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。     

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。     

水电工程库水响应下滑坡时空演化特征分析

伴随西部地区水电工程的蓬勃建设,水电站建成投运改变了岸坡原始的地质条件,库水位变化引起岸坡内动水压力与静水压力的变化,从而影响岸坡的稳定性。以往水库蓄水对岸坡作用往往通过野外地质调查及相应的工程地质分析进行,缺乏蓄水前与蓄水后的定量对比分析。本文采用多源信息观测手段,分析大渡河流域黄草坪变形体蓄水前、初蓄期及正常运行期各阶段斜坡变形破坏特征,研究成果表明：（1）黄草坪变形体为一处砂页岩倾倒变形体,并将变形体区域分为强变形Ⅰ区、弱变形Ⅱ、Ⅲ区;（2）黄草坪变形体于2015年10月水库蓄水后开始变形,Ⅰ区变形显著,每年汛期加剧变形,而汛期后监测点曲线变形速率减小,且库水位下降的历时曲线与变形曲线的波峰基本对应,但由于地下水相对库水下降滞后性,变形曲线的波峰相对汛期库水位下降的历时曲线有所延后。（3）黄草坪变形体的形成可概括为①岩体卸荷—倾倒变形发展阶段;②垂直层面的张裂隙扩展阶段;③蓄水过程坡前水位抬升,局部裂隙贯通破坏阶段;④水库运行过程中坡体宏观变形破坏阶段。本文研究成果可对类似水电工程地质灾害防治具有指导意义。     

水库淹没区岩土体文物遗址保护方案研究——以皎平渡山洞遗址为例

皎平渡山洞遗址在金沙江乌东德水电站蓄水后将淹没于水下约90 m,由于水库蓄水及调蓄对地质环境的改变常诱发地质灾害,因此需对其进行保护加固。以皎平渡山洞遗址及其赋存岸坡为研究对象,综合考虑岸坡整体稳定性、山洞遗址局部稳定性以及长周期、高水压下的耐久性,提出了“抗滑桩、桩板墙、坡体注浆、坡表防渗、土方回填注浆、防渗帷幕、坡表锚喷及山洞回填”的综合治理方案。在此基础上,采用有限元法对治理前后库水位升降各阶段的瞬态渗流场进行了分析。结果表明：治理区的浸润线位置变化进程由单向快速抬升转变为双向“包围式”缓慢抬升;山洞遗址区土体饱和时间由18 d延长至148 d,其孔隙水压力变化速率在水位上升阶段由(10～35) kPa·d^-1降低至1.64 kPa·d^-1,水位下降阶段则由10 kPa·d^-1降低至(0.1～0.51) kPa·d^-1。说明该方案可有效减缓治理区地下水位的抬升和土体的饱和进程,并显著降低孔隙水压力的变化速率。     

金沙县水银沟水库大坝帷幕灌浆施工方法总结

金沙县水银沟水库位于金沙东北部,距县城15km,大坝为粘土心墙坝,坝高16．19m,坝顶长98m,坝底宽72．9m、顶宽4．1m．总库客85万m^3,水库正常高水位951．2m,是一个以灌溉为主,兼顾下游防洪任务的小（二）型蓄水灌溉工程,灌溉面积0．8万亩。水库始建于1965年,2001年6月,当蓄水到946米时,左右坝肩及下游40m处有七个漏水点,漏水量迭14．6公升／秒;当水位在950米时,坝身除有一集中渗漏（9．46公升,秒）外,坝身也出现四处管涌（2．2公升／秒）,并有流土现象,背水坡渗漏严重,变成水渣坡,人踩脚陷并有气泡声,大面积呈牛皮胀．严重部位呈稀泥状,水库浸润线逸出高度与上游水位相差不大。成为一座险病库,工程设计方案为基础帷幕灌浆和大坝防渗加固．工程总投资78．6万元,项目由金沙县水利局灌浆队施工,于2002年3月完成,经蓄水观测,治理效果比较明显。下面就水库大坝在帷幕灌浆施工技术方面作一下总结．     

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。     

水位变化诱发均质黄土库岸失稳试验研究

水库水位变化是影响黄土库岸稳定性的重要因素.以不同坡度的边坡模型为研究对象,定量测试了水位变化过程中边坡不同位置处土体的位移、强度、水头变化趋势,探讨了不同坡度的黄土边坡的失稳形态.试验结果表明:坡外水位上升导致岸坡土体软化,坡体整体沉降加大,坡体变形以浅层滑坡为主;水位下降过程中,坡体后缘出现横向张拉裂缝,坡体前缘逐步滑塌,坡角越大,坍岸现象越严重;水位下降阶段导致的土体抗剪强度下降要明显大于水位上升阶段;水的软化作用导致土体强度降低,沉降变形增大,水位骤降阶段土坡内外的压力差是导致土体发生滑塌的主要原因.     

基于geo-slope对梨园电站库区草可都滑坡体稳定性研究

梨园电站蓄水之前,库区范围内的草可都滑坡体后缘已经开始出现裂缝.滑坡前缘地形较陡,坡角在70.左右,坡体局部已经发生了变形和垮塌.为研究梨园电站蓄水后在库水位变动条件下草可都滑坡体的稳定性,运用geo-seep/slope有限元软件模拟了滑坡内部的渗流情况,得出在不同库水位情况下该滑坡体的稳定性系数.结果显示,在库水位上升过程中,其稳定性有上升的趋势,在下降过程中有下降的趋势,最容易出现破坏的区域位于滑坡体前缘.     

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.     

类土质岸坡雪崩式破坏机制研究——以三峡库区龚家方岸坡为例

【目的】水库岸坡破坏机制是库岸地质减灾的重要科学问题。【方法】以三峡库区龚家方岸坡为例,采用现场勘查和模型实验方法,探讨类土质岸坡破坏机制问题。【结果】现场勘查结果表明,类土质岸坡破坏的地质基础包括两方面:一是岸坡由灰岩、泥灰岩、白云岩、页岩、片麻岩、板岩等并富含蒙脱石和伊利石亲水性矿物的碎裂岩体组成;二是岸坡卸荷作用强烈,卸荷结构面岩桥区段是岸坡破坏的关键环节。模型实验结果表明,类土体渗透性良好,水库蓄水初期库水进入岸坡后地下水在类土体空隙内产生明显的紊流作用,孔隙水压力波动特征明显。【结论】水库蓄水浸泡条件下岸坡卸荷结构面岩桥区段抗剪强度参数劣化作用和水库蓄水初期岸坡内孔隙水压力波动作用是类土质岸坡发生雪崩式破坏的物 理机制。
     

前缘塌岸对三峡库区淹锅沙坝滑坡变形影响分析

三峡水库长期运行后,库水作用使土质岸坡变形破坏加剧,甚至导致滑坡复活。受库水位变动影响和波浪作用,秭归淹锅沙坝滑坡前缘不断发生塌岸,且滑坡变形对前缘塌岸响应较为明显。因此以该滑坡为例,基于地表宏观变形、全球定位系统(global positioning system, GPS)位移数据,深部位移监测等数据,分析淹锅沙坝滑坡的变形机制。为进一步探索前缘塌岸对滑坡变形的影响机理。采用GeoStudio软件,基于生死单元技术实现不同坡面形态的淹锅沙坝滑坡的数值模拟,分析原始形态、当前坡形、塌岸发展后等不同坡面形态滑坡渗流场,应力场,位移场的变化规律。结果表明：淹锅沙坝滑坡左侧整体变形较大;受库水作用影响,滑坡前缘发生塌岸,塌岸侧中前部的GPS监测点位移量随之增大,因而塌岸对滑坡整体稳定性有一定影响。数值模拟结果表明：淹锅沙坝滑坡是动水压力型滑坡;不同坡形渗流场结果变化较小;滑坡前缘的水平向应力分布会随坡形变化而变化,进而影响滑坡的位移变形和整体稳定性;当前坡形发生塌岸后,前缘的水平方向应力值增大,位移量随之增大,滑坡整体稳定性下降;数值模拟结果与实际变形情况一致。GeoStudio软件可以较...     

白鹤滩水库初次蓄水对双河段岸坡稳定性的影响预测分析

以白鹤滩库区巧家县双河左岸土质岸坡为研究对象,通过野外详细调查、现场钻孔剪切试验以及SEEP&SLOPE模块耦合分析,针对该岸坡在未来蓄水后的稳定性问题进行预测分析.研究发现:双河左岸土质岸坡主要由残坡积角砾土组成,其对水敏感性较强,饱水后角砾土内聚力降低60.65％,内摩擦角降低40.0％,内聚力受影响程度大于内摩擦角.当水位由当前状态先升至765 m,再升至825 m时,渗流场反应明显,坡体稳定性系数由1.238降至1.098,再降至1.010,降幅先大后小,坡体由稳定状态过渡欠稳定状态后处于失稳临界状态.岸坡土体在库水作用下发生的结构损伤、强度衰减是岸坡稳定性恶化的主要原因,其变形趋势将由蠕滑变形向整体失稳破坏发展;在此过程中,库水的反压作用对于岸坡水下部分具有有利作用,促使岸坡受影响,高程段缩减.     

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。     

渗透系数与库水位变化对边坡稳定性的影响

针对水利工程中复杂的库岸工程地质条件，以及库水位的变化对库岸边坡的稳定性会产生各种不利影响的实际，对不同渗透系数土质边坡在库水位下降速率变化下的稳定性进行了数值计算和分析，计算了在库水位下降期间，不同渗透系数滑坡体的稳定性受库水位下降速率影响的变化规律．结合库水位下降期间不同渗透系数滑坡体的渗流场，对滑坡体的稳定性进行了数值计算分析，得到了库区降水速率和渗透系数与边坡稳定性之间的关系．结果表明：对于同种材料的滑坡体，降水速率越快，滑坡体达到最低安全系数所需的时间就越短，且水位下降到同一位置时，降水速率越快，库岸的安全系数就越低，越可能发生滑坡；相同渗透系数的滑坡体在不同降水速率下其稳定性的变化曲线都是相似的．     

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。     

库水作用下三峡库区某库岸堆积体稳定性研究

三峡库区某库岸堆积体被认为是库水作用下的潜在滑坡之一．采用了GEO—seep、GEO—sigma及GEO—slope通用计算程序，对三峡水库水位升降的一系列工况下该堆积体的饱和一非饱和渗流场的变化、变形破坏机理及稳定安全系数进行了计算分析．计算结果表明，随着水库蓄水位的增加，该堆积体的稳定性会相应降低，库水骤降为其稳定性最为不利的工况．由计算分析推断该堆积体为一潜在水库新生型堆积体滑坡．     

东胜气田致密砂岩储层渗流机理

致密砂岩气藏渗流阻力大,废弃压力高,采收率低,含水饱和度影响显著,明确致密砂岩储层气体的渗流机理对于气藏的有效开发具有重要意义。选取东胜气田致密砂岩储层样品100余块,开展了孔渗测试及其相互关系与分布特征分析;进行了致密砂岩储层在不同含水饱和度下的气体渗流特征实验,计算了单相气体及不同含水饱和度下气体渗流的滑脱因子;测试了样品在不同驱替压力下的气水两相相对渗透率曲线。实验研究结果表明：东胜气田致密砂岩储层覆压渗透率约为常压下测得的标准渗透率的1/10,且普遍低于0.1mD,孔隙度偏低;滑脱效应受渗透率、孔隙压力、含水饱和度影响明显;干岩心气体临界流态特征明显,小于0.1mD岩样渗流特征曲线为线性,大于0.1mD岩样非线性特征明显;含水饱和度对于渗流特征曲线影响显著,随着含水饱和度增加,气体渗流由气态渗流过渡到液态渗流,气相渗流滑脱效应逐渐变弱;驱替压差对残余水饱和度影响大,控制气藏生产压差,防止大压差驱动储层水,导致气井大量产水。渗流机理研究对于东胜致密砂岩含水气藏的合理、有效开发具有重要的基础理论支撑作用。     

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。     

水位变化对路基边坡渗流场及稳定性影响分析

针对蓄滞洪区路基边坡因洪水水位上升、持续、下降这一作用过程导致路基边坡失稳破坏的情况,本研究通过室内模型试验来模拟洪水对路基边坡的作用过程,并结合GEO-Studio（SLOPE/W和SEEP/W耦合）程序建立等效的介质连续模型;基于饱和-非饱和渗流理论及极限平衡法,探究洪区路基边坡在水位变化过程中的孔隙水压力变化、浸润线动态变化以及安全系数变化规律。结果表明：室内试验与模型仿真的孔隙水压力以及体积含水量变化规律一致;涨水阶段浸润线随水位上升而上升,浸泡阶段浸润线向边坡内部发展,退水阶段浸润线随着水位的降低而逐渐下降;水位变化过程中边坡稳定性随水位上升而增加、浸泡阶段稳定性降低、退水阶段稳定性迅速下降。     

酸性污水库坝渗流稳定性分析及防渗加固处理

根据江西省某铜矿酸性污水库的地质勘探资料，对该污水库的坝体、坝基和坝肩进行有限元渗流计算及坝坡抗滑稳定性计算，分析大坝的渗流情况、渗透变形和稳定性问题，并提出相应的防渗加固措施。计算结果表明：大坝渗漏主要由坝肩和坝体渗漏、坝基渗流、粘土防渗斜墙失效和反滤层堵塞等引起，在渗透情况下坝体安全系数为1．012；采用高压摆喷灌浆和粘土固化注浆技术综合治理后，坝区的总渗水量降低90％，在设计洪水位条件下坝体安全系数为1．520，说明所提出的措施合理、可靠。