库水位变化对库岸边坡稳定性影响研究

水库、河流等水位的变化对土石坝及边坡的稳定性有着重要的影响。水位上升时,边坡浸水部分的土体由于浸泡作用导致抗剪强度下降,从而可能诱发边坡失稳;水位下降时,由于坡体内孔隙水来不及排出而使坡体水位高于库水位,使潜在滑动面的抗滑能力降低,也可能诱发边坡失稳。分析了库水位变化引起库岸边坡失稳的原因及破坏形式,并以某水电工程库岸边坡作为工程实例,研究探讨该边坡在开挖前与开挖后水库水位变化过程中的稳定性。结果发现,库岸边坡在库水位上升过程中其稳定性有降低的趋势,而在库水位下降过程中其稳定性有增加的趋势。     

典型岩质顺层岸坡在库水位上升过程中的稳定系数变化特征

水库蓄水运行后,其岸坡水文地质条件较蓄水前发生较大的变化,对岸坡的稳定性造成不利影响,甚至可能引起岸坡失稳。在水库蓄水运行过程发生失稳的岩质滑坡中,岩质顺层岸坡的失稳破坏最为典型,例如意大利瓦依昂水库滑坡、我国湖南柘溪水库的塘岩光滑坡和三峡水库的千将坪滑坡。为了深入研究库水淹没深度对岩质顺层岸坡稳定性的影响,选取典型易滑岩质顺层岸坡为研究对象,建立岩质顺层岸坡概化模型,采用数学和力学理论推导方法,建立概化的岩质顺层岸坡稳定系数与库水淹没岸坡深度之间的数理关系。以千将坪岸坡为例,计算分析了该岸坡的稳定系数在库水位上升过程中的变化。结果表明,该岸坡稳定性系数随着库水淹没岸坡深度的增加而逐渐降低。该研究成果可为其他类似的岩质顺层岸坡在库水位上升过程中的稳定性评价提供参考。     

汉江蜀河水电站库水位对岸坡稳定性的影响分析

汉江蜀河水电站属于Ⅱ等大(2)型水电站,水库的建成、运行可能对岸坡的稳定性造成一定的影响,尤其是水库蓄水后的库水位变化及与库水位变化相关的参数,对岸坡的稳定影响极大,因此弄清楚库水位变化与其相关的参数对岸坡稳定性的影响,是汉江蜀河水电站成功运营必须解决的问题之一。以地质背景为基础,结合具体坡段的岩性、结构特征等,从水库水位公式的建立,到在不同库水位的条件下,运用数值模拟对岸坡稳定性系数和相关参数的变化进行了分析评价。     

降雨强度对泥石流起动影响的模型试验研究

利用自制小比例模型槽,采用可控降雨强度降雨模拟器,进行了人工降雨诱发泥石流的室内模型试验,研究降雨强度对泥石流起动的影响,并确定泥石流起动的临界降雨强度。基于临界降雨强度下泥石流的起动过程,对孔隙水压力和坡体内部含水率的变化规律进行了研究,并与现场试验进行了对比。运用Geodog软件对泥石流形成前坡体的位移场进行了分析,研究坡体破坏规律。研究结果表明,泥石流起动的临界降雨强度范围为43~50 mm/h。泥石流发生前存在一个孔隙水压力增加的过程,在泥石流形成后,孔隙水压力急剧下降。降雨强度影响雨水在坡体内部的渗透,是泥石流起动的主要原因。泥石流起动与坡体含水率和饱和度的变化有关,当坡体饱和度超过80%时,产生整体滑动破坏,并迅速转化为泥石流。     

库水位骤降与桩基作用对高填方岸坡稳定性影响研究∗

针对库水位骤降可能导致高填方岸坡滑坡,从分析岸坡出现滑坡的因素出发,阐释了库水位骤降作用下岸坡土体抗剪强度降低及岸坡下滑推力增大的原因,同时考虑嵌入高填方岸坡的高桩码头桩基结构?岸坡土体相互作用下岸坡稳定性的变化。本文以三峡库区某高填方岸坡高桩码头为例,通过不平衡推力法,求得三种工况下高填方岸坡的稳定系数和剩余下滑推力;并借助ABAQUS有限元软件,在本文工况三的基础上,采用强度折减法分析桩基作用下岸坡稳定性的变化。结果显示：库水位从175 m骤降到145 m,岸坡稳定系数从1.32减小至1.25,且坡脚至填方平台以下约5 m的区域出现较大塑性变形;而在桩基作用下岸坡的稳定系数从1.25增加至2.0,增加了60.0%,桩基间仅小范围出现较小塑性变形。因此,码头桩基对高填方岸坡起着较明显的加固作用。     

降雨入渗条件下内河航道岸坡稳定性分析

降雨入渗是引起内河航道岸坡失稳的重要因素。目前降雨入渗条件下岸坡稳定性数值分析中,关于岸坡竖向剖面的饱和度与孔压分布规律,主要针对不同的雨型分布开展研究,而不同的降雨强度、降雨历时和土体饱和渗透系数也会显著影响饱和度与孔压随深度的分布,从而影响岸坡的稳定性;降雨作用下的许多岸坡失稳现象发生在降雨停止后的某一时刻,目前鲜见针对降雨作用停止后岸坡稳定性变化规律的数值模拟研究;当降雨强度与岸坡土体饱和渗透系数较为接近时,对岸坡的稳定性最为不利,已有研究中没有结合降雨强度考虑土体饱和渗透系数变化对岸坡稳定性的影响。基于此,通过建立ABAQUS有限元数值模型,分析降雨作用对岸坡饱和度、孔隙水压力、位移变形和安全系数的影响。结果表明:降雨入渗会使岸坡浅层土体的饱和度与孔压急剧升高;雨水渗流及基质吸力会使岸坡土体产生变形,强降雨会使浅层土体发生严重塑性破坏;降雨强度一定时,随着降雨时长增加,岸坡稳定性降低,土体渗透系数较小时,岸坡安全系数最小值出现在降雨结束后某一时刻;土体渗透系数对于岸坡稳定性的影响需同降雨强度结合起来考虑。     

降雨诱发顺层岩质及土质滑坡动态预警力学模型

对于降雨诱发的顺层岩质滑坡,当滑坡后缘有裂隙存在时,水通过裂隙渗入坡体内部导致滑带土的软化和抗剪强度减小,同时,由于裂隙水的静水压力以及扬压力的影响,滑坡体稳定性随降雨而动态变化;对于降雨诱发的土质滑坡,坡体的增重和滑面的抗剪强度降低使滑坡体稳定性不断变化。通过考虑岩质滑坡后缘裂隙静水压力、扬压力、滑面软化的动态变化过程以及土质滑坡浸润面高度、软化作用的动态变化过程建立了这两类滑坡的稳定性系数预警模型,并验证了模型在顺层岩质滑坡中的准确性。     

库水升降作用下的类土质岸坡变形与破坏试验分析

三峡库区类土质岸坡广布,受库水位升降、浸泡等影响,其变形与破坏演化过程极为复杂,其防治十分困难。基于3D激光扫描技术,通过对库区水库运行期间类土质岸坡模型试验模拟其变形与破坏,进行分析获得了类土质岸坡变形破坏演化特征:蓄水浸泡软化诱发类土质岸坡变形破坏具有突发性特征,岸坡破坏发生在坡脚低水位有限的30%浸泡区域,且呈现渐进性破坏模式,孔隙水压力曲线变现为相对稳定、波动以及稳定增长3个阶段,此波动是库岸裂纹发育的直观表征;受库水浸泡作用影响使类土质岸坡坡中出现沉降变形位移显著,位移监测显示在高水位线附近监测的位移出现突变,在岸坡后缘形成卸荷裂隙区域显著;试验库水位降落时致坡内形成的渗透流驱动力显著,诱发坡体内坡中位置产生大量平行裂缝,朝坡脚局部发生偏转,孔隙水压力曲线变化分为缓慢降低、快速下降和负孔隙水压力三个阶段,负孔隙水压力阶段是岸坡裂纹快速贯通阶段;再次蓄水浸泡使裂缝横向扩展贯,加剧诱发类土质岸坡坡脚大面积破坏垮塌,有可能形成整体性滑移。为进一步研究类土质岸坡变形破坏模式与防治具有一定借鉴意义。     

黄土高原小流域坡沟系统降雨型滑坡侵蚀特征

通过野外对坡沟系统分峁坡和沟坡采样,及原状土室内干密度测定和不同含水量下抗剪强度力学实验,得到了峁坡和沟坡土壤干密度随高程的变化规律,建立了小流域坡沟系统土体的抗剪强度随含水量的变化规律,为小流域土壤侵蚀定量计算和降雨型滑坡侵蚀预报模型参数的确定提供参考.     

考虑活动状态与破坏概率的岸坡动态危险性评价

传统地质灾害危险性评价方法完全基于地质背景条件,忽略了坡体的活动状态对危险性的影响,无法反映危险性的时变特征。针对上述不足,借鉴系统可靠度思想,提出了岸坡破坏概率案例统计模型,在此基础上,融合监测数据下岸坡破坏概率算法,建立了同时考虑岸坡地质背景与活动状态的动态危险性评价概率模型,成果在三峡库区巫峡段进行了应用验证。结果表明:本模型能够客观反映不同时段内岸坡危险性的周期性变化规律以及岸坡性能退化过程,可为岸坡危险性提供更为精细、客观、定量的评价结果,从而为水库岸坡动态风险管控提供有效的技术支撑。     

滑移孤石稳定性分析及失稳过程研究——以四川省马边县某孤石为例∗

停留在高陡山坡且部分埋入土体的大体积独立崩积物——孤石,在降雨和地震等不良地质情况下会发生失稳破坏并威胁坡脚居民的生命财产安全,独立滑移破坏为孤石的一种主要破坏形式。为了探究独立滑移孤石的滑移力学原理,分析土体物理力学参数对孤石滑移失稳的影响。基于库伦土压力理论,建立上部楔形体土压力计算模型、下部楔形体模型和左右土体模型,使用Mathematics软件分析模型公式中的抗剪强度、黏聚力和滑裂角等对土压力的影响,并使用Flac3D有限差分法分析滑移孤石的失稳过程。结果显示,上部土体所提供的下滑推力随着抗剪强度和黏聚力值的增大而呈减小趋势,下部土体模型能承受的孤石最大推力约19 kN,当孤石推力大于19 kN时,孤石下部土体将以29.22°的滑裂角滑出;下部土体所提供的抗滑力随着抗剪强度和黏聚力的增大而增大,有限差分法模拟得到了孤石以推动表层土体向临空面滑移的方式失稳。孤石周围土体的抗剪强度和黏聚力对孤石稳定性具有控制作用,降雨使抗剪强度和黏聚力降低是孤石滑移失稳的主要原因。     

库水波动条件下滑坡体消落带响应关系研究

以三峡库区四道桥滑坡消落带作为研究对象,建立滑坡体孔隙水压力、水分含量及库水位实时监测系统,依托采集长期连续观测数据,开展库水位变化过程中滑坡体消落带地下水动态响应过程的研究。研究结果表明:库水位升降过程中,坡体内孔隙水压力变化趋势与库水位基本保持一致但相对滞后,上升时响应迅速,两者水位差为0.2 m,下降过程受地下水回流影响滞后时间相对较长,最大水位差为1.5 m,稳定在175 m水位时候库水爬高0.1~0.2 m;水分含量实测曲线很好反映了仪器安装层位岩土体的水分含量的变化规律,其响应规律与孔隙水压力变化规律相结合可较好地分析滑坡体消落带地下水渗流动态过程,其成果为数值模拟提供了可靠的数据支持,同时为类似岩土体构成的滑坡的研究提供借鉴。     

降雨诱发型残坡积土滑坡形成机理分析

以马家村滑坡为例,用有限元方法分析了降雨入渗条件下残坡积土斜坡的暂态非饱和渗流场,用极限平衡方法分析了残坡积土斜坡的渗流稳定性。分析了斜坡结构、临空面、降雨对斜坡变形与稳定性的影响,分析了降雨诱发残坡积土滑坡的过程。降雨诱发残坡积土滑坡的机理为:降雨入渗使残坡积土斜坡中形成软弱带;坡脚开挖使斜坡坡面出现拉张裂隙;降雨使坡面裂隙中充满水,导致斜坡土体饱和,抗剪强度降低,同时产生动水压力,不利于斜坡的稳定;当斜坡的下滑力大于抗滑力时发生滑动。     

降雨入渗对边坡稳定性影响的敏感性分析

研究降雨入渗对滑坡的影响,选择降雨强度、降雨持续时间、坡比、坡高、岩土体渗透系数5个参数,采用灰色系统理论中的灰色关联分析方法,建立灰色关联模型,进行降雨入渗对边坡稳定性影响的敏感性分析。结果表明,降雨强度和降雨持续时间是主要影响因素,降雨强度对边坡稳定性的影响最大最敏感。通过分析,发现进行边坡优化设计和滑坡灾害防治处理时,应对边坡场地周边的降雨强度和降雨持续时间的统计资料予以足够的重视。     

白龙江宝珠寺水库库区塌岸模式研究

通过对宝珠寺水库库区塌岸情况的现场调查及其典型塌岸区的工程地质测绘,查明了其塌岸主要发生在第四系残坡积及古滑坡堆积体库岸的规律;建立了库区塌岸的3种主要模式:冲刷塌岸型,蠕动-张裂变形,牵引式滑移-拉裂错落;重点剖析了各模式典型塌岸段的形成发展过程及机制,计算分析出不同水位下的典型滑坡的稳定性变化规律;统计得出冲刷塌岸后各类岸坡的水上稳定坡角、水下磨蚀坡角;最后,阐明了水库岸坡的地层岩性及地质构造条件是塌岸发生的内因,而水库水位消落时岩体中排水不畅所形成的滞后的动水压力,是使滑坡及土体发生蠕动的外因。     

三峡库区渝巴公路马道子滑坡岸段动态风险评价

水库区公路岸坡属大型线性工程,其灾害评价主要涉及沿线两侧一定宽度范围,总体呈线状或条带状;库水升降及降雨作用,可引起岸坡地下水位的波动,从而导致岸坡稳定性的变化,这一过程是一个动态变化过程;基于以上认识,以三峡库区渝巴公路马道子滑坡段为例,根据线性工程风险评价的特点,采用地下水浸润线简化求解公式,并按照滑坡动态稳定性的理念,对该公路岸坡段的动态风险进行了初步评价,并对治理必要性进行了分析,结果与实际相符。     

三峡库区巴东县谭家坪滑坡防治工程研究

为了对整个滑坡进行系统综合治理,在综合分析滑坡工程地质条件的基础上,对谭家坪滑坡稳定性进行了计算与评价。结果表明,滑坡的稳定性系数较低,安全储备不高,在175 m库水位降至145 m库水位以及175 m库水位与饱和地下水(暴雨)叠加烈度6度地震的状态下,谭家坪滑坡处于临界滑移破坏阶段。因此,应从根本上消除其变形破坏带来的灾害。对谭家坪滑坡而言,治理工程应重点针对滑坡的中部与前缘部位,并考虑库岸再造的影响,既要治理滑坡的整体蠕滑,又要治理浅表层崩滑。依据这个原则,比选了多种防治方法,最后确定采用大截面抗滑桩为主、辅以挡土墙和坡内排水系统的防治方案。施工结果表明,该治理方案经济合理.抗滑效果好。     

间歇型降雨作用下缓倾滑坡稳定性数值模拟

为研究间歇型降雨对缓倾滑坡稳定性的影响,以洛带樱桃沟滑坡为例,通过设置不同的间歇工况对洛带樱桃沟滑坡进行数值模拟,结果表明:非雨季坡体稳定性受间歇型降雨影响显著,且雨停后坡体稳定性恢复能力较弱;雨季同等雨量下,间歇周期越长,坡体越不稳定;长期间歇后的首次降雨对坡体强度弱化影响显著;降雨入渗易在缓倾坡体基岩面上储存,形成暂态地下水位和坡向渗流场,入渗水主要起参数弱化作用,饱和区的渗流推力对坡体安全系数影响较小;随着坡体水位的抬升,坡体安全系数对降雨的敏感性逐渐被削弱;降雨易在缓坡处聚集,形成局部高孔隙水压力区域,增强了坡体的储水能力;缓倾滑坡稳定性系数波动幅度小,在间歇型降雨作用下易发生蠕变滑动。     

黄土钻孔剪切变形与强度特性研究

为揭示黄土钻孔剪切过程的变形和强度特征,在传统钻孔剪切仪上增加法向位移和剪切位移传感器,并采用改进的钻孔剪切仪在典型西安黄土中进行不同深度的钻孔剪切试验,同时在相邻探井内取原状土样进行三轴固结不排水剪切试验和直剪试验(固结快剪、快剪),最后将不同试验方法测得的抗剪强度参数进行对比分析。试验结果表明,法向应力?法向位移关系曲线可通过刺入压密阶段、似弹性变形阶段和塑性变形阶段描述其特征;在首级法向应力下的剪切破坏过程中,剪切应力历经短期弹性、长期弹塑性增大阶段,直至达到相对稳定值;在分级法向应力下的剪切破坏过程中,剪切应力历经从零增大至比例强度的弹性阶段,从比例强度增大至峰值强度的弹塑性阶段和从峰值强度降低至残余强度的屈服破坏阶段;当法向应力控制在似弹性变形阶段范围时,剪切应力与法向应力之间呈良好的线性关系,较好地符合摩尔?库伦强度准则;钻孔剪切试验测得的内摩擦角普遍高于三轴固结不排水剪切试验和直剪试验(固结快剪、快剪)结果,但黏聚力除在浅部地层(10 m 深度范围内)中高于直剪试验(固结快剪、快剪)结果外,均小于三轴固结不排水剪切试验和直剪试验(固结快剪、快剪)结果。     

渗流作用下岩溶陷落柱侧壁突水的临界水压解析解

在陷落柱侧壁突水研究中引入厚壁筒力学模型,将陷落柱侧壁煤柱视为多孔介质,考虑地下水的渗流体积力,应用摩尔库伦强度理论和弹塑性力学模型,推导出煤柱弹塑性状态应力解析式,以及煤柱内塑性区半径与水压力的关系表达式,同时编程试算出陷落柱侧壁突水的临界水压力。在此基础上,分析了煤柱孔隙率、煤柱抗剪强度参数以及煤柱宽度等因素对陷落柱侧壁突水的临界水压力的影响规律。研究结果表明:1煤柱能够承受的临界水压随着煤柱孔隙率的增加而降低,故当煤柱裂隙发育时,不考虑渗流力的结果将偏于安全;2煤柱宽度越大、抗剪强度越高,则临界水压越大,陷落柱侧壁突水的危险性越低;3可通过注入水泥浆液减小煤柱孔隙率和提高煤柱强度来防止陷落柱侧壁突水,同时可减少煤柱的留设宽度,对减少煤炭损失有着重要意义。