鹤峰场镇滑坡变形对库水位变动的响应及滑坡演化机理研究

三峡水库周期性库水位涨落是引起长江沿岸滑坡变形失稳的主要因素之一。以三峡库区典型堆积层滑坡——鹤峰场镇滑坡为例,重点分析该滑坡变形对库水位变动的响应特征,结果表明鹤峰场镇滑坡发生明显变形对应水位下降阶段;结合滑体地质环境条件,研究了不同水位条件下滑坡的演化特征,与变形监测数据基本一致,验证了数值模拟应用滑坡演化分析的可行性及有效性,该研究为滑坡的有效预测预报奠定了重要基础。     

基于COMSOL的不同库水位条件下土石坝坝坡稳定性分析

由库水位变化引起的渗透破坏是造成土石坝失稳的主要原因之一,坝体滑坡极易诱发地质灾害,严重威胁人类生命财产安全。针对库水位上升对土石坝坝体滑坡的影响,以某均质土坝为研究背景,借助COMSOL Multiphysics数值软件研究坝坡临界失稳状态下的塑性区和水平位移变化,基于有限元强度折减法分析正常蓄水位、设计洪水位和校核洪水位3种工况下的坝坡稳定性。结果表明：随着库水位上升,土石坝内部浸润线位置提高,坝体的最大塑性应变和水平位移呈线性增大趋势,且最大值均出现在坝脚位置。坝脚处塑性区随折减系数SRF的增大逐渐向坝顶贯通,坝坡变形行为以剪切滑移为主。3种工况下稳定安全系数FOS分别为1.894、1.855和1.831,坝体稳定性不断降低,但均高于临界最小安全系数。     

基于ABAQUS土坡降雨入渗应力应变及稳定性研究

降雨会影响土体的力学参数,通过ABAQUS对雨水入渗的瞬态渗流对土坡应力、应变的影响进行研究,以一理想边坡作为案例进行建模与计算,不考虑降雨积水的影响,认为静水压力随深度线性增加,建立CPE4P网格进行计算.后处理中,对其渗透率、孔压、横纵向位移、偏应力、塑性应变以及应力路径等作了分析,得出一系列降雨入渗作用下应力、应变及稳定性的相关结论.     

降雨条件下岩体边坡稳定性数值模拟与分析

根据某高速公路岩体边坡的实际情况和基本资料,选定典型边坡,建立降雨入渗条件下该边坡非稳定饱和一非饱和渗流分析的有限元模型,分析在汛期暴雨和平均降雨两种工况下边坡内的地下水渗流场及其变化规律,确定地下水荷载。进一步模拟边坡分级开挖、支护过程,计算分析各阶段边坡应力变形规律和位移变化,以及在2种工况下的边坡稳定性。结果表明,降雨后的最小安全系数比降雨前有所减小,局部安全系数小于1．0,有滑坡危险;锚索支护后降雨的最小安全系数比支护前要大,较小安全系数的分布范围有一定的减小,安全系数提高幅度较大,能满足稳定性要求。该结果不仅可以为工程施工提供科学的理论依据,而且对边坡加固措施以及滑坡的预测预报也具有重要的指导作用。     

考虑土体结构性的库岸滑坡成因机制和力学特征分析

滑坡的成因机制和力学特征是指导滑坡防治策略的重要依据,在当前库岸滑坡仿真模拟中存在滑带土强度弱化假设不能反映土体的结构性损伤特征及未考虑变形参数同步弱化的问题,因而揭示的滑坡成因机制和力学特征失真。提出以应力水平代替塑性剪应变表征结构性损伤程度构建新的强度折减法,基于此分析了不同类型滑坡的渐进破坏过程、应力位移特征及稳定性衰减规律,揭示不同类型滑坡的成因机制,所得主要结论有:(1)推移式滑坡中部首先发生滑移导致上部土体失去支撑随之滑移并与之一起挤压下部土体,使下部土体剪切力增大明显进而产生较大剪切变形,最终形成整体剪切破坏面;因而推移式滑坡的主滑段在中部,牵引段在滑坡上部,抗滑段在滑坡下部;(2)牵引式滑坡中下部抗剪力不足以平衡剪切力率先滑移,使临近土体失去支撑抗滑力降低随之滑移,并依次迅速引发滑坡的"多米诺骨牌"式破坏,因而牵引式滑坡的主滑段在中下部,其上土体均为牵引段,其破坏面为剪切-拉剪-张拉复合型破坏面;(3)当发生一定剪切变形后,牵引式滑坡位移增长迅速并呈不可控态势,并由稳定迅速降低至失稳状态;而推移式滑坡则在发生较大剪切变形后长时间处于欠稳定状态,破坏前有较长的缓冲时间;(4)从灾害防治角度,推移式滑坡应注重"强腰",牵引式滑坡应注重"固脚"。     

锦屏一级水电站左岸边坡蓄水变形响应研究

锦屏一级水电站左岸大型人工开挖边坡的变形和稳定性直接关系到水电站蓄水期和运行期的正常运行。而为了研究左岸边坡蓄水后的变形响应特征,通过对左岸边坡前期丰富的地质资料的分析将其分为3个不同的变形区域,再结合库水位历时曲线对各区域监测点的变形数据进行整理和分析。研究结果表明左岸边坡的持续变形与库水位有着较强的相关性,但是不同变形区域有着各自的特征。高位倾倒变形区主要是以沉降变形和横河向的位移为主倾倒变形受坡体自身的岩体组成、岩体结构和表生构造所控制。蓄水以后下部岩体和结构面的劣化导致变形保持稳定增长。断层f5、f8残留变形区主要受2条断层和岩体开挖卸荷作用的影响。蓄水以后受库水浮托力和水平推力的影响较大,蓄水水位1 880 m附近的点受蓄水影响出现小幅度的上抬。拱肩槽上游开挖边坡变形区主要受岩体开挖卸荷作用以及F42-9断层、煌斑岩脉所控制,在蓄水以后低高程的点和二区监测点一样受库水浮托力和水平推力的影响较大,其余更高高程的点仍然以沉降为主,总位移的方向指向上游,并且库水位历时曲线与变形曲线呈现出峰—谷对应的特征。目前各区域监测点的变形虽然速率不大但仍未收敛,需要持续的监测与关注以及进一步的研究。     

金沙江白鹤滩水电站左岸雾化区边坡稳定性分析

为研究泄洪雾化雨对白鹤滩水电站左岸边坡稳定性的影响,通过分析坝址区工程地质条件,确定了左岸雾化区边坡稳定性的计算条件,基于一次典型泄洪雾化降雨过程的三维饱和非饱和渗流有限元计算成果,考虑暂态饱和区的渗透荷载、非饱和区的负孔隙水压力及结构面遇水软化降低其抗剪强度等,采用FLAC3D软件对左岸边坡在不同时刻的横河向位移、应力、剪切应变率及塑性区进行计算.通过与天然状态比较分析可知,降雨入渗将显著抬高坡面浅部的压力水头,在坡脚处会出现大范围的暂态饱和区,坡体变形、应力、剪切应变率的量值均有显著提高,降雨入渗还可能诱发坡体深层滑动破坏,致使坡体局部稳定性恶化.     

基坑提前排水围堰渗流稳定及排水策略研究

围堰渗流及边坡稳定关系到围堰自身稳定以及基坑能否及时形成干地施工条件,极大影响到主体建筑物的工期。依托于澜沧江TB水电站围堰施工与基坑排水工作,对围堰防渗墙各施工阶段基坑水位骤降条件下的堰体渗流稳定与边坡稳定性进行了研究。结果表明：随着防渗墙的施工逐步完成,围堰体浸润线的再次稳定用时逐步减小,且基坑内外水位差更大的条件下浸润线稳定用时更长;在围堰防渗墙处于一期槽施工完成二期槽泥浆固壁条件下,若能控制基坑单次水位骤降不超过0.9 m,则堰体边坡能保持稳定,此时可允许基坑提前排水。在此基础上,对TB水电站基坑提前排水策略及方案进行了研究。研究结果可为类似工程提供参考。     

长期干旱条件下不同坡度松散堆积体的降雨影响研究

针对近年来我国西南出现的大范围长期干旱-强降雨的现象,考虑长期干旱造成的松散堆积体表层裂缝发育,基于饱和-非饱和渗流理论,通过有限元方法,利用Geo-studio软件中的seep/w模块对降雨入渗过程进行模拟,然后基于暂态渗流场利用slope/w模块进行边坡稳定性分析,研究了坡体在一定表层裂缝发育情况、降雨强度等因素下不同边坡坡比(1∶1、1∶1.2、1∶1.4)对松散堆积体边坡稳定性的影响。结果表明:边坡坡比越大,降雨对其稳定性影响越大,对其稳定性越不利,其计算过程中及最终最小安全系数降幅均越小。针对长期干旱-强降雨条件下的松散堆积体边坡,提出了相应的应对措施,可为此类条件下的边坡设计提供参考。     

白龙江碧口水电站孟家干沟滑坡形成机制及其稳定性分析

孟家干沟滑坡为岩质边坡,前缘变形严重,坡体表面存在大量变形迹象。论文在详细调查研究滑坡形成的地质环境条件、滑坡基本特征的基础上,分析评价了该滑坡的形成机制;通过数值模拟分析了坡脚开挖对边坡稳定性的影响;并利用极限平衡法评价了多种工况下稳定性。结果表明,该滑坡在天然条件下已处于欠稳定状态,在暴雨或地震条件下,可能会发生局部失稳。     

非稳定渗流下非饱和土体水力梯度的时变分析

为了研究非稳定渗流对坝体非饱和土体水力梯度的动态变化影响,考虑土体基质吸力与体积含水量的变化关系,建立了非饱和土体的渗流运动微分方程.采用SEEP/W软件对均质土坝在水位降落和上升等工况下的瞬时渗流场进行数值模拟,分析坝体上游侧、下游侧等不同深度的水力梯度变化值,以探寻坝体不同部位水力梯度在整个渗流历时内的动态变化规律及其可能发生渗透破坏的主要时间段.数值模拟结果表明:上游侧坝体底部水力梯度会在骤降历时的60%~70%时间段内出现高出稳定渗流期36.4倍的峰值,是最易引发渗流破坏的时间段;坝体上游侧水位变动区土体的水力梯度在上升历时的25%~50%时间段内增加较慢,在50%时间段后迅速增加,增加幅度达30~50倍,水位上升历时的50%时间段之后是其发生水力渗透破坏的主要时间段;水位升降对坝体下游侧土体水力梯度的影响甚微.计算结果可为大坝的调洪运行管理提供可参考的决策依据.     

加宽堤防渗流与变形特征数值分析

为了解堤防加宽后渗流和变形特性,以典型加宽堤防为例,将黏性土和砂性土分别作为旧堤和新填筑堤身的材料类型,运用数值分析软件对常水位作用下的加宽堤防进行渗流和变形数值计算。结果表明,新旧堤身交界面处含水率等值线不连续,总水头等值线被交界面所排斥,含水率和总水头出现急剧降低;渗透坡降在交界面处和加宽堤防坡脚处出现显著变化;交界面处含水率、总水头和渗透坡降的变化率随着堤身高度的增加而增加;堤身最大沉降出现在新堤堤肩处,沉降量与临水侧水位高度有关系,堤基的竖向变形呈马鞍形,加宽堤防的横向变形呈现出旧堤和新堤分别向外侧移动的趋势。渗流场的变化是在河流水渗流作用下,由于加宽堤防新、旧填料性质差异所造成的;变形是在新填堤防的自重作用下,渗流场影响应力场而造成的。     

渗灌用黏土基微孔陶瓷灌水器入渗性能研究

针对3种孔径相同开口孔隙率和渗流面积不同的黏土基微孔陶瓷灌水器,进行了水力性能和土壤入渗试验研究。结果表明,相同条件下微孔陶瓷开口孔隙率和渗流面积越大,灌水器渗流量越大;灌水器入渗性能受灌水时间、土壤类型和进口压力的影响。随着灌水时间延长土壤含水率增加,入渗速率减小;在无压条件下,黄绵土入渗速率较砂土大,随着进口压力增大,砂土入渗速率大于黄绵土入渗速率;同时随着进口压力增大灌水器入渗速率增大且稳定时间缩短。     

库水位升降对某均质土坝坝坡稳定

利用非饱和非稳定渗流理论,计算了某均质土坝在库水位升降条件下的渗流场。设计了从0m开始蓄水到45m正常蓄水水位的计算工况,水位上升速度分别为2m/d和1m/d;从45m正常蓄水水位分别以速度4m/d、2m/d和1m/d下降到5m最低水位的泄水条件下的计算工况。在此基础上,分析了各工况下最不利的库水位上升下游面、库水位下降上游面坝坡的稳定性,考察了滑动面几何特性的时空演化规律和安全系数随水位升降速度的变化,为调水管理提供了参考。     

非稳定渗流作用下土石坝边坡稳定

在对库水位回落条件下土石坝非稳定饱和—非饱和渗流场进行有限元分析的基础上,考虑非饱和土强度、土体密度都随含水量变化的关系及渗透力作用,利用强度折减有限元技术研究了水位降落过程中边坡稳定性的变化规律及渗透系数对边坡稳定的影响。研究成果为土石坝的设计运行、除险加固提供了参考。     

强降雨条件下坝肩边坡抗滑稳定性分析

基于饱和-非饱和渗流理论和非饱和土强度理论,建立降雨条件下边坡稳定性分析有限元数值模拟模型,研究考虑强降雨条件下渗流场变化导致饱和区渗透力变化而影响边坡稳定性的强度折减分析法。将此方法应用于广东省乐昌峡左岸坝肩边坡,进行降雨过程边坡渗流变化情况及稳定性变化分析。分析结果表明：在强降雨条件下,地表水入渗将直接导致非饱和区范围缩小、压力水头升高及局部暂态饱和区出现;考虑饱和区渗透力变化的影响,降雨入渗时边坡稳定性将会下降,但由于边坡开挖使得坡角较为平坦,而且上层强风化层的渗透系数较低,故此时边坡仍然处于稳定状态。     

穿越岩溶地区隧洞施工开挖防渗措施研究

穿越岩溶地区隧洞在施工开挖期极易遭遇涌水突泥现象,如何选择合适的防渗措施减少隧洞渗流量一直是热点问题。依托某引调水工程,建立岩溶地区复杂地层三维有限元模型,重点考虑洞顶回填混凝土、洞周注浆圈、混凝土防渗墙3种防渗措施,研究了隧洞开挖过程中孔隙水压力及隧洞渗流量的变化规律,分析了防渗墙和注浆圈渗透系数对渗流特征的影响。结果表明：在本工程中,混凝土防渗墙对隧洞孔隙水压力分布的影响非常大,防渗墙之间水位降低程度明显,而洞周注浆圈对隧洞渗流量的影响最大,施工时要保证注浆圈的质量;孔隙水压力随着与隧洞中心水平距离增加而增加,随着与隧洞中心竖直距离增加呈现先增大后减小的变化趋势;随着注浆圈或防渗墙渗透系数增加,注浆圈或防渗墙区域内的孔压增长速率逐渐降低,隧洞渗流量不断增大。     

滑坡诱发的大坝漫坝概率分析

库岸失稳引起的滑坡是导致水库漫坝的重要原因之一。由于造成滑坡的各因素在时间空间上存在变异性,所以是否滑坡具有一定随机性。以某电站的潜在滑坡区域为实例,运用蒙特卡洛法对该区域边坡稳定性进行随机模拟,选择对边坡稳定性影响最大的抗滑强度指标作为随机变量,对每一组随机值通过遗传算法搜索最危险滑面,并计算稳定性差的滑面发生滑动后在坝址处引起的涌浪高度。计算结果表明,该潜在滑坡区域发生滑坡的概率为2.95%;在水库水位为校核洪水位时,滑坡发生的条件下漫坝的概率为2.59%;因而在校核洪水位下,滑坡诱发漫坝的概率为0.076 4%。这一结论可为安全评价和安全保障措施的设计提供依据。     

农田水位调控对稻田土壤温度的影响

在蒸渗测坑内进行了水稻各生育阶段的水位调控试验,根据实测资料研究不同水位调控对土壤温度变化特征的影响。研究结果表明:农田水位调控对表层土影响差异较大,受旱处理与其他处理相比,日最高土温与土壤温度变化幅度均有较大幅度提高,淹水处理日平均土温比对照处理稍有提高;各处理土壤温度变化幅度和日平均土温大致沿深度递减,且变化规律受到控水水位和气温的影响;控水后,淹水处理日变幅减小,最高土温出现时刻滞后;受旱处理日变幅升高,最高土温出现时刻提前。     

浪河水库心墙堆石坝应力变形分析

采用非线性有限元法,应用邓肯E-B模型对浪河水库粘土心墙堆石坝进行了应力变形分析。计算模拟了大坝未蓄水时、蓄水后及水位突降过程,得出各个时期的坝体最大断面上各部分的位移和应力分布。计算结果表明,在上游坝坡处堆石部分有滑坡的可能性,并采用刚体极限平衡法给与校核,计算结果与实测规律一致。对于坝体渗流稳定也做了相应的计算分析,并对坝体安全稳定作出了相应的评价。通过分析得知坝体裂缝主要是坝体产生不均匀变形所致。分析结果为坝体加固措施的设计及实施提供了必要的参考。