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。     

水库岸坡地质灾害研究现状与趋势

水库岸坡地质灾害防灾减灾是库区生态环境尤其是地质环境保护的重要科学问题,通过对国内外研究文献的查阅分析并结合多年在三峡库区的研究实践,将水库岸坡地质灾害研究现状概化为水库岸坡稳定性变化、破坏机制、库岸再造预测方法等3方面,系统梳理了每个方面的研究情况。结果发现国内外学者高度重视库水位降落对岸坡稳定性与变形破坏特性的影响机制研究,基于卡秋金法提出了多个库岸再造预测新方法,但在库水位多旋回变动对岸坡作用、库水位周期性浸泡劣化岩土物理力学特性、类土质岸坡等方面研究不多。指出了水库岸坡地质灾害进一步研究应予以高度重视的3个方向,即水库岸坡地质环境效应、类土质岸坡变形与破坏和库岸地质灾害治理新技术新方法。     

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。
     

水库岸坡地质灾害研究现状与趋势

水库岸坡地质灾害防灾减灾是库区生态环境尤其是地质环境保护的重要科学问题,通过对国内外研究文献的查阅分析并结合多年在三峡库区的研究实践,将水库岸坡地质灾害研究现状概化为水库岸坡稳定性变化、破坏机制、库岸再造预测方法等3方面,系统梳理了每个方面的研究情况。结果发现国内外学者高度重视库水位降落对岸坡稳定性与变形破坏特性的影响机制研究,基于卡秋金法提出了多个库岸再造预测新方法,但在库水位多旋回变动对岸坡作用、库水位周期性浸泡劣化岩土物理力学特性、类土质岸坡等方面研究不多。指出了水库岸坡地质灾害进一步研究应予以高度重视的3个方向,即水库岸坡地质环境效应、类土质岸坡变形与破坏和库岸地质灾害治理新技术新方法。
     

降雨作用下堆积体岸坡变形破坏模式模型试验

为了进一步探究降雨作用下堆积体岸坡变形破坏模式,自主设计制作了物理模型试验系统,通过三峡库区某堆积体滑坡现场取样,在测定土样基本物理力学参数后,开展了降雨作用下不同坡角的堆积体岸坡模型试验,主要分析了不同坡角下岸坡模型的变形破坏特征及破坏模式。结果表明:坡度对岸坡变形破坏特征影响显著,坡角较大(60°与50°)时,坡体易出现浅层滑动破坏,坡角较缓(40°)时,容易出现深层滑动,坡角35°及更小时,未出现明显的变形破坏;浅层滑动破坏规模较小,变形自下而上牵引,演化发生所需的时间较短,而深层滑动破坏规模较大,变形自上而下推移,所需时间更长;降雨作用下堆积体岸坡变形破坏可分为软化剥蚀-蠕动变形-明显滑动三个阶段,变形破坏模式表现为雨水入渗→表层饱和→土体软化→饱和区扩大→土体沉降→坡顶裂隙出现→坡脚变形/坡体整体变形→浅层滑面/深层滑面→浅层破坏/深层破坏。     

降雨作用下堆积体岸坡变形破坏模式模型试验研究

为了进一步探究降雨作用下堆积体岸坡变形破坏模式,自主设计制作了物理模型试验系统,通过三峡库区某堆积体滑坡现场取样,在测定土样基本物理力学参数后,开展了降雨作用下不同坡角的堆积体岸坡模型试验,主要分析了不同坡角下岸坡模型的变形破坏特征及破坏模式。结果表明：坡度对岸坡变形破坏特征影响显著,坡角较大(60°与50°)时,坡体易出现浅层滑动破坏,坡角较缓(40°)时,容易出现深层滑动,35°及更小坡角时,未出现明显的变形破坏;浅层滑动破坏规模较小,变形自下而上牵引,演化发生所需的时间较短,而深层滑动破坏规模较大,变形自上而下推移,所需时间更长;降雨作用下堆积体岸坡变形破坏可分为软化剥蚀—蠕动变形—明显滑动三个阶段,变形破坏模式表现为雨水入渗→表层饱和→土体软化→饱和区扩大→土体沉降→坡顶裂隙出现→坡脚变形/坡体整体变形→浅层滑面/深层滑面→浅层破坏/深层破坏。     

水库蓄水土质岸坡拉剪断裂破坏机制研究

基于土体结构特征从土体宏微观变化、岸坡变形、掏空等方面解释了水库蓄水期间土体浸泡软化机制。采用断裂力学方法推导求证了土质岸坡浸泡软化拉剪断裂破坏机制,并将土质岸坡浸泡软化拉剪断裂破坏进一步分为基座软化拉剪破坏模式和基座掏空拉剪破坏模式,给出了两种破坏模式的地貌演绎过程。通过建立两种破坏模式的物理模型和力学模型,从断裂力学角度推导出了潜在坍塌体裂缝尖端应力强度因子表达式。算例分析表明,土质岸坡破坏表现为显著的浸泡拉剪断裂破坏模式,并讨论了潜在坍塌体长度、高度、裂缝角度以及裂缝垂直长度对应力强度因子的影响。土体断裂韧度较小,导致岸坡坍塌体规模不大,土质岸坡的浸泡软化整体滑移破坏往往是滞后的,通常岸坡先局部软化,基座变形后发生塌岸破坏,后续上覆岸坡失去支撑发生整体式滑移。     

水库蓄水土质岸坡拉剪断裂破坏机制研究

基于土体结构特征从土体宏微观变化、岸坡变形、掏空等方面解释了水库蓄水期间土体浸泡软化机制。采用断裂力学方法推导求证了土质岸坡浸泡软化拉剪断裂破坏机制,并将土质岸坡浸泡软化拉剪断裂破坏进一步分为基座软化拉剪破坏模式和基座掏空拉剪破坏模式,给出了两种破坏模式的地貌演绎过程。通过建立两种破坏模式的物理模型和力学模型,从断裂力学角度推导出了潜在坍塌体裂缝尖端应力强度因子表达式。算例分析表明,土质岸坡破坏表现为显著的浸泡拉剪断裂破坏模式,并讨论了潜在坍塌体长度、高度、裂缝角度以及裂缝垂直长度对应力强度因子的影响。土体断裂韧度较小,导致岸坡坍塌体规模不大,土质岸坡的浸泡软化整体滑移破坏往往是滞后的,通常岸坡先局部软化,基座变形后发生塌岸破坏,后续上覆岸坡失去支撑发生整体式滑移。
     

库水和降雨耦合作用下公路滑坡研究

以福建山区库岸公路滑坡为对象,采用室内模型试验和有限元数值模拟方法,研究库岸公路降雨滑坡形成机理,探讨库水位下降与降雨联合作用下导致临水边坡发生失稳的模式和原因。研究表明库水位变动与降雨的联合作用将改变沿坡体内的渗流场,降低滑坡土体的力学强度,使得滑坡前缘由于浮力减重和浸泡软化作用导致抗滑力减小,滑坡中后部下滑力增大,产生滑坡现象。     

三峡库区兴山县平邑口库岸塌岸预测

在岸坡工程地质特征及稳定性分析的前提下,对平邑口库岸塌岸进行预测,并提出了库岸防护措施建议.研究表明,在三峡库水作用下,平邑口库岸的塌岸灾害是较严重的,需进行系统完善的工程防护处理.     

填筑形成的码头岸坡稳定分析

利用极限平衡方法及有限元计算，求解深圳A港岸坡破坏的稳定分析及应力场和位移场，并探讨了填筑形成岸坡的破坏模式、破坏原因及稳定计算方法；发现由块石、碎石和砂填筑形成的岸坡的破坏面属于非圆弧滑动面，淤泥层的存在对岸坡的稳定有很大影响，其破坏模式和破坏原因等与其他形式的码头岸坡有显著的不同。     

宜昌城区长江岸坡稳定性预测评价

三峡水库修建与蓄水后,由于清水下泄,长江宜昌城区河段发生明显冲刷,深泓普遍下切,河段内出现了多处新的崩岸险情,为此,国家启动三峡后规长江崩岸治理工程.在工程勘察的基础上,对岸坡地形地貌、地质结构以及岸坡稳定影响因素进行了综合分析,对宜昌城区长江岸坡的稳定性进行了工程地质分类评价,并采用河岸地质结构预测法对岸坡发展趋势进行了预测.分析和预测表明,护岸工程岸坡不存在稳定（A）类岸坡;基本稳定（B）类岸坡约占23%;稳定性较差（C）类岸坡约占48.5%;稳定性差（D）类约占28.5%.     

基于GIS的嘉陵江北碚段岸坡地质灾害危险性评价研究

运用投影寻踪聚类评价方法和GIS空间叠置方法对重庆市北碚区嘉陵江段岸坡的地质灾害危险性进行了评价,研究发现:岸坡稳定性差的面积为18.98%,稳定性较差的面积为37.77%,两者之和占研究区总面积的56.75%;滑坡、泥石流多分布在向斜与背斜的过渡区域、河湾的凹岸和支流汇入处;基于加速遗传法的投影寻踪评价方法可以用于地质灾害研究,确定因子图层权重.     

洪水脉冲作用下漓江岸坡植物生长研究

通过试验和理论分析相结合的方法,得出常规Logistic模型下水蓼的修正生长方程.利用Taylor多项式,首次对洪水脉冲作用下Logistic模型生长方程进行拟合,提出相应的生长方程,并最终分析得出漓江岸坡典型挺水植物水蓼在洪水脉冲作用下的生长特征.     

基于GIS的库区岸坡稳定性评价系统设计

针对水库建设过程中极易发生的库岸塌岸、滑坡等地质灾害,提出了适当的评价指标并确定了权重和隶属度,采用模糊评价方法对库岸塌岸、滑坡等地质灾害进行了稳定性评价.基于ArcGIS平台的AE组件,采用Visual Studio 2008开发语言C#构建了库岸稳定性评价系统,实现了库区基础地质信息的显示、浏览和库岸塌岸、滑坡等地...     

南宁市防洪堤岸坡稳定的灰色关联分析

针对南宁市防洪堤岸坡的稳定性,通过灰色关联分析,对影响因素的作用程度做优劣排序,找出了失稳的原因,并结合南宁市防洪堤岸坡典型滑坡情况进行分析,结果表明,灰色关联分析理论可有效应用在堤防工程稳定的判别中.灰色关联分析理论对制定防洪堤岸坡稳定的维护治理措施提供了依据,为防洪堤稳定性作出快速诊断提供了新方法.     

梧州市河西防洪堤岸坡三维计算机模拟

用编制的三维有限元程序对梧州的防洪堤岸坡两人骨坡地段进行三维计算机模拟,模拟结果与实测的结果吻合,验证了程序的可靠性,并且利用程序对抗剪强度参数进行了反演。     

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。     

向家坝水电站左岸高边坡安全监测成果分析

左岸高边坡是向家坝水电站工程施工的重要区域,边坡稳定与否将直接影响枢纽工程的顺利施工.对安全监测仪器的布置、实施情况进行了介绍,对已获取的观测结果进行分析,对边坡目前的稳定状态给予了评价.监测结果表明,开挖支护控制较好,目前边坡已处于稳定状态.