在库水位骤降及降雨条件下各向异性土坡孔压与安全系数的变化

为认识在库水位及降雨条件下各向异性土坡的渗流稳定性,给边坡治理提供一定的依据,本文研究利用Geo-slope软件针对三峡库区某边坡进行数值模拟,探讨边坡内部不同监测点孔压和边坡安全系数的变化,结果表明:降雨时上部监测点的孔压迅速抬升,下部监测点的孔压则持续下降至稳定;安全系数先减后增,降雨时陡降,不同类型降雨安全系数的平均降幅差异在3. 5%;各向异性程度的影响达9. 3%,单纯降雨对边坡稳定性的影响要小于单纯库水位的影响。     

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...     

渗流作用下心墙坝加固前后稳定性对比分析

为了研究在渗流作用下心墙坝采用冲抓套井回填技术(冲抓回填)加固前后上下游坝坡及心墙处的稳定性，以湖南省新化县某黏土心墙土石坝为背景，采用GeoStudio软件、Bishop法和Morgenstern-Price法，建立了有限元非稳定渗流分析模型以及在库水位不同降落速率、低渗透系数冲抓回填材料下的坝体稳定分析模型。计算结果表明：随着库水位降落速率增大，上游坝坡孔隙水压力的消散表现出一定的滞后性，产生指向坡外流动的动水压力，导致安全系数减小即稳定性降低甚至可能失稳；对于下游坝坡和心墙，加固后冲抓回填降低了心墙出逸位置处的水力坡度和坝体的单宽渗流量，下游坝坡安全系数则出现小幅度增加。     

库水位变动对心墙坝渗流特性影响及防渗措施研究

渗透稳定是土石坝安全运行的关键问题之一,水位骤升骤降对土石坝坝体渗流场和渗透稳定有较大的影响;因此开展库水位变动对土石坝渗流特性影响的研究非常重要.目前已有很多对库水位骤降条件下土石坝的渗流特性的研究,并得出了很多具有参考价值的研究成果.但库水位骤升条件下土石坝的渗流特性同样具有研究价值,库水位骤升时,边坡土体由非饱和土变为饱和土,土体抗剪强度下降从而增加了边坡失稳的概率;本文结合某水库工程,采用二维有限元对粘土心墙坝在不同库水位条件下进行了渗流分析;并且结合工程除险加固技术对防渗措施开展了研究.得出了不同库水位条件下的坝体浸润线变化规律、渗透流量大小以及上下游坝坡渗透安全性变化规律,并结合工程除险加固技术,对不同防渗方案进行比选,确定了最优防渗方案.分析表明:库水位越低,坝体浸润线越低;相同防渗墙深度,库水位越高渗漏量越大;防渗墙深度越大渗漏量越小;不同库水位条件下,库水位越低,上游坝坡渗透稳定安全系数越小,下游安全系数则越大;库水位骤升条件下,库水位骤升速率越快,上游安全系数越大,下游安全系数越小.防渗墙深度对下游安全系数的影响要大于上游.     

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...     

基于正交实验的库水位骤降边坡渗透稳定敏感性分析

为定量化研究库水位骤降下不同非饱和参数对边坡的渗流特性以及稳定性的影响,根据非饱和渗流及抗剪强度原理,利用Geostudio的Seep/w与Slope/w模块对某边坡库水位骤降不同非饱和参数下的渗透稳定性进行了数值模拟研究,并根据正交实验分析法进行了敏感性分析,计算结果表明:库水位骤降下不同监测点孔压呈现先减小后不变的趋势,上部监测点的孔压降幅较下部监测点要小,孔压降幅与参数a,k呈负相关,而与参数m呈正相关;库水位骤降情况下上部监测点与下部监测点存在两个变形阶段,即库水位骤降时间段内的位移快速上升阶段以及库水位骤降结束后的位移缓慢上升阶段,上部监测点的位移要大于下部监测点的位移;参数a与参数k变动对安全系数的变幅影响较大,参数m与参数n对安全系数的变幅影响较小,参数a,m,k与安全系数呈正相关,而参数n与安全系数呈负相关;对非饱和参数对边坡稳定性进行了正交实验敏感性分析,参数a,m,n,k的敏感性大小分别为参数a≥参数k≥参数m≥参数n.     

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。     

基于灰关联度理论降雨不同非饱和参数边坡的渗透稳定性分析

为定量研究降雨条件下边坡不同非饱和参数对边坡的渗透稳定性影响大小,根据FredlundXing非饱和计算原理,利用Geostudio软件对某边坡在不同非饱和参数下的渗透稳定性进行数值模拟,同时基于灰色关联度理论进行敏感性分析,结果表明:(1)上下监测点孔压随时间呈现在降雨时迅速增大在降雨缓慢减小的趋势,且在同一工况下,整体上下部监测点的孔压大于上部监测点的孔压;(2)边坡安全系数在降雨时迅速下降、停雨后缓慢下降,而且参数a越大,整体安全系数越大,但是当a=40 k Pa时整体安全系数有一个突然的陡降;参数m、n、k越大,整体安全系数也越大;(3)灰关联度敏感性大小排序为anmk。研究结果为定量化认识不同非饱和参数下的边坡渗透稳定性规律提供了一定的参考。     

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.     

库水位骤降情况下均质库岸边坡稳定性分析

大坝建成蓄水之后,由于水位的抬高,引起边坡地下水渗流状态发生较大的改变,并有可能引发滑坡等岩土工程失稳现象的发生。本文采用GEO-SLOPE及SEEP/W耦合分析了岸坡在水位骤降情况下岸坡内的渗流场分布以及安全系数的变化。结果表明:在水位骤降的过程中,岸坡体产生了向临空面渗透;库水位骤降过程中,安全系数快速减小,当水位下降到最低水位保持不变时,上游岸坡安全系数出现了随时间逐渐增加的趋势。     

不同降雨类型对边坡稳定性影响的研究

针对以往研究较少关注不同类型降雨下的边坡失效概率,基于饱和-非饱和渗流原理,利用岩土工程专业软件Geo-studio中的Seep/W和Slope/W模块,以云南省某边坡为工程背景,基于蒙特卡洛可靠度分析方法对4种降雨类型(平均型、前锋型、中锋型、后锋型)及不同降雨强度对边坡渗流稳定性及可靠度的影响进行了模拟分析,得到了不同特征区的孔压变化,安全系数变化及边坡失效概率.结果表明:降雨持续过程中孔压整体呈上升趋势,前锋型降雨情况下的孔压上升幅度最大,孔隙水压力的增长速率随降雨强度的增加而增加.安全系数在降雨初期呈不断下降趋势,在第5 d停雨后逐渐趋于稳定,前锋型降雨下的安全系数下降幅度要大于其他3种类型降雨.在相同降雨强度下,前锋型降雨的失效概率为44.35%,边坡处于中等危险状态,随着降雨强度的不断增加,边坡的失效概率不断增大,前锋型降雨和平均型降雨下的失效概率整体上大于中锋型降雨和后锋型降雨.     

基于Fredlund&Xing参数下不同雨型边坡渗透稳定性分析

为研究FredlundXing模型不同非饱和土参数a、m、n在不同雨型下对边坡渗流特性以及稳定性影响,利用Geo-slope软件中的Seep/W和Slope/W模块进行流固耦合计算,分析了总降雨量为0.1m下不同参数在平均型,前锋型,中锋型以及后锋型降雨下对坡顶和坡脚监测点的孔压以及边坡稳定性的变化规律,得出了安全系数的变化曲线,计算结果表明:不同参数下,坡顶处孔压先增大,后逐渐降低,坡脚处孔压先增大,后保持不变;安全系数总体上呈现持续下降的趋势;参数a与进气值相关,a值越小孔压变化越剧烈;参数m与剩余含水量有关,但不同m值之间孔压相差不大;参数n与土-水特征曲线的斜率有关,n越大,孔压变化速率越大,安全系数降幅越大;不同降雨雨型影响了坡顶和坡脚孔压达到最大值的时刻,对安全系数影响较小.研究成果为不同非饱和参数土体在不同降雨雨型下边坡稳定性分析和治理提供了参考.     

不同降雨类型对粗粒土高路堤边坡稳定性影响分析

为了深入研究不同降雨类型下粗粒土高路堤边坡的稳定性,提出了一种能同时考虑路堤边坡内部饱和度、孔隙水压力及软化效应的稳定性分析方法;拟定了小雨、中雨、大雨以及暴雨4种降雨类型,设定一级坡高8m、二级坡高12m的A类和一级坡高10m、二级坡高10m的B类两类典型边坡,通过分析A,B两类方案填筑的路堤边坡在不同降雨工况下安全系数和塑性区的变化规律,提出了路堤边坡最佳填筑方案,探讨了最佳方案填筑的路堤边坡稳定性。研究结果表明,相同降雨类型下,A类方案填筑的边坡稳定性比B类边坡更好,表明依托工程高路堤边坡最佳填筑方案为A类;降雨0~12h内边坡安全系数下降较快,随着降雨持时的增加,安全系数下降趋势减缓;在相同的降雨持时下,边坡安全系数随着降雨强度的增加而逐渐减小,当降雨强度超出一定范围后,其安全系数下降趋势相差不大;降雨初期,水位线上升较快,但存在一定的滞后性,随着降雨持时的增加,水位线上升速率减慢并呈规律性上升;小雨对边坡塑性区分布影响较大,但随着降雨强度的增加,降雨强度不再是影响边坡塑性区分布的主要原因。     

面板缺陷面板坝渗透稳定及地震动力稳定性的数值模拟分析

为给面板堆石坝地震工况下的安全防治提供依据,本文根据非饱和原理,利用Geo-slope软件中Seep/w、Slope/w以及Quake/w模块对面板缺陷堆石坝在静动力下的渗透稳定性进行有限元分析,结果表明:(1)不同面板缺陷工况下面板坝渗漏量在库水位高程超过面板缺陷位置高程时存在一个"突变";(2)一旦发生土工膜破损,渗漏量急剧增大,上、中、下部3种面板缺陷相对于完整面板情况下渗漏量分别增加了408%、303%与222%;(3)土坝静力稳定计算工况下,安全系数随着库水位的升高呈现不断增大的趋势,但面板缺陷工况下,在库水位低于面板缺陷高程时,上游坝坡安全系数与完整面板情况下一致,在库水位超过面板的缺陷高程时,安全系数有一个明显的下降,且下降幅度随着面板的缺陷尺寸的变大而增大;(4)动力稳定情况下的最小安全系数与静力稳定安全系数与各个工况叠加地震情况下的相比,整体上有明显的下降。     

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。     

降雨条件下不同非饱和参数的数值模拟研究

降雨条件下边坡渗透稳定性研究十分重要,但是考虑气候因素下的边坡温湿耦合研究则较少.基于广西某边坡,对考虑气候条件下的边坡渗透稳定性进行了数值模拟,得到了不同监测点孔压、温度、位移及安全系数.数值仿真结果表明:降雨条件下边坡孔压不断升高,停雨后由孔压逐渐回落,监测点越靠近坡脚,孔压上升幅度以及整体上的孔压值均大于远离坡脚的监测点.进气值a越大,m、n及k值越小,边坡内部整体的温度越高,与此同时,距离坡脚越近,温度变化幅度要大于远离坡脚的监测点;边坡位移与安全系数在降雨前期变形较大,而在降雨后期及停雨过后较小,参数a与k对边坡位移影响较大,而参数m、n影响则较小;对考虑蒸发条件下的边坡温湿耦合情况下的渗透稳定性规律进行了灰关联度敏感性分析,进气值a与渗透系数k是影响边坡稳定的关键因素,而拟合参数m及n影响较小.     

三峡库区白家包滑坡变形机制分析

为研究三峡库区涉水滑坡的动态变形机理,以白家包滑坡为研究对象,依据地质勘查,降雨及库水位资料,运用专业监测数据与数值模拟相结合的分析方法,研究了滑坡的成因及变形机制.结果表明:滑坡变形呈阶跃式增长,4~9月份为主要变形期;各监测点自2006年起每隔3年累积位移有较大提升的"规律",分析认为是滑坡体应力场调整显示变形增大;库水位快速下降与滑坡地表位移增加有较好的相关性;且库水位波动与滑坡稳定性呈正相关变化.坡体的变形原因经分析为坡体外荷载卸荷及坡内指向坡外的动水压力;滑坡目前处于蠕滑变形阶段;若库水位快速下降与汛期强降雨共同作用,滑坡变形将进一步增大.     

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。
     

蓄水及降雨条件下库岸边坡变形机理研究

库岸边坡变形与水位波动及降雨等有着密不可分的关系。水库蓄水及降雨都会引起地下水位抬升,局部坡体由不饱和状态转为饱和状态。浸水的岩土体和地下水相互作用,致使坡体力学参数弱化而稳定性降低;另外地下水位波动会施加动静水压力在坡体上,这也会导致坡体稳定性下降。为了研究在蓄水及降雨条件下边坡的变形机理及影响稳定性的主导因素,以雅砻江某电站库岸边坡为例,利用蓄水过程第一手监测资料及地质现象对其变形机理进行分析,结合传递系数法对四种工况进行计算。分析认为:蓄水过程库水位的变化与坡体变形规律有着一定的相关性,结合稳定性计算可知库水的陡升对坡体变形起主导作用。建议蓄水过程可以分阶段渐进式进行来消除这种影响;坡体在蓄水过程中,有着典型的蠕变规律:库水快速上升后,坡体滞后1~2月也开始加速变形;随着后期库水波动基本保持平稳,坡体变形也随之减速并最终趋于稳定;综合研究区地质条件及监测分析,判定滑坡变形机制为蠕滑-拉裂式。然而整个蓄水过程边坡变形都在允许范围内,不会发生失稳。