堰塞坝溃坝研究综述

堰塞坝溃坝是一种遍及世界的地质灾害事件,堰塞坝溃坝研究的目的是减少堰塞坝对下游人民生命财产安全、交通道路和生态环境的威胁。目前对堰塞坝溃坝研究的焦点主要集中在溃坝模式、溃坝模型、溃坝过程、溃坝机理和溃坝洪水等5个方面。回顾和总结中外有关堰塞坝溃坝问题的发展历程和已取得的研究成果,对堰塞坝溃坝模式、溃坝模型、溃坝过程、溃坝机理和溃坝洪水5个方面的研究现状进行了简要的概述,并提出了堰塞坝溃坝问题需要进一步研究的重点方向:将目前的溃坝模型分类,每一类别的模型要确定它所适用的堰塞坝类型,并对模型进行修正,以得到更加精确、可靠的溃坝模型;建立一种能够快速得到堰塞坝外部几何形态和内部物质组成结构的方法,为溃坝模型提供合理的参数;开展大尺度或原型堰塞坝溃决试验;构建一种可以精确预测堰塞坝溃坝问题的预警系统。     

堰塞坝溃口演化研究进展

近年来,随着全球气候变化与人类活动影响,极端天气现象与自然灾害频发.其中,由地震、暴雨、洪水等诱发的山体滑坡、崩塌或泥石流堵塞河道所形成的堰塞坝(湖)时有发生.堰塞坝因坝体材料构成复杂、结构松散,往往会在短时期内发生溃决,溃决洪水会对下游沿途两岸的工矿企业、城镇、农田、道路、建筑物等造成严重威胁与破坏.目前,溃坝洪水研究的重点和难点仍然是溃口的形成与演化问题,虽然通过大量研究已经取得了不少研究成果,但是,溃口演变机理仍然是未被解决的世界性难题.为此,将着重从溃坝原型观测、物理模型试验、溃口经验公式、溃口数值模拟等方面系统梳理了国内外在溃口演化机理研究上取得的进展,并针对研究中存在的不足提出了今后的研究方向和重点,以便为后续的堰塞坝溃口演化研究提供一定的参考或借鉴.     

堰塞坝溃口及洪峰参数模型评估与优化

由滑坡等失稳地质体快速堆积并堵塞河道形成的堰塞坝溃决后会对下游人民生命财产安全造成极大威胁。建立快速准确的溃决参数预测模型,是制定有效防灾减灾措施的必要条件。本文收集了75例包含坝高、库容、溃口峰值流量、坝体冲蚀系数等参数的堰塞坝案例,基于均方根误差、回归相关系数、百分比偏差三个指标对具有代表性的土石坝和堰塞坝参数模型进行评估。通过回归分析建立新的堰塞坝溃口深度预测模型及溃口峰值流量预测模型,将新建模型与现有模型对比,在实际案例中验证了模型的适用性。研究结果表明：现有模型中单参数、双参数及土石坝模型对于堰塞坝溃决参数预测效果不佳,考虑坝体易蚀性的参数模型具有较高准确性,本文所建新模型预测效果有所提升,使用范围更广,预测结果可为堰塞坝的防灾减灾措施提供参考。     

堰塞坝漫顶溃决试验分析与模型模拟

为了解不同因素对于堰塞坝漫顶溃坝过程的影响,该文针对入流流量、坝体坡度、坝顶长度和坝顶高度4个主要影响参数进行了9组对比试验,研究了4个参数对溃坝冲刷过程、洪峰流量和峰现时间的影响。结果表明:入流流量和坝顶高度对泄流过程影响较大且与洪峰流量成正相关关系,但坝顶高度的增加会导致峰现时间的延后;减小坝坡度和增加坝顶宽度都能减小冲刷速率从而起到加固坝体的作用,同时可以降低洪峰流量并延长峰现时间。基于对试验结果的分析建立了漫顶溃坝洪水预测模型,并对9组试验进行了模拟计算,对比结果表明本模型具有较好的精度。     

堰塞坝溃口斜坡失稳概率分布函数参数确定及影响因素分析

为确定堰塞坝溃口斜坡在水流侵蚀作用下的失稳概率分布函数,掌握函数变化规律,明确不同因素对稳定性影响强弱程度,开展了数值分析.结果表明:随着侵蚀发展,平均主应力逐渐减小,剪应力逐渐增大,处于破坏面上的剪应力到达峰值点后逐渐减小.概率密度分布函数中参数a随溃口高度和斜坡坡度的增大先增大后减小,随侵蚀深宽比的增大先增大后趋于稳定.随着斜坡坡高的增大,安全系数对小坡高较敏感,斜坡坡度和容重影响下的安全系数具有相同的规律.随着黏聚力的增大,安全系数对小黏聚力较敏感,当黏聚力增大到一定程度,黏聚力的变化对安全系数的变化不敏感.安全系数关于内摩擦角的灵敏度随内摩擦角的增大先减小后增大,侵蚀深宽比对安全系数的影响具有相同规律.     

堰塞坝漫顶溃决过程数值模拟

根据堰塞坝坝体材料的宽级配特性,建立描述堰塞坝漫顶溃决溃口发展规律与流量过程的数值模型。该模型引入与水流方向垂直的附加作用力来考虑粗颗粒对细颗粒的阻拦和遮蔽作用以及细颗粒对粗颗粒的包围和填实作用。基于不同土体陡水槽冲蚀试验结果,针对宽级配堰塞坝材料在高强度水流侵蚀条件下的冲蚀特性,建议采用能反映坝体材料颗粒级配、密实度、强度、坝体坡度、水流速度及摩阻流速对冲蚀量影响的土体冲蚀公式。利用该数值模型对唐家山堰塞坝溃决案例进行计算分析,所得溃坝洪水流量过程与实测结果接近,验证了该模型和计算方法的合理性,表明该模型能准确反映水库库容和上游补给水流量对堰塞坝漫顶溃决发展过程的影响。     

堰塞坝溃决过程中孔隙水压力变化规律

为研究堰塞坝坝体内部孔隙水压力对坝体的溃决发展过程的影响,通过水槽模型试验,在分析堰塞坝溃决过程的基础上,研究了堰塞坝溃决过程中孔隙水压力的变化过程。研究成果表明：根据溃口演化特征,可将堰塞坝的溃决过程分为3个阶段：坡面侵蚀阶段(Ⅰ)、溯源陡坎侵蚀阶段(Ⅱ)、粗化再平衡阶段(Ⅲ),其中,阶段Ⅱ发展最为剧烈;堰塞坝溃决过程中各测点孔隙水压力的变化过程均呈现先增后减的变化趋势,并存在明显的滞后现象;左右两侧的孔隙水压力呈“左小右大”的变化趋势,二者差值随溃口发展速率的加快而增加;上游孔隙水压力较下游明显增大,敏感程度也更高;蓄水期孔压可采用饱和非稳定二维渗流微分方程进行求解,整体变化趋势与实际值相符合,孔压增长速率呈先缓后陡趋势,最大孔压差绝对值为0.09 kPa。     

降雨对土坡稳定的影响

为了模拟降雨过程中边坡土体强度的变化,以室内常规不固结不排水三轴试验为基础,探讨了含水量的变化对土体抗剪强度参数及应力-应变关系的影响,并从孔隙水压力的角度探讨了降雨过程中含水量的变化对土体变形的影响.试验结果表明:抗剪强度参数与含水率变量总体上呈非线性关系,但对于粘聚力(c)和内摩擦角(ψ),在含水质量分数为18.64%处均达最大值,并且随着含水量的增加,c、ψ值均单调递减;重塑黏性土的应力-应变关系呈近似双曲线,并且随着含水量的增减应力-应变关系曲线越来越接近两边的坐标轴.最后,从土体强度和变形的两个角度分析可知,降雨过程中所造成的含水量的提高最终导致了边坡的破坏.     

堰塞坝漫顶溃决过程与机理试验研究

为了分析堰塞坝的溃决过程与机理,进行了堰塞坝漫顶溃决试验.结合堰塞坝的溃口扩展和溃决流量过程,将漫顶溃决过程分为最初的缓慢侵蚀阶段和之后的快速侵蚀阶段.在这个过程中,溃口在纵向上的扩展以陡坎侵蚀的方式推进,而横向上的扩展由土体坍滑失稳引起.坝体漫顶破坏属于冲刷破坏.通过分析陡坎后退过程、冲刷过程及其机理,认为冲刷过程包...     

降雨入渗对尾矿坝稳定性的影响

通过对某尾矿坝进行ABAQUS二维建模,运用了修正Mohr-Coulomb破坏准则建立了在降雨入渗条件下坝体的非饱和土流固耦合有限元计算模型;通过采用合适的土-水特征曲线得到了非饱和边坡变形与应力的若干模拟结果并与实测结果进行对比分析。研究成果为继续研究尾矿坝在降雨入渗条件下的稳定性分析提供了基础。     

降雨对岩土边坡稳定影响的实例分析

以建始县红土坪新城区红土中路K1+140-360右侧安置点边坡为例,采用有限元强度折减法及Mohr-Coulomb屈服准则对边坡进行数值模拟,分析不同降雨入渗时间岩土边坡渗流路径、渗流速度和孔隙水压力对岩土边坡稳定性的影响.计算结果表明:随着降雨时间的持续,岩土边坡卵石土层中的渗流路径进一步向水平向倾斜,中风化砂岩层中的入渗深度进一步增大,开始在坡脚处产生水平向的渗流,坡体内地下水的流动速度加快,对渗透通道里面的岩土体(卵石土层、强风化砂岩层)中产生冲刷,造成细颗粒的流失,从而导致整个开挖边坡的稳定性急剧下降.持续降雨作用下,边坡土体含水率急剧增加,进而饱和,导致边坡土体基质吸力下降,开挖边坡的稳定性降低.     

滑坡堰塞坝坝体溃决机理与溃决实验研究综述

相对于人工土石坝,天然形成的滑坡堰塞坝缺少加固、防渗及泄洪等工程措施来稳定堰塞湖水位,坝体结构不稳定、基础资料缺乏,发生的溃决现象具有突发性强、几率高、危险性大、排险处理紧迫的特点,亟需深入系统的研究.作者结合国内外堰塞坝形成及其溃决问题的研究现状,介绍了滑坡堰塞坝与人工土石坝的溃决特性、滑坡堰塞坝的溃决模式及寿命特征,以及滑坡堰塞坝溃决特性的物理模型试验研究、原型观测及大比尺现场试验研究、梯级滑坡堰塞坝溃决特性试验研究进展.最后提出了关于堰塞坝溃决机理、堰塞湖处置、溃决模式、原型及模型试验比尺效应、溃决过程原型监测预警等方面建议的研究方向.     

四川5·12地震灾区滑坡堰塞坝溃决灾害风险评估

四川5·12地震造成大量山体崩塌和滑坡,在灾区河流上形成了上百个雍塞体和堰塞湖,其中比较大的有34个,这些不同规模的地震堰塞湖的稳定性和溃决风险成为最严重的地震次生灾害,对于这些堰塞坝的处理需要进行科学地评估.对四川地震堰塞湖的比较研究发现,流域面积很大(大于5000平方公里)的河流,堰塞体很难形成完全堵江的堰塞湖,不用担心堵溃风险;流域面积很小(小于300平方公里)的河流,径流量很小,相对库容较大,暂时不存在溃决风险,甚至可以保留下来加以利用;而对那些中等流域的河流,堰塞湖的相对库容较小,在连续暴雨情况下容易发生漫溢溃决,才是应该关注的重点.     

泥石流堆积扇堵江溃决过程及堰塞坝堵江概率

结合2020年构林坪溃决型泥石流模拟试验,分析泥石流堵江过程及河流侵蚀能力,提出堵江堰塞坝堵江概率判别标准,为泥石流堰塞坝工程治理提供参考.重新定义颗粒的面积相关形状系数及体积相关形状系数,可应用于各类不规则形体.从颗粒粒度角度得出泥石流堆积“粗颗粒物质快速移动沉积-细颗粒物质慢速被侵蚀”的特征;从堰塞坝堵江过程角度得出“堆积扇逐层沉积-河流薄弱侵蚀”特征;从沉积侵蚀速率角度得到构林坪流域堵江阈值,且当泥石流颗粒粒度较细时,泥石流沉积速率对该阈值的影响将显著提高,粒度较粗时,以河流侵蚀速率为主要因素.     

拱坝形状参数及地基弹模对坝肩稳定的影响

本文从分析n值着手,就圆弧形拱圈的形状参数及坝体弹模与地基弹模的比值对拱坝坝肩稳定的影响问题作了一补充探讨.找出了稳定性随这些参数而变化的大致规律,并导出了对稳定最有利的最佳中心角.     

渗透压力对拱坝坝肩稳定的影响分析

文章给出了渗透压力的计算方法,同时提出了岩体连通率的概念。经过计算,分析了连通率对坝肩抗滑稳定的影响。文章对如何降低连通率系数,从而提高坝肩稳定安全系数提出了建议。     

耦合降雨情况尾矿坝坝坡稳定性分析

尾矿坝存有大量的尾矿砂和水,渗流破坏是影响尾矿坝安全稳定的重要因素,而在降雨条件下,渗透压力也会对尾矿坝坝坡的整体稳定性产生影响.利用有限元软件GEO-Studio中SEEP/W与SLOPE/W耦合降雨条件下的渗流场,分析了某加高扩容尾矿坝坝坡的稳定性.     

透镜体对尾矿坝安全性影响的参数敏感性分析

透镜体在坝体中的大小、位置、形状以及抗剪强度参数和变形参数皆为坝体安全性的影响因素,其影响主要体现在坝体的浸润线深度、坝顶位移和安全系数.本研究基于正交试验设计法和熵权决策法,对透镜体进行参数敏感性进行分析.研究结果表明:透镜体的垂直位置和面积比率是最关键的几何影响因素,而黏结力(c)和摩擦角(φ)则是最关键的材料影响因素;透镜体面积比率越小,坝体安全性高;透镜体处于坝体顶部和后缘时,坝体安全性越高;透镜体的c,φ以及渗透系数Ks与破坏比Rf越大,坝体安全性越高;在评价坝体稳定时,建议综合坝顶位移与安全系数2个指标对其进行稳定性分析.     

施工期堆石堰坝的渗流计算

在水利水电工程施工期,使堆石围堰或未完建的堆石坝过水,渲泄部分汛期洪水,是缩小导流工程规模、降低工程投资的一条重要途径.因此,国内外许多学者致力于堆石堰坝渗流、过水稳定、护面措施等方面的研究.本文简要介绍了施工期堆石堰坝的渗流计算原理和解析计算方法,并在试验研究的基础上,讨论了自由和淹没两种渗流状态,给出了两者的区分界限;同时,通过建立逸出坡降的经验公式,提出了较为完整的堆石堰坝渗流解析计算方法及相应的图解法,可以进行逸出坡降、逸出水深、渗流量、浸润线等项的计算.     

水电站堰坝工程的施工浅析

本文通过工程施工实践,对中小型水电站的堰坝工程施工技术作简要探析。