随着我国“十三五”西部深度开发战略的实施,修建川藏铁路已列入国家“十三五”发展规划,帕隆藏布流域属于其必经区域。其上冰川发育,冰湖棋布。新构造运动强烈,附近地震活动频繁。以冰碛松散堆积体为主组成的冰碛湖堰塞坝,稳定性一般较差。地震作用可能直接影响冰碛堰塞坝的稳定性,损伤坝体,引起库岸边坡和整体失稳。除此之外,地震也可能直接导致库区水体运动,形成对冰碛堰塞坝的冲击作用,造成坝体溃决;或者引起冰滑坡和冰崩入水产生的水体运动,对冰碛堰塞坝上游坝面产生强烈的冲击,从而造成坝体溃决。因而地震作用下的冰湖溃决,已成为对线路方案起控制作用的特殊环境地质灾害类型。地震动水压力作为危害坝体安全的一个不可忽视的重要因素,以往研究人员主要针对土石坝在地震直接作用下的安全特性展开研究,而对地震或滑坡通过激发库区水体运动进而影响冰碛堰塞坝稳定性的研究还鲜有报道。本文基于大型振动台实验,结合理论模型和数值分析等手段,研究了地震作用下动水压力的特征规律,分析影响动水压力的各个因素,进而揭示冰碛堰塞坝同震溃决的机理。为线路的廊道选择以及重点工程的布设等提供参考。主要进行了如下工作:(1)开展振动台实验,得到小型库湖中2Hz-6Hz正弦波以及卧龙波作用下地震动水压力的分布规律。分析了不同初始水深、地震峰值加速度和频率对最大动水压力的影响。与规范中Westergaard地震动水压力计算公式对比分析,卧龙波作用的动水压力值与Westergaard值接近于一致。说明了现行规范采用Westergaard公式计算真实地震波作用下坝面动水压力的合理性。(2)基于振动台实验,得到水体共振时地震动水压力沿水深呈均匀相等分布,不同于不共振条件下的抛物线形分布;并且动水压力作用幅值和时间都将显著大于Westergaard值。结合弹簧质点模型,提出了水体共振时地震动水压力的计算公式。根据频谱分析和结构共振条件,框定地震主频与水体第一阶自然频率比在0.75~1.25范围内作为水体共振发生的判据。(3)通过构建物理模型实验,研究滑坡大小、入水速度、水深与动水压力的关系,表明冰滑坡作用下动水压力自水面向下逐渐减小的分布规律,并提出了冰滑坡单独作用下动水压力的经验公式。然后,通过设计了在振动台模拟地震过程中加入冰滑坡入水的实验,发现综合动水压力沿水深方向可能呈现出上下大中间小的变化趋势,提出了地震与同震冰滑坡综合作用下最大动水压力的估算方法。(4)通过geo-studio数值模拟,以通麦波为扰动源,分析了不同地震动参数、坝体形态和力学特征以及上游库水深度与坝体超孔隙水压力的关系。结果表明地震超孔隙水压分布大致表现由坝体左右两侧逐渐向坝体中部扩展,最危险潜在滑动面始终穿越了迎水面或背水面侧超孔隙水压偏高的区域。因此,在高烈度地区对于冰碛堰塞坝的防治要强调“固脚强腰”的原则。(5)通过对帕隆藏布流域的冰湖现场调查,以及对收集到的历史资料分析,分别建立了不共振动水压力、共振动水压力以及地震-冰滑坡动水压力三种工况下的整体稳定性计算模型。根据三种工况下的整体稳定性计算模型和我国第五代地震动参数区划图,确定了帕隆藏布流域80个冰碛坝整体稳定性安全系数,并以此给出帕隆藏布流域冰碛湖的危险区划图,可对帕隆藏布流域冰湖溃决危险性进行快速评估。