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。     

考虑抗剪强度参数劣化的水库岸坡稳定性分析

在水库正常运行过程中,库岸边坡岩土体物理力学特性不可避免的存在劣化的趋势,对应岸坡的整体稳定性也将逐渐降低。基于此,选取三峡库区典型岸坡,考虑水库运行过程中岸坡岩土体的劣化效应,对水库岸坡在降雨、库水位升降工况下的稳定性进行了计算分析。结果表明:(1)单纯考虑岸坡岩土体抗剪强度参数劣化时,当劣化比例达到30%左右时,岸坡达到临界破坏状态;(2)如果在抗剪强度参数劣化过程中考虑降雨作用,当劣化比例达到15%左右,在100 mm/d的极端暴雨情况下岸坡将达到临界破坏状态;(3)如果在抗剪强度参数劣化过程中考虑库水位上升或者下降作用,当劣化比例为15%~20%时,大于1 m/d的库水位升、降速率很可能导致岸坡达到临界破坏状态。因此,在岸坡地质灾害防治中,一方面,要考虑岸坡岩土体抗剪强度参数的实际劣化效应;另一方面,在水库运行过程中要合理的调整库水位运行调度方案。相关研究成果可为岸坡长期稳定分析评价提供较好参考。     

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。     

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。     

库水位上升对千将坪滑坡的影响研究

水库蓄水和暴雨是导致千将坪滑坡的主要因素。根据三峡水库一期蓄水方案和库区暴雨情况，利用有限元模拟库水位在90-135m波动和降雨时千将坪滑坡的暂态渗流场，将计算得到的暂态孔隙水压力分布用于滑坡的极限平衡分析，得出边坡稳定系数与库水位上升的关系。研究表明：水库蓄水特别是蓄水初期对边坡稳定性有很大的影响。     

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。     

水对某库岸边坡稳定性的影响分析

针对某水电站库岸边坡，分析了地质条件，采用ADINA软件建立了有限元二维模型，用强度折减法对比分析了该边坡在自重，蓄水，降雨入渗及水位骤降的情况下的位移、应力、塑性区及安全系数的变化，判断分析了该边坡在以上各工况下的稳定性，对比分析了库水位变化及降雨情况下水的作用对边坡稳定性的不利影响。     

碎石土边坡破坏机理的敏感性分析

在碎石土类边坡中常常发育稳定的地下水管网排泄系统,它们对控制地下水水位上升,保持边坡稳定十分重要。以官家滑坡为例,通过对滑坡稳定性系数有关的各因素敏感性分析,发现地下水是影响边坡变形破坏以及复发破坏的最主要因素。当坡脚开挖或坡体堆载时,会破坏管道状地下水排泄系统,降雨入渗导致地下水水位升高,从而引起坡体内孔隙压力比、水头高度和水力坡度增大,使潜在滑面上的孔隙水压升高,影响碎石土边坡的稳定性;同时,地下水位的升高降低了土体的内摩擦角,而因素敏感性分析发现,内摩擦角对边坡失稳具有极其重要的影响。在官家滑坡的后期治理中,治水作为主要工程措施的理念已经得到很好的贯彻,效果十分明显。     

水位下降对某悬索桥桥基边坡稳定性影响分析

悬索桥桥基边坡由锚碇和桥墩构成复杂的的结构体系,其变形特点与天然边坡有很大区别。为深入研究水位下降对桥基边坡稳定性的影响,以某拟建悬索桥桥基边坡为例,采用有限元强度折减法计算了锚碇与桥墩耦合作用下水位下降不同高度边坡的位移、塑性点和安全系数变化规律。结果表明:随着河道水位逐渐下降,边坡发生主要水平位移的部位也随之下移,锚碇附近岩体位移受降水前期影响大;坡体内部塑性点主要分布在锚碇附近,分布范围随水位降低先增加后减少并最终趋于稳定;边坡安全系数随水位的下降先减小后增加,水位下降40 m后安全系数稳定在1.28;通过分析桥基边坡潜在滑裂面,确定了锚碇受拉是桥基边坡稳定性大小的控制性因素。计算成果可为大桥修建过程中边坡的稳定性评估提供参考。     

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。     

极端灾害天气下临河岩质边坡的倾覆稳定性分析

基于改进的水压分布假设,建立了临河岩质边坡在冻胀作用、静水压力和流水淘蚀等多因素影响下失稳的概化理论模型,并利用极限平衡理论推导出了极端天气下临河岩质边坡倾覆稳定性的无量纲表达式。重点分析了各影响因素对边坡倾覆稳定性的影响,绘制了饱水岩质边坡倾覆稳定性系数与坡高、坡角、临河水位以及水平淘蚀距离之间的关系图;同时分析了非饱水状态下边坡的倾覆稳定性系数与各影响因素的关系。算例分析表明:在极端天气的影响下,出溜缝未堵塞边坡的倾覆稳定性发生了很大的变化,其随着临河水位的升高先减小后增大,随淘蚀距离的增加而减低,随坡角、坡高的增加而增加,当坡高较低时,随冻深的增加而减低,当坡高较高时,随冻深的增加而增大。     

某高速公路花岗岩边坡稳定性评价及防护措施研究

花岗岩在我国分布广泛,完整新鲜的花岗岩具有良好的工程地质特性,但受到侵蚀、剥蚀、风化等作用的花岗岩体物理力学性质急剧降低,又会成为工程建设中较难处理的岩石之一。公路建设过程中,风化花岗岩边坡较为普遍。由于这类边坡的特殊岩体性质,在一定条件下容易发生失稳,对公路施工和运营都会造成严重危害。因此,研究这类边坡的变形破坏机制和失稳模式,对边坡的开挖和防治具有重要意义。文章通过对某高速公路一风化花岗岩边坡的现场工程地质勘察,在边坡岩体结构特征、变形破坏机制及失稳模式分析的基础上对边坡的整体稳定性做出了评价,进而对边坡开挖和防护提出有效建议,同时也可为同类风化花岗岩边坡的设计、施工提供理论上的参考。     

强度折减有限元法中边坡失稳的塑性区判据及其应用

将抗剪强度折减法基本概念、弹塑性有限元分析原理与计算结果图形实时显示技术相结合,提出了以广义塑性应变及塑性开展区作为边坡失稳的评判依据,并与以非线性迭代收敛条件作为失稳评判指标的强度折减有限元方法进行了对比。对于天然垂直边坡的算例数值分析表明,采用广义塑性应变与塑性开展区作为失稳判据可以比较准确地预测边坡潜在破坏面的形状与位置及相应的稳定安全系数,验证了这种失稳判据的合理性。对开挖边坡和开挖支护边坡的实例计算结果表明本文方法对于复杂的边坡稳定性分析是实用的。     

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。     

微型群桩预支护高陡边坡模型试验研究

山区房建工程中常通过开挖边坡拓展用地空间,对于存在潜在滑动面的高边坡进行削坡处理会降低坡体安全系数,诱发滑坡灾害,造成财产与人员损失。开展微型群桩支护高边坡的物理模型试验,研究微型群桩在高陡边坡支护中的受力变形状态。试验结果表明:钢管微型群桩对高陡边坡的支护效果较好,未支护时坡体在削坡完成后沿预设滑面滑动破坏,采用微型群桩支护后削坡过程高边坡变形被有效抑制,坡体由不稳定状态提高至安全系数1.5。三排桩的受力分布规律相近,抗滑段土压力成倒三角分布,滑面以上20cm土体推力最为集中。由于第一排桩间无法形成有效土拱作用,第二排桩体受力明显,一至三排桩抗滑段的受力分配比例约为1.3∶2∶1。试验结果为山区高边坡的预支护设计提供了参考。     

填方边坡碎石填土配比优化研究

在我国黄土丘陵地区,每年因为高填方边坡失稳而造成的人员伤亡和财产损失数不胜数,有必要从高填方边坡的填料入手,开展高填方边坡失稳问题研究。以陕西某高填方边坡为例,将高填方边坡的碎石填料作为主要研究控制对象,取其边坡正在填筑的碎石填料,通过诸多室内试验测定物理力学参数、渗透性等,并借助FLAC 3D数值模拟计算其稳定性,先确定最优土石比,再确定在最优土石比下的优选级配。择优选择的级配相比之前的填料,力学性能更好,强度更高,隔水效果控制更明显,坡体的整体稳定性加强。从填方填料入手,能有效降低因回填材料不合理而引发的边坡失稳。     

红吉水库诱发地震分析研究

在国内外水库诱震研究成果的基础上,结合红吉水库地震、天然应力场状态、地震活动性和水库运行条件等实际资料,采用概率统计法和模糊评判法,初步判定红吉水库具有小概率的诱发地震危险性,库区附近的北北东向和北北西向断裂是可能的发震位置,最大可能诱发的地震震级为4级.     

基于BOTDA的削坡作用下边坡破坏过程模型试验研究∗

在众多诱发滑坡的因素中,人工削坡引发的边坡失稳现象十分普遍。采用布里渊光时域分析技术(以下简称BOTDA 技术),通过模型试验和数值模拟分析,对削坡作用下的边坡变形机理及其演化过程进行了研究。由于传感光缆与土体之间的耦合性直接影响着监测结果的准确性,首先通过不同围压作用下的拉拔试验,掌握了传感光缆与土体耦合变形关系。然后,设计了坡顶加载试验模型,通过在水平向和竖直向植入传感光缆,实现对边坡模型在削坡作用下土体内部变形场的分布式监测。试验结果表明:水平和竖直向传感光缆监测到的应变异常区域与潜在滑动面位置相吻合,并被数值模拟所证实;在 BOTDA 监测数据的基础上提出了边坡模型水平特征最大应变值与安全系数之间的经验公式,对削坡作用下的边坡稳定性状态进行了评价,进而可对边坡失稳做出预警。     

藏东南妥坝3^#堆积体滑坡特征及稳定性分析

近年来西部公路建设突飞猛进,而公路沿线滑坡灾害也频繁发生,因此有必要对其深入研究并进行相应的工程治理.基于藏东南妥坝3#滑坡的现场勘察、测试及室内试验,通过工程地质分析、有限元强度折减、敏感性分析、模拟开挖等多种方法,对该滑坡各种特征、成因及其稳定性因素进行了综合研究.结果表明:该滑坡体物质为多层堆积碎石土,滑带位于相对软弱的角砾土或粘性土含量较大的碎石土中;其运动特征为间隙性的牵引式低速滑动;滑带土抗剪强度参数、地下水位、坡脚开挖等是影响滑坡稳定安全的敏感因素;区域构造、地形及地层特征是滑坡发生的环境因素.滑坡成因为:坡脚开挖、河流侧蚀使临空面增大,改变了滑坡体的边界及荷载状态,坡体前缘应力集中,使边坡在重力的作用下失稳滑移,牵动坡体后部移动.高强度降水、季节性冻土融化造成坡体内地下水富集,含水范围扩大,地下水位抬升,增加了滑体的重量,软化滑带土层,降低了滑动面(带)的抗滑力,加剧了滑坡的形成和解体.     

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。