水位升降和降雨联合作用的岸坡流固耦合及失稳机理分析：以贵州平塘六硐南岸滑坡为例

为探讨涉水滑坡受水位升降及降雨作用变形机制及稳定性影响, 以贵州平塘六硐南岸滑坡为研究对象,通过野外调查及现场监测,分析滑坡灾害产生的地质背景和变形特征。基于非饱和渗流理论和极限平衡分析,运用有限元软件Geo-studio,计算滑坡在673~685 m水位波动和降雨作用不同工况组合下的稳定系数,得到渗流场、应力场和位移场的变化规律,探明滑坡变形迹象及破坏机制。结果表明：该滑坡累计位移曲线呈现“阶跃状”特征,变形与河流水位变化、强降雨在时间上存在对应关系;雨强增大会降低滑坡稳定性,雨停滞后一定时间稳定性恢复;水位上升和下降,分别会使坡体稳定性增加和降低,且升降速率越大,稳定性变化程度越明显;水位下降和降雨联合作用为最不利工况,正是因为2020年7—9月坡体历经2次最不利工况,导致滑坡复活并且变形加剧。研究成果可为山区河岸滑坡防灾减灾提供一定参考。     

强降雨诱发平缓滑坡复活变形与稳定性演化分析

平缓滑坡因地形坡度小易受强降雨影响而发生变形破坏.为深入研究强降雨对滑坡复活变形及稳定性的影响,以湖北省秭归县土地岭滑坡为例,进行强降雨条件下的滑坡渗流-应力耦合模拟,分析不同降雨条件下的滑坡复活变形过程中的孔隙水压力、位移场变化和稳定性演化.研究表明,平缓的土地岭滑坡的阶跃变形与集中强降雨密切相关,降雨导致滑坡体内孔隙水压力从后部到前部逐渐增加,前部响应最快;滑坡稳定性系数随降雨过程逐渐降低,在24 h内降幅最显著.这对强降雨引发滑坡的变形机制与预警具有一定的参考价值.     

千将坪滑坡变形特征及其机理研究

通过三维有限元方法研究千将坪滑坡.建立滑坡三维有限元计算模型,模拟库水位上升和降雨过程引起的千将坪滑坡变形破坏机理.对千将坪滑坡在不同工况下的计算结果进行比较分析,得出在库水位上升和降雨条件下的滑坡位移场和塑性区的变化规律,从而揭示千将坪滑坡的整体变形破坏机制.     

不同水位调度情况下滑坡的变形分析

为研究三峡库区水位反复升降情况下对沿岸涉水边坡的影响,以卡子湾滑坡为例,通过FLCA 3D软件模拟不同工况下水位调度对滑坡变形的影响。结果表明：在库水反复升降过程中,前缘涉水段位移变化较大,最大位移发生在库水处于低水位期;剪应力在静水位阶段变化较小,在水位变化时剪应力随着库水下降而增大,随着库水上升而减小;随着库水位周期性变动,滑坡前部张拉作用由滑坡前缘局部向整个前缘部分扩展;滑坡在库水快速下降阶段,日位移变化量达到最大,但仍未形成连续、贯通的剪应变增量带,说明滑坡在当前调度过程中仍处于相对稳定状态;在对中前部监测点分析发现,滑坡中前部地表位移主要发生在库水位调度下降期,所以在降水期应对沿岸滑坡重点监测。     

三峡库区白家包滑坡变形机理与预警模型研究

三峡库区自2003年蓄水以来,库区有大量滑坡监测累积位移曲线呈阶跃型,此类滑坡在外界影响因素下集中在某一时间段内变形量大,其机理复杂、稳定性判断和预警难度大.通过研究滑坡的变形特征及诱发因素,有助于评估滑坡的稳定性,并构建合适的预警模型.本文以白家包滑坡为研究对象,综合分析15年人工和4年自动GNSS地表位移监测数据,结合野外宏观巡查及勘查资料,研究了白家包滑坡的变形机理;基于改进切线角以及全自动监测数据定量化分析,获取滑坡等速变形速率和变形阶跃点,建立相应的预警模型.结果表明：白家包滑坡整体变形明显,滑坡变形主要集中于每年5—6月,滑坡累积曲线呈现典型的“阶跃”型的动态变形特性,受库水位升降作用影响表现出明显的“推拉效应”;库水位下降是白家包滑坡变形关键影响因素,且与库水位下降速率密切相关,在库水位快速下降期和低水位期,特大暴雨和持续降雨会促进变形;通过改进切线角方法及数据精细化分析,白家包滑坡的位移速率阈值为8.7 mm/d,库水阈值为库水位下降至149 m位移阶跃启动,最小下降速率为0.4 m/d.     

基于库水位涨落与降雨耦合作用下新田崩塌体变形分析

三峡库区水位调动不断影响沿岸的地质条件,沿岸涉水滑坡与崩塌体变形严重,为分析水位变化与降雨对沿岸的作用,以新田崩塌体为研究对象,通过现场地质调查及工程测量,建立崩塌体计算模型,采用数值模拟方法对该崩塌体在库水位变化、降雨和二者耦合作用工况条件下的变形破坏进行分析,在二维模型中利用Morgenstern-Prince法对新田崩塌体在不同工况下进行稳定性计算,同时建立三维崩塌模型进一步研究崩塌体破坏机理,在数值模拟中监测应力、位移、孔隙水压力及等效塑性应变的变化,结果表明：水位骤降与强降雨同时作用下对对新田崩塌体的变形影响很大,同时在最不利工况下,利用计算结果建立崩塌体变形破坏的数值预测模型,为崩塌体的后期防治提供参考。     

对三峡库区某滑坡位移响应规律研究

利用三峡库区某滑坡长期地表位移监测资料,分别从定性和定量的角度研究了滑坡变形的时域规律:运用离散谱分析求得在库水及降雨条件下该滑坡变形的周期为12个月左右;运用统计学的方法建立了滑坡变形滞后于库水位及降雨的回归模型,求得滑坡变形滞后期与库水位降速的相关模型为T1=5.463-3.677v1,与库水位降速及降雨强度的相关模型为T2=6.353-5.498v1-0.23v2t2,且库水位降速对变形滞后期的影响占主导作用.对库水位一个下降周期内不同水位下降方案进行模拟可知,库水位降速与滑坡稳定性呈负相关.库水位下降历时、降幅一定时,采用先快降后缓降同时避免陡升陡降的库水位调度方案,可获得较高的安全系数,为工程实践提供了一种可行的滑坡变形时域规律研究方法.     

白泥沟大桥滑坡变形机理与稳定性分析

降雨和地震作用是诱发滑坡失稳破坏的主要因素,其不仅会对滑坡体本身稳定性造成极大的影响,同时也会造成滑坡体上部的重点线性工程变形甚至破坏,因此,有必要分析在不同影响因子作用下的滑坡失稳规律.本文以巧家县白鹤滩镇白泥沟大桥滑坡为例,首先,分析了其变形特征及其对上部桥墩的影响规律;然后,利用GeoStudio软件对其在不同工况下的稳定性和位移进行数值模拟,并将模拟结果与实际监测数据进行了对比分析.结果表明：桥墩各监测点桩顶位移累计增加,且各条曲线主要呈现“阶跃式震荡增加”特征,并在第330 d发生了一次较大的突变,这说明滑坡变形主要发生在滑坡体的中部;影响白泥沟大桥滑坡稳定性的最主要工况为地震工况,其次为连续降雨工况.     

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。     

浮托减重效应对三峡库区竹林湾滑坡稳定性影响研究

由于水库水位上升产生的浮托减重效应,三峡库区自从2003年蓄水后,特别是在2008年首次进行175 m试验性蓄水时大量滑坡发生复活并变形.此后在历年的水位上升阶段,又再次产生这种周期性和间歇性的变形,奉节县的竹林湾滑坡便是典型滑坡之一,其每年在水位较高时处于缓慢蠕动变形状态,变形随着水位上升而产生,水位下降又逐渐趋于稳定.通过分析竹林湾滑坡的变形演化过程及其与降雨、库水位变动等因素的耦合关系,借助数值模拟计算,可得到以下结果:滑坡的砂泥岩互层岩性及微地貌特征为滑坡的变形提供了良好的地质基础,降雨对滑坡的稳定性影响很小,滑坡变形诱发条件为库水位的上升,数值模拟的渗流与稳定性计算结果显示,库水位持续上升导致滑坡稳定性不断减小,当水位升至175 m时,滑坡稳定性系数随后也达到最小值,随着变形的演化发展,可能由缓慢变形最终导致失稳破坏,这与实际变形结果基本吻合,该研究结果为水库水位调度提供了相关参考和依据.     

三峡库区卧沙溪滑坡变形影响因素分析

卧沙溪滑坡是三峡库区变形严重的典型滑坡之一.基于近年来该滑坡GPS位移监测成果、库区降雨和库区水位变化等相关资料,通过分析滑坡位移、变形速率和宏观裂缝监测数据,研究滑坡变形特征及滑坡影响因素.研究结果表明:该滑坡近几年累积位移时间曲线于每年的4~6月期间呈周期性、阶跃性特征;库水位下降和库水位浸泡是引起卧沙溪滑坡位移变形的主要影响因素,降雨加剧滑坡变形;按照滑坡机理分类,该滑坡属于动水压力型与浸泡软化型的复合型滑坡.     

滑坡变形破坏行为物理模拟研究

不同类型的滑坡具有不同的变形破坏行为,同一斜坡在不同受力条件下也可能表现出不同的变形破坏行为。为了能在室内实际观测到斜坡在不同受力状态下的变形破坏行为,设计制作了可以调整角度的模型试验框架,自主研发了模型位移测量装置,通过大量测试最终选择成都粘土作为滑带土材料,开展了近一年的滑坡变形破坏行为的物理模拟试验研究,共完成7种倾角14组模拟试验,得到了不同受力条件下的滑坡变形-时间线簇,进一步揭示了滑坡变形-时间曲线的特征,为斜坡变形-时间曲线类型归纳提供了依据。     

三峡库区水位变动下推移式滑坡监测变形分析

三峡水库蓄水诱发了多处推移式滑坡变形加剧,为了加强对该类滑坡在三峡水库水位调节下变形特征的认识和灾害的预防,以三峡库区典型推移式滑坡——云阳凉水井滑坡地质条件和变形特征为例,制定监测方案;通过对滑坡地表位移、地表裂缝、深部位移、地表水位、降雨量及宏观巡查等方面的监测,分析监测指标的变化规律及相互关系,研究降雨及库水位升降对滑坡变形影响,分析了降雨、库水位变化时滑坡体变形和变形速度的规律;结合条块自身稳定系数变化量,揭示了推移式滑坡在降雨和库水位两种不同作用机制下的变形规律：降雨对后部变形影响大,库水对前部变形影响大,水位越高影响越强烈;降水时动水压力对滑体变形影响较大;同时受降雨和降水作用时滑体变形最大。其变形规律为该类滑坡防灾减灾提供了科学依据。     

降雨-库水耦合作用对滑坡变形演化的影响研究——以白家包滑坡为例

三峡水库在2003年6月蓄水后,大量滑坡产生了复活变形.库区滑坡的复活变形受到每年水位升降和汛期降雨的影响,为研究库区滑坡在降雨-库水的耦合作用下滑坡的变形演化特征,选取了三峡库区典型的白家包滑坡为案例,通过分析其自2006年至2018年间的监测数据,研究了滑坡在时间和空间上的演化过程;基于领域粗糙集理论,对滑坡变形演化的影响因子进行了计算和判识;最后运用数值模拟对滑坡在不同工况条件下的稳定性进行了计算分析.结果表明:白家包滑坡的累计位移呈现出十分典型的周期性和阶跃性,阶跃时段为每年的6～8月;在空间上滑坡变形强度从右侧到左侧逐渐减弱,从前部至后缘逐渐减小,呈典型的牵引式变形特征;滑坡对当月降雨量最为敏感,其次对当月水位下降速率较为敏感,降雨和库水位对滑坡的影响效应均在一个月以内;在库水位以1.2 m/d下降到145 m时,叠加降雨后为最危险工况,滑坡处于欠稳定状态,存在失稳下滑风险,研究结果可为同类型滑坡的防治提供一定的参考依据.     

三峡库区兰陵溪滑坡形成机理及稳定分析

兰陵溪锚地是三峡坝上供载运易燃易爆危险货物船舶停泊的锚地之一,地处兰陵溪滑坡影响范围内,为评估滑坡对锚地的安全风险,对其进行致灾机理研究十分必要.本文利用滑坡变形监测数据、降雨量及库水位变化数据,运用Geo-Studio软件及MatDEM离散元软件,模拟分析了降雨及库水位下降不同工况对滑坡的影响,探讨了滑坡致灾机理及其稳定性.结果表明：该滑坡的破坏始发于坡脚,属于推移式滑坡,但随坡脚进一步破坏,带动滑坡坡体中、上部位产生变形,逐渐向牵引式滑坡转变.在不同降雨工况下,滑坡后缘都是受影响较大区域;而坡脚的变形破坏主要由库水位下降引起;中后段错动形成的多级平台及后缘张拉裂缝则与降雨和库水位密切相关.研究结论可为该滑坡的预报、预测提供参考,具有实际工程意义.     

三峡库区秭归县盐关滑坡变形特征及成因机制分析

盐关滑坡位于湖北省秭归县归州镇,长江一级支流香溪河的右岸.由于香溪河右岸的构造原因,盐关滑坡是一个反向堆积层滑坡,其所在的区域地质构造复杂,是滑坡易发区,通过现场勘察确定滑坡滑体、滑带和滑床的岩土工程性质,结合现场调查的滑坡变形特征,综合滑坡所处的地形地貌以及区域地质构造情况,分析并确定滑坡失稳破坏的原因.经调查发现,库水位上涨并保持高位运行是滑坡破坏的诱发因素,连续降雨是滑坡的变形破坏触发因素,特别是在遇到连续降雨时,库区水位的强烈波动对滑坡的稳定性造成巨大影响,最终导致滑坡失稳破坏.     

库水升降条件下滑坡变形失稳机理研究

随着三峡大坝的蓄水,库水位变化将是影响库水型滑坡稳定性的重要因素,其中动水压力与库岸冲刷极易诱发地质灾害.通过有限元计算分析了滑坡中地下水随库水变化的渗流特性,并对树坪滑坡在库水升降条件下变形失稳机理进行了有限元分析.通过有限元计算发现滑坡土体中地下水渗流作用在消落带区域最显著;通过对滑坡数值分析发现库水变化对滑坡稳定性的影响是一系列长期反复的渐进破坏的结果,滑坡冲刷后的安全系数比未考虑冲刷时的安全系数下降了0.02.研究成果对库水作用下滑坡的变形稳定评价具有较大的参考意义,相关分析方法和思路也可以为类似滑坡提供参考.     

库水位变动条件下谭家河滑坡变形阈值分析

水库型滑坡主要受水库蓄水、水位升降以及降雨等综合因素影响,稳定性差、变形机理复杂,同时其规模一般较大、危害性强;以三峡库首区域典型代表性水库滑坡-秭归谭家河滑坡为例,对丰富的专业监测数据进行了深入细致的分析,研究结果表明：滑坡主要受到库水位变动的影响,当库水位达到172 m时,滑坡开始产生较大的变形;由于长期库水位变动的影响,滑坡在高库水位和库水位下降时,位移速率较大,监测曲线形成阶跃,滑坡同时受到浮托减重效应和动水压力效应的影响.在库水位下降期,7d累积降雨量大于70 mm,以及在145 m低水位运行期,7 d累积降雨量超过170 mm,会对滑坡的变形产生明显的影响.     

基于geo-slope对三峡库区藕塘滑坡的稳定性研究

水作为影响滑坡最重要的因素之一,一直以来都是滑坡研究的重点。受三峡水库蓄水影响,藕塘滑坡出现变形迹象,局部区域变形较为严重。为研究在蓄水条件下,藕塘滑坡稳定性状况,通过数值模拟方法,采用geo-slope边坡稳定性分析软件计算得出不同库水位条件下滑坡的稳定性系数。结果显示,藕塘滑坡整体稳定性状况较好,随着水位的升高,其稳定性系数呈先减小后增大的趋势,最容易出现破坏的区域位于滑坡前缘。     

边坡渐进破坏过程中力学机理及稳定性分析

为了研究边坡渐进破坏过程中的力学机理及稳定性变化规律,根据滑动面抗剪强度退化机理,分别建立了牵引式和推移式渐进破坏力学模型,推导出平面滑坡渐进破坏的稳定性计算公式.基于不平衡推力法及单一条块力学平衡原理,建立了曲折滑面渐进破坏稳定性计算公式.对布沼坝露天矿西帮边坡348-348′剖面和342-342′剖面进行研究,揭示了平面和曲折滑面渐进破坏过程中稳定系数变化规律.结果表明:推移式渐进破坏稳定系数下降速度先慢后快,牵引式渐进破坏稳定系数下降速度先快后慢,速度拐点均出现在坡顶线在结构面上的投影位置.曲折滑面穿过不同岩层时,稳定系数呈现不同的折减规律,在岩性的交界位置稳定系数变化曲线会出现拐点.当348-348′剖面水位降低至80m时,滑面贯通时的稳定系数接近1.100;当342-342′剖面缓帮至13°时,滑面贯通时的稳定系数为1.091.岩体的残余强度决定了稳定系数下降的加速度,同时还决定了边坡的最终稳定状态.