库区碎石土边坡稳定性及其参数敏感性分析

本文以某库区碎石土岸坡为背景,建立了二维饱和-非饱和边坡渗流及稳定性计算模型。基于极限平衡法,分析库区蓄水-稳定运行-放水全过程以及不同水位升-降速度、碎石土渗透性和抗剪强度下的岸坡稳定性变化规律。结果表明:蓄水阶段,浸润线为"下凹"形,而放水阶段浸润线为"上凸"形。库水位上升或下降,安全系数均出现先减小后增大的变化规律,且水位升、降过程都存在一个最不利水位值。相较于水位上升,水位下降阶段对岸坡稳定性更加不利。稳定运行阶段,安全系数单调减小,但变化幅值不大。适当增加蓄水速度有利于岸坡稳定性,而放水速度越快,不利于岸坡稳定性,且水位骤降时,有产生滑坡的风险。碎石土渗透性越强、抗剪强度越大对岸坡稳定性越有利,内摩擦角对岸坡稳定性的影响程度要大于黏聚力。因此,建议关注最不利水位时的岸坡稳定性,严格控制水位下降速度。所得结论可为库岸边坡稳定性评价及灾害防治提供科学依据。     

三峡库区类土质岸坡破坏机制研究——以巫山县江东寺岸坡为例

2015年6月24日,重庆市巫山县发生江东寺岸坡垮塌事件,造成人员伤亡、财产损失,社会影响较大。针对江东寺类土质岸坡垮塌事件,介绍了岸坡灾情,解译了江东寺滑坡破坏的库水位上升浸泡软化、库水位下降渗流驱动力、降雨入渗劣化等3个诱发机制。结果显示:库水位上升浸泡软化降低了滑体、滑面物理力学参数,在岸坡坡脚形成软化区;库水位下降渗流驱动力增加了顺坡向的下滑力;降雨入渗进一步降低滑体、滑面物理力学参数,增大渗透力和浮托力。3种诱发机制的联合作用是导致江东寺岸坡垮塌的原因。采用PFC2D对江东寺岸坡进行数值模拟发现,库水位上升对类土质土体具有劣化作用;145m水位处的滑坡破坏运动速度最大,达0.59m·s-1,岸坡破坏具有突发性。数值模拟破坏过程与现场监测数据吻合。     

三峡库区类土质岸坡破坏机制研究——以巫山县江东寺岸坡为例

2015年6月24日，重庆市巫山县发生江东寺岸坡垮塌事件，造成人员伤亡、财产损失，社会影响较大。针对江东寺类土质岸坡垮塌事件，介绍了岸坡灾情，解译了江东寺滑坡破坏的库水位上升浸泡软化、库水位下降渗流驱动力、降雨入渗劣化等3个诱发机制。结果显示：库水位上升浸泡软化降低了滑体、滑面物理力学参数，在岸坡坡脚形成软化区；库水位下降渗流驱动力增加了顺坡向的下滑力；降雨入渗进一步降低滑体、滑面物理力学参数，增大渗透力和浮托力。3种诱发机制的联合作用是导致江东寺岸坡垮塌的原因。采用PFC2D对江东寺岸坡进行数值模拟发现，库水位上升对类土质土体具有劣化作用；145 m水位处的滑坡破坏运动速度最大，达0.59 m·s-1，岸坡破坏具有突发性。数值模拟破坏过程与现场监测数据吻合。
     

库水位变化时陡倾软弱顺层岩质滑坡变形机制

研究库水位动态变化时陡倾软弱顺层岩质滑坡的变形机制,为库岸滑坡防治及库水调度提供帮助。以四川省大渡河某水电站开顶滑坡为例,通过野外调查资料、库水位及地面监测数据综合分析,研究滑坡结构及变形破坏特征;建立二维地质模型,利用离散元模拟蓄水前后陡倾顺层岩质滑坡变形响应过程,结合有限元进一步分析库水作用下岸坡稳定性变化规律。研究结果表明,岸坡特殊的地质构造和岩性是控制滑坡产生的主要因素,水库蓄水诱发了滑坡的变形,库水位变化进一步加速了变形进程。当库水位以4.8 m/d、3.84 m/d、1.92 m/d的速率上升时,坡体稳定性呈现先增后减的趋势;当以小于0.5 m/d的速率下降时,岸坡变形不明显,但稳定性急剧降低,极有可能增加变形速率,加剧变形,导致大范围失稳破坏。在水库调度过程中,为避免渗流作用对岸坡稳定性的影响,库水位变化应保持在较小的速率平稳运行。     

不同蓄水速度条件下库区岸坡变形体渗流特征研究

介绍了西藏某水库库区岸坡变形体的工程地质条件,建立了变形体渗流场数值模拟模型,确定了数值模拟计算参数;其次,基于非饱和渗流理论,分析和研究了不同蓄水速度下库区岸坡变形体的渗流场变化特征,得出按4种不同速度蓄水时,水库库区岸坡变形体内部渗流场变化存在明显的时效性和非线性特征,且蓄水速度越大,非线性渗流特征越明显;4种速度蓄水引起的库水位抬升均对靠近库岸浅表层处的局部渗流场影响最大,对岸坡深部基岩处的局部渗流影响基本无影响;4种蓄水速度主要影响库区岸坡变形体内部渗流场的变化过程,对渗流场的始末状态影响不大.     

三峡水库泄水期间类土质岸坡渗流驱动压剪破坏机制研究

基于水库水位降落期间渗流驱动力对类土质岸坡的压剪作用,建立了类土质岸坡渗流驱动压剪力学模型,改进了水库水位降落期间渗流驱动力的计算方法,提出了渗流驱动压剪破坏判据。以三峡水库青石岸坡为例,渗流驱动压剪破坏机制可以解释青石岸坡水位降落期间的破坏现象。此外还探讨了水库水位降落速度、时间以及初始水位高度对渗流驱动力与岸坡稳定性的影响,并得出如下结论:渗流驱动力随水库水位降落速度的增加而非线性增大;渗流驱动力随初始水位高度增加呈现为线性降低的趋势;青石岸坡稳定系数不随水位降落速度、水位降落时间的变化而变化。
     

库水位升降作用下库岸滑坡稳定性研究

为研究库水位升降对库岸滑坡稳定性的影响,以九甸峡库区某滑坡为例,采用GPS对其外部进行变形监测,结合详细的现场调查及水库运营资料,同时针对库水位升降条件下利用Geo-slope分析库岸滑坡的稳定性变化规律.结果表明:库水位100~130 m阶段,库水位快速持续上升及下降将会引起滑体发生滑动;滑体稳定性随库水位下降速度增加而减小,库水位下降速度超过0.3 m/d时,滑体将会发生失稳;库水位上升速率大于0.4 m/d时,将会诱发滑体失稳;库水位连续快速升降也对库岸滑坡稳定性不利,库水位快速升降与滑体滑动存在滞后期.     

三峡水库泄水期间类土质岸坡渗流驱动压剪破坏机制研究

基于水库水位降落期间渗流驱动力对类土质岸坡的压剪作用,建立了类土质岸坡渗流驱动压剪力学模型,改进了水库水位降落期间渗流驱动力的计算方法,提出了渗流驱动压剪破坏判据。以三峡水库青石岸坡为例,渗流驱动压剪破坏机制可以解释青石岸坡水位降落期间的破坏现象。此外还探讨了水库水位降落速度、时间以及初始水位高度对渗流驱动力与岸坡稳定性的影响,并得出如下结论:渗流驱动力随水库水位降落速度的增加而非线性增大;渗流驱动力随初始水位高度增加呈现为线性降低的趋势;青石岸坡稳定系数不随水位降落速度、水位降落时间的变化而变化。     

水位下降时均质土坝非稳定渗流的分析

对于均质土坝,水位下降易使坝坡内外水压不平衡,形成不利坝坡的非稳定渗流而导致坝坡失稳,并对土坝安全造成隐患。为了研究库水位下降产生的非稳定渗流对均质土坝坝体边坡稳定性的影响,本文利用有限元分析方法,通过对不同参数不同取值的算例分析了均质土坝在库水位下降时的稳定性情况,结果表明:库水位下降易形成对上游坝坡稳定不利的逆向渗流,对于均质土坝坝体的稳定性影响较大,当渗透系数为1×10-4cm/s,水位下降速度超过1 m/d时,坝体内浸润线变化极小,水位下降速度达到下降标准。     

某水电站溢洪道开挖边坡渗流场变化规律及稳定性研究

研究库水位升降过程中某水电站溢洪道开挖边坡渗流场的变化规律及对其稳定性的影响,为该边坡加固设计提供参考.本文采用GeoStudio软件中的SEEP/W模块对边坡渗流场变化规律进行模拟分析,主要考虑了边坡的开挖、库水位升降速率、岩土体渗透系数对渗流场的影响;采用SLOPE/W模块对边坡的稳定性进行了分析,研究了渗流场变化对边坡稳定性的影响.研究表明:库水位升降过程中边坡内部浸润线的升降滞后于库水位升降;库水位上升过程中边坡安全系数先减小后趋于稳定,且上升速率大时边坡安全系数减小快;库水位下降过程中边坡安全系数减小,且下降速率大时边坡安全系数减小快,对其稳定不利.     

库水位变动联合不同类型降雨下中小型均质土石坝渗流及稳定耦合分析

为认识库水位变动联合不同类型降雨下中小型均质土石坝坝坡的渗流及稳定性规律,给中小型均质土石坝的日常风险管理提供依据,本文根据非饱和渗流原理,对该类土石坝坝坡在渗流应力耦合状态下遭遇库水位变动和不同类型降雨时的渗流和稳定性进行有限元模拟,选取库水位上升、库水位下降和库水位不同变动速率联合不同类型降雨进行耦合分析,结果表明:(1)上游监测点孔压对库水位变化较敏感,对有无降雨及不同降雨类型的变化不敏感,下游监测点对有无降雨较敏感,对库水位、降雨类型的变化敏感度较低;(2)不同类型的降雨对下游坝坡安全系数影响不同,数值模拟的安全系数大小是前锋型平均型=中锋型后锋型无降雨;(3)有无降雨及降雨类型的变化对上游坝坡安全系数的影响较小,库水位的变动对上游坡的影响较大,库水位上升、有无降雨及降雨类型的变化对下游坝坡都有影响,但降雨对下游坡安全系数的影响更大。     

库水位下降对八字门滑坡稳定性分析

库水位的下降速率是诱导滑坡产生的重要因素,研究库水位与滑坡稳定性之间的关系,可以有效地减少滑坡灾害的发生.根据对八字门滑坡的地质调查,通过Geo-Studio软件提供的Seep/W和Slope/W模块对库水位下降速度对滑坡稳定性的影响分析,研究了两种不同的工况下库水位以0.6 m/d、0.8 m/d、1.0 m/d、1.2 m/d不同的速率从159 m下降到145 m对孔隙水压力和滑坡稳定性系数的变化.发现在同一工况下,滑坡库水位下降速率越大,孔隙水压力变化越明显,滑坡体稳定系数越低,库水位以1.2 m/d下降的速率下降时,稳定系数从初始的1.036下降到0.944,同一工况不同下降速率日降幅为0.6 m/d,八字门滑坡处于欠稳定状态,日降幅为1.2 m/d,八字门滑坡处于不稳定状态,当库水位日降幅为1.2 m/d叠加50年一遇暴雨,滑坡产生大面积滑移.控制水库水位下降速率和检测降雨量,分析八字门滑坡后期的滑坡位移变形,可以有效地给滑坡区周围的居民提供安全预警.     

库水位骤降时坝体渗流场及坝坡稳定性分析

为了研究水位骤降时影响上游坝坡稳定性的因素,模拟坝坡在水位骤降时的渗流场及稳定性变化。基于土体渗透性,材料的非线性特性及水位下降率,利用有限元法对库水位变化下的渗流场进行瞬态分析,得出的自由水面线和孔隙水压力耗散等结果应用于上游坝坡稳定性分析,坝坡稳定分析采用极限平衡法。实例分析表明:计算区域渗流场变化滞后于水位下降的时间;坝体渗透系数越小,水位骤降对其稳定性的不利影响越显著;水位下降速率越大,上游坝坡稳定性降低越快。     

暂态水位变化对库岸边坡稳定性的影响

受库水位变动及降雨等条件的影响,库岸边坡坡体内暂态上层滞水位和暂态潜水位会产生相应变化,从而引发岸坡出现各种地质灾害。为了得出暂态水位变化对库岸边坡稳定性的影响,以苗尾水电站大溜槽岸坡在暂态水位变化作用下的变形为例,在充分总结岸坡区域工程地质条件和坡体结构特征的基础上,利用三维有限元数值模拟方法开展研究。结果表明:库水位突降情况下,岸坡暂态水位的稳定明显滞后于库水位,其暂态水压力为暂态潜水位与稳态水位间的静水压力。汛期常规降雨强度作用下,岸坡表面形成一层水膜,渗透障的深度为5 m左右;降雨强度加强后渗透障向下转移,暂态饱和区的厚度增大。降雨停止前后的暂态水压力可分别简化为作用于岸坡岩土体条块上的均布荷载与折减后的静水荷载,均布荷载和折减系数的大小与降雨强度、降雨持时和土水特性相关。研究成果对于类似水电边坡稳定性分析具有较强的参考价值。     

暂态水位变化对库岸边坡稳定性影响的研究

受库水位变动及降雨等条件的影响,库岸边坡坡体内暂态上层滞水位和暂态潜水位会产生相应变化,从而引发岸坡出现各种地质灾害。为了得出暂态水位变化对库岸边坡稳定性的影响,以苗尾水电站大溜槽岸坡在暂态水位变化作用下的变形为例,在充分总结岸坡区域工程地质条件和坡体结构特征的基础上,利用三维有限元数值模拟方法开展研究。结果表明：库水位突降情况下,岸坡暂态水位的稳定明显滞后于库水位,其暂态水压力为暂态潜水位与稳态水位间的静水压力。汛期常规降雨强度作用下,岸坡表面形成一层水膜,渗透障的深度为5m左右;降雨强度加强后渗透障向下转移,暂态饱和区的厚度增大。降雨停止前后的暂态水压力可分别简化为作用于岸坡岩土体条块上的均布荷载与折减后的静水荷载,均布荷载和折减系数的大小与降雨强度、降雨持时和土水特性相关。研究成果对于类似水电边坡稳定性分析具有较强的参考价值。     

水库岸坡排水降压模拟研究

库水位骤降对造地型填土岸坡渗流及稳定性具有重要影响,该文通过geo-studio模拟软件对巫山宁江岛岸坡进行排水管设置的数值分析研究,提出了水位骤降下的填土体岸坡与护岸结构的同步排水技术,通过模拟发现在靠近岸坡底部设排水管,排水降压效果更明显,利于降低岸坡体内因水位骤降而产生的强大渗透力,并最终分析得到在设计工程中可以采用"下密上疏"的布置原则设置排水管,为岩土减灾的科学发展及社会经济建设安全研究提供了重要的参考价值.     

库水位骤降偶遇地震作用的土石坝稳定分析

正常运行过程中库水位是不断变化的,当库水位降落后,坝体内部的孔隙水压力和渗流场会发生变化,过快的下降速率会导致坝体内的孔隙水压力不能及时消散,在渗流的作用下上游坝坡产生浮起或下滑的趋势,若在库水位骤降时期发生地震,则对土石坝的坝坡稳定更加不利.为研究某混凝土心墙土石坝在库水骤降偶遇地震情况下瞬态渗流场特性及坝坡稳定性规律,基于非饱和渗流原理,采用Geo-Studio有限元软件进行数值模拟,得到了不同骤降速率下坝体内部浸润线及上下游坝坡安全系数的变化规律,并研究了不同骤降速率下偶遇地震作用和不同骤降时刻发生地震时的上下游坝坡安全系数,最终对所得到的规律进行公式总结.结果表明:坝体浸润线在库水位骤降过程中会出现向上凸起的现象,骤降速率越大凸起越明显;在地震作用下,坝坡上游安全系数值减小幅度较大,下游坝坡安全系数变化不大;在库水位骤降初期发生地震最危险;库水位骤降至死水位时的最大速率不应超过2 m·d~(-1).     

库水位升降对边坡内渗流场的影响

针对库水位升降过程中岩质边坡内渗流场的变化影响工程稳定性的问题,以四川雅安大岗山水电站右岸边坡V-V横剖面为对象,研究库水位变化时边坡内孔隙水压力和渗流场的变化规律。结果表明:边坡坡表孔隙水压力及渗流矢量受库水位升降的影响较大,而深部岩体孔隙水压力及渗流矢量受库水位变化的影响在一定时间内是有限的,并滞后于坡表;边坡内形成近似定常流后,坡体内大部分区域内岩体的渗流场趋于稳定,但不良地质结构面(卸荷裂隙带、断层等)处渗流速度仍很大。     

三峡库岸堆积层滑坡二维稳定性分析

研究降雨和库水位升降工况下三峡库岸堆积层滑坡的稳定性.运用二维有限元数值模拟的方法对三峡库岸白龙村滑坡进行瞬态和稳态渗流计算并进行稳定性计算,计算结果表明,白龙村滑坡在库水位上升期间存在一个稳定性较低的水位(159m左右),但之后稳定性升高.在库水位下降期间,稳定性降低.降雨对白龙村滑坡稳定性的影响较大.由此总结出了库岸滑坡稳定性交化的一些初步规律.     

白鹤滩库区小江碎石土岸坡库水作用稳定性规律分析

水库蓄水是导致山区水库的地质灾害频发的主要原因之一.通过现场调查、物理力学性质试验和数值模拟分析对白鹤滩库区小江碎石土岸坡的蓄水稳定性进行了研究.结果表明:在库水上升阶段坡体内浸润线呈"内凹"状,库水快速下降阶段坡体浸润线呈"外凸"状,坡体内部渗流场始终处于不断调整状态,但浸润线变化始终滞后于库水位的变化.在库水上升阶...