的不足。它在边坡稳定性分析研究中，充分考虑材料的弹性一一塑性软化 特征，引进坡体沿某一假定滑面方向首先发生局部破坏逐渐扩展至贯通形成滑面 的渐进破坏模式，以期获得更为接近实际情况的分析结果。 1 2 3 边坡稳定性风险性评价研究现状 ( 1 ) 国外灾害评价研究现状 成都理t 人学坝i j 学位论文 国外对灾害的研究是以保险业为服务对象的，是在保险和风险性评价基础 上发展起来的。随着社会经济的发展，社会减灾需求不断扩大，不仅保险业需要 掌握灾害风险，其他行业也需要掌握灾害风险，在这种情况下，灾害风险研究蓬 勃并迅速发展【1 7 j 。 2 0 世纪6 0 年代以前，自然灾害研究主要限于灾害机理及预测研究，重点 调查分析灾害形成条件与活动过程【18 1 。 2 0 世纪7 0 年代以后，随着自然灾害破坏损失的急剧增加，促使人类把减 灾工作提到前所未有的高度。一些发达国家在继续深入研究灾害机理的同时，丌 始进行灾害评估工作。 2 0 世纪8 0 年代，对各种自然灾害的研究得到了更加广泛而深切的关注。 1 9 8 9 年，由美国国家科学学院的全国研究理事会( n r c ) 及联邦所属科学和减 灾机制召集，由1 7 位成员组成的国家委员分工协作，制定十年计划。计划把自 然灾害评估列为研究的重点内容，提出以下三方面的深入研究：引起灾害的物理 过程和生物学过程；社会可以调用的减轻自然灾害物理效应的技术能力；人类相 互作用系统的特征及对灾害事件的反应。与此同时继续开展了单项的或者综合的 灾害灾情的评估工作，全国研究理事会地震损失评估专家小组在1 9 8 9 年提交未 来地震的损失评估。 南安普敦大学c b c h a p m a n 在黜s ka n a l y s i sf o rl a r g ep r o j e c t s ：m o d l e s ， m e t h o d sa n dc a s e s 一书中提出了“风险工程 的概念【1 9 】。 c b c h a p m a n 等人提出了综合应急评审与响应技术【2 0 】。 h o w a r d 和m a t h e s o n 提出了影响技术。它是概率估计和决策分析的图形表 现，是将贝叶思条件概率定理应用于图论的成剁2 l j 。 v a nd j i l ( ej j 等人基于g i s 对山区地质灾害进行分析，在数据采集和整理 方面开展了大量工作，建议了一套完整的数据库，并丌发地质灾害分析评价模型 【2 2 】 o 印度r o o r k e e 大学基于多元数据集，引入滑坡危险性系数( l n r f ) 对喜马拉 雅山麓r a m g a n g ac a t c h m e n t 地区进行了滑坡灾害等级分带得到地质灾害危险性 分区副2 3 1 。 国外关于岩土工程的风险研究开始于2 0 世纪8 0 年代初，在w h i t m a n 的论 文中介绍了岩土工程的诸多概念以及在岩土工程风险评价中的应用【2 们。 m o r g e n s t e m 讨论了岩土工程风险的不确定性以及风险管理。l a c a s s e 研究了可靠 性及概率方法在岩土工程中的应用。v i c k 研究了岩土工程实践中存在的风险问 题。 1 9 9 1 年，联合国国际减灾十年( i d n d r ) 科技委员会提出了国际减轻自 然灾害十年的灾害预防、减少、减轻和环境保护纲要方案与目标( p r e e m p t ) ， 在规划的三项事件中的第一项就是进行灾害评估。国际性减灾会议频繁召开： 6 第l 章前言 1 9 8 0 年在美国召丌了“国际灾害预防会议”；1 9 8 4 年在我国台湾召丌了“减轻自 然灾害国际讨论会”；1 9 9 1 年在中国北京召开了“国际地质灾害讨论会”；1 9 9 2 年在加拿大温哥华召丌了“地质技术与自然灾害研讨会”。与此同时还召丌了多 次“国际和认为灾害会议”。 通过国外的文献研究可以看出，目前在地质灾害风险分析这一领域的研究 还不成熟，不同学者对风险的认识角度也不一样，灾害风险研究理论还不完善， 而针对岸坡稳定性引起的灾害风险分析的理论方法更是少见。另外，灾害风险研 究的内容也主要涉及灾害发生概率评价、灾害风险的易损性评价、特定场地风险 计算、确定灾害的可接受风险水平、灾害损失估计以及灾害保险等。因此，今后 在地质灾害风险分析方面的研究不但会更加广泛和加强，而且在灾害研究领域进 行风险管理及风险决策更是今后的发展方向。 ( 2 ) 国内灾害风险分析评价研究现状 2 0 世纪8 0 年代以后，随着灾害对社会经济影响的同益严重和国际灾害研 究的迅速发展，我国灾害评估开始兴起，并蓬勃发展；虽然至今尚未形成独立的 科学体系，但许多内容达到国际领先水平，取得的成果不但有力地支持了我国的 减灾事业，而且推动了世界灾害研究水平的提高。 我国比较系统深入的灾害评估当属地震灾害。其代表性的工作成果首先是 由原国家地震局先后完成的三代中国地震烈度区域图及使用规划。改图在对 全国区域地震危险性评价基础上，确定了不同地区一般场地条件下在未来一定期 限内可能遭遇超越概率维1 0 的烈度值，即地震基本烈度。与此同时，国家地 震局先后进行了中国地震灾害损失预测研究、未来地震损失评估方法等研究。 黄崇福，史培军用模糊集方法建立了城市地震灾害风险评价的数学模型， 研究了确定模糊概率u 2 的途径，并提供了成灾程度可能分枷的方法。王中宇等 研究了中国经济系统地震易损性分析问题。陈颖、冯志译、以及苗崇刚等研究了 地震灾害的各种预测方法。【2 4 珊l 国内对其他一些灾害也丌展了不同程度的灾害评估研究。水利、农田、农 业、气象等部门和一些专家分别对一些区域性洪水灾害、森林灾害、台风灾害及 地质灾害进行了风险分析或灾情预测评估，编制了风险图，提出了灾情评估或风 险评价的方法和技术1 2 引。虽然这些工作还比较肤浅、零散，但对知道行业减灾， 提高灾害风险管理水平发挥一定作用。 近几年来地质灾害研究领域，j x l 险评价也丌始兴起。2 0 世界8 0 年代以前， 地质灾害研究主要局限于对灾害分布规律、形成机理、趋势预测等方面的分析， 基本依附于水文地质、工程地质勘查和研究工作。8 0 年代以后，地质灾害研究 开始突破传统的研究模式，研究理论不断提高，研究内容同益丰富，迅速向新的 独立科学发展，随之灾害风险评价开始起步。 上世纪9 0 年代初，针对长江三峡库区库岸稳定性问题展开的专用性调查和 成都理t 人学硕i ：学位论义 评价，研究者在细致的野外调查基础上，运用多种数学模型进行了库区岸坡稳定 性分区制图【3 0 j 1 3 。 刘汉超、陈明东等人针对金沙江向家坝水电站库区运用专家打分等多种方 法进行了岸坡危险性分区制图【32 | 。赵强等人在对铜川市区斜坡稳定性进行评价 制图时，较好地运用了信息量化【3 引。柴贺军等人结合岷江实例，对滑坡堵江危险 性评价与预测进行了系统研究【3 4 。 自1 9 9 7 年，以成都理工大学为代表的科研院所积极倡导在区域地质环境评 价与地质灾害预测领域全面引入g i s 技术，并基于g i s 丌发了“地质灾害区域 评价与预测的g i s 系统( g h g i s ) 刘希林根据大量调查统计资料，提出了判断泥石流危险程度和评估泥石流 泛滥堆积范围的方法。胡瑞林将计算机技术应用于地质灾害评价，初步提出了地 质灾害评价的计算机模型预测系统与应用方法。罗元华、孟荣、张梁等在借鉴国 外和国内其他经济领域研究成果的基础上，根据环境经济理论，对地质灾害评价 与经济损失分析的理论基础进行了探讨【3 。张业成，张梁在对中国近年地质灾 害分析的基础上，运用层次分析( a h p ) 法评价了中国地质灾害的危险程度，进 行了全国范围内的危险性区划1 3 j 。 于光远在1 9 8 7 年全国灾害经济学讨论会上，对自然灾害经济理论进行了阐 述，提出了建立自然灾害评估系统的总体构想。马宗晋提出了用灾害度表示自然 灾害破坏损失规模的看法。张梁、张业成根据经济环境理论，初步论证了地质灾 害的属性特征和风险评估的经济分析方法。黄宗福等提出了自然灾害风险评价的 模糊体系网【3 9 】【4 0 1 。李永善、罗云、张显东【4 2 】、于庆东【4 3 1 分别对自然灾害经济损 失、防止工程效益等评价方法进行了探讨。 2 0 0 5 年冯文凯、刘汉超等对边坡稳定性灾害危险性评价系统进行了研究， 并采用野外定性评价，h s m r 影响因数综合评判，模糊数学，可拓学方法对公路 岸坡稳定性进行稳定性评价【4 4 1 。 从国内稳定性风险分析的情况看，各领域的风险研究深浅不一，有的刚起 步，有的还未丌展相关工作。由边坡稳定性引起的灾害( 如滑坡、崩塌、库岸再 造灾害等) 危害程度仅次于地震灾害和洪水灾害等多发性灾害，对地震灾害和洪 水灾害已经开展了风险研究，并在实际中得到应用，但对边坡稳定性引起的地质 灾害问题的风险研究还较少，尤其是这方面的风险分析基本没有应用于实践。因 此，积极开展岸坡稳定性风险分析的理论和方法研究将具有非常重要的现实意 义，尤其是随着水电、山区公路、铁路等沿江、河、湖等大型线性工程的建设， 对岸坡稳定性进行风险评价和研究也显得非常迫切。 第l 章前高 1 3 研究思路及技术路线 1 3 1 主要研究内容 针对会沙江上游波罗水电站库区滑坡发育规律及岸坡稳定性风险分析，拟定 如下研究内容。 ( 1 ) 区域地质条件分析 ( 2 ) 库区地质条件研究 ( 3 ) 岸坡地质结构特征研究 ( 4 ) 滑坡发育规律及岸坡变形特征研究 ( 5 ) 岸坡稳定性风险评价 ( 6 ) 工程应用及防治措施建议。 1 3 2 研究思路 在收集前人有关区域地质研究资料基础上，采用现场调研与室内分析相结合 方法，在查明库区地貌特征、地层岩性、地质构造等基础上、对库区区域地质背 景、库区地质条件及岸坡地质结构类型作了分析；从库区滑坡发育特征及形成演 化机制分析入手，着重研究了库区岸坡的变形破坏模式及变形破坏规律；采用野 外定性评价法、影响因素综合评判及模糊数学评判三种方法对库区岸坡稳定性进 行等级进行划分，求出库区岸坡破坏概率。并提出相应的工程措施。 1 3 3 技术路线 本项研究在收集分析区域地质资料及现场调研基础上，对水库区的基本地质 条件作了分析；对库区岸坡地质结构作了分段；根据库区滑坡的发育特征，结合 岸坡地质结构分析，研究了库区岸坡的变形破坏机制及破坏规律，在此基础上采 用野外定性评价、影响要素综合评判、模糊数学评判方法对库区岸坡稳定性及破 坏概率作了计算。具体研究技术路线如图1 2 所示，具体研究内容如下。 ( 1 ) 区域地质背景分析 通过对区域地质条件的分析，系统地认识工程区域地貌及其河谷演化、新构 造活动、区域构造背景及地震活动性。 ( 2 ) 库区地质条件研究 系统查明库区地层岩性、地质构造的发育分布；研究库区河谷地貌特征及地 下水条件等。 ( 3 ) 岸坡地质结构类型及其变形破坏模式研究 在库区基本地质条件研究基础上，对水库区岸坡地质结构类型进行分类，并结 合库区岸坡的变形破坏特征，分析不同结构类型岸坡的变形破坏模式。 9 成都理t 人学坝i j 学位论义 图1 - 2 论文研究思路 ( 4 ) 斜坡变形破坏特征及规律研究 在库区岸坡变形破坏迹象及滑坡发育分布特征调查基础上，结合岸坡地质结构 类型及库区基本地质条件，对库区岸坡的破坏规律进行分析。 ( 5 ) 岸坡稳定性风险分段评价 在岸坡变形破坏规律分析及典型滑坡稳定性评价基础上，采用野外定性评价、 影响要素综合评价、模糊数学评判方法对库区岸坡稳定性作出评价。 1 0 第2 章 水库区地质背景条件 第2 章水库区地质背景条件 2 1 区域地质条件 2 1 1 地层岩性 区内地层除寒武系、志留系、震旦系外从元古界到第四系均有不同程度的发 育( 表2 1 ) 。 表2 1 区域地层简表 年代地层岩地层 岩性特征 界系统组代i ，厚度( m ) 冲积( q “) 、_ j 积( q ”7 ) 、坡积( q 洲) 、 新生 崩积( q 洲) 、残积( q 。7 ) 、冰碛( q 松散堆积 新 第p q界 ) 、滑坡( q 洲) 、泥石流( q 1 等 生 系堆积物 更新 冲积( q “) 、洪积( q ) 、残积( q “) 、 界 松散堆积一半同结 统 冰碛( q ) 等堆积物 下第 始新 系 统 然小组e 2 r 2 6