库水位变动情况下库岸边坡稳定性研究——以白鹤滩水电站石圪垴滑坡为例

精细化研究库水位变动对库岸边坡稳定性影响具有重要意义,本文以白鹤滩水电站库区石圪垴边坡为研究对象,通过地质分析,结合普适性监测仪GNSS位移监测数据、气象站降雨数据及库水位涨落数据,并利用饱和-非饱和渗流有限元软件模拟不同库水位以及库水位以不同速度下降20 d后边坡稳定性。研究结果表明:稳定渗流情况下岸坡安全系数较瞬态渗流情况下增大约17.6%,库水位上升岸坡稳定性增加,反之,稳定性系数降低。库水位降速越大,岸坡稳定性降低越明显,降速相差0.5 m/d,稳定性系数下降约3.2%。库水位下降前期稳定性系数下降较为明显,第10天稳定系数降至最低,与现场GNSS监测数据结果具有高度一致性,监测数据的变化提前预报了滑坡的发生,显示了普适性监测仪器的监测成效与预警作用。

库水位降落与降雨耦合作用下鸡脑壳包滑坡变形分析

为研究三峡库区水位降落与降雨对沿岸涉水边坡的影响,以鸡脑壳包滑坡为例,采用数值模拟方法对鸡脑壳包滑坡在库水位降落、降雨以及二者耦合作用工况下的变形破坏进行分析。首先在二维模型中通过MorgensternPrince法对滑坡在不同工况下的稳定性进行计算,同时利用三维滑坡模型监测滑坡孔隙水压力、应力以及位移的变化,从而分析涉水滑坡破坏机理。在此基础上分析库水位下降速率、降雨强度单一指标对滑坡的稳定性影响。结果表明:在二维计算中库水位从175 m水位缓降至145 m同时叠加50年一遇暴雨时鸡脑壳包滑坡最危险,此时滑坡的稳定系数为1.032,滑坡处于欠稳定状态。在三维模型监测中坡体内的渗透力和位移发生很大变化,其中库水位从175 m缓降至145m且遭遇50年一遇暴雨时,滑坡出现最大位移,其中水平位移达到31.38 mm,垂直位移为31.13 mm。表明滑坡的位移主要发生在中后部,所以在库水位下降且伴有强降雨时要着重观察滑坡后缘的变形。对单一因子分析可知,滑坡在仅调整库水位下降速率时,随着库水位下降速率增大,滑坡的稳定性随之降低,当水位下降速率4.2 m/d时,滑坡出现失稳。在分析降雨因子影响时,降雨强度越大、降雨时长越长,滑坡越容易失稳,50年一遇暴雨持续4天滑坡稳定系数达到0.968,进入失稳状态,因此在库水位快速下降与持续性强降雨期间要做好对滑坡的监测预警。

四川锦屏水库地区地壳剪切波分裂特征及蓄水影响初探

利用雅砻江流域地震台网2011年8月1日至2014年12月31日期间及四川省地震台网1个地震台站2008年5月1日至2015年8月31日期间记录的地震观测波形资料,采用剪切波分裂分析得到了四川锦屏水库地区中上地壳各向异性参数,即快剪切波偏振方向和慢剪切波时间延迟.结果显示,研究区内台站的快波优势偏振方向存在明显的局部特征,左侧4个台站的快波优势偏振方向与区域主压应力方向比较一致,右侧台站优势偏振方向各异.研究发现,台站MLI的快波偏振方向变化与水库水位的变化具有很好的相关性,在2013年7月,水库水位急剧升高到约1800m后,台站的快波偏振方向也发生了90°变化,这是一种被称为90°翻转(90°-flip)的现象.蓄水导致的应力增加(以及可能的渗水)产生的高孔隙压影响了剪切波分裂特征.

库水位缓变作用下高陡边坡变形及稳定性分析

库水位缓变时,对边坡岩体在无裂隙、有裂隙、增大渗透系数、单独降水及升水等5种条件下,进行了流固耦合数值模拟试验,研究升、降水全过程条件下坡面裂隙及渗透系数对边坡岩体变形位移、近似蠕变及稳定安全系数的影响效应,以及单独升、降水条件下渗透系数对稳定安全系数的影响规律。结果表明,有近似平行坡面裂隙时,对坡面位移影响较大,对稳定安全系数几乎无影响;增大渗透系数时,对位移影响较小,下部1/3高度内观测点位移表现最敏感;升、降水全过程时,渗透系数越大,各阶段稳定安全系数越小;单独升水时,渗透系数越大,稳定安全系数越小,且裂隙的存在不影响此规律;单独降水时,渗透系数越大,稳定安全系数越大。

库水位骤降条件下动水压力型滑坡稳定性分析

三峡水库蓄水后库区部分滑坡已显著变形,且随库水位下降过程响应明显,因此分析日降幅条件下库区动水压力型滑坡稳定性就十分重要。为此,采用GEO-studio软件分析库水位骤降条件下滑坡体不同区段的稳定性,发现库水位作用于滑坡体的下滑段时,滑坡体稳定系数随库水位下降而下降,库水位下降速度越大,稳定系数下降越快,但若最终库水位一致,滑坡稳定性系数相差不大;库水位下降作用于滑坡体阻滑段时,滑坡表现出一定的动水压力效应,整体结果为浮托减重,稳定系数先下降后上升;整体而言提高日降幅对动水压力型滑坡稳定性的影响有限。

库水位骤降下非饱和岩质边坡稳定性数值模拟

为研究库水位骤降下岩质边坡渗透稳定特性,推导了基于Hoek-Brown准则下考虑岩质岩体非饱和效应的极限平衡抗剪强度公式,并结合Biship法推导了基于该方法的安全系数表达式,基于Geostudio与Python平台实现了库水位骤降下某岩质边坡渗透稳定性的分析,以4种不同Hoek-Brown参数表征不同类型的岩质边坡并对其进行了敏感性分析。结果表明:库水位下降速率较小时,边坡内部浸润线呈现"先密后疏"的规律,库水位下降速率较大时,边坡内部浸润线呈现"先疏后密"的规律,库水位下降速率越大,前期浸润线的"弯折"程度越大;上部监测点孔压在深度2 m以下随深度呈线性分布,而中部监测点与下部监测点孔压随时间呈线性分布。库水位下降速率越快,监测点孔压下降越快;不同工况安全系数随时间呈现先减小后保持不变的趋势,单轴抗压强度σc、岩体性状mi、地质强度指标GSI与安全系数成正相关,而岩体损伤因子D与安全系数成负相关;不同Hoek-Brown参数对安全系数的敏感程度大小排序为mi≥GSI≥D≥σc。

不同类型降雨联合库水位骤降黏土心墙坝坝坡渗透稳定数值模拟研究

针对降雨发生在库水位骤降不同时刻下的土石坝坝坡渗透稳定性研究较少的问题,基于宜春市温汤河四方井水利枢纽工程黏土心墙坝的实测数据,利用有限元软件Geostudio软件对降雨发生在库水位骤降不停时刻下的上下游坝坡渗透稳定性规律进行数值模拟,得到不同监测点的孔压变化及上下游坝坡的安全系数变化规律。结果表明,上游坝坡处的监测点孔压变化对不同类型降雨不敏感,下游坝坡处监测点不同类型降雨下孔压变化差异较大,降雨发生在库水位下降的不同时刻下孔压均有一个大幅上升的过程;上游坝坡降雨发生在库水位骤降时刻越后,最小安全系数越小,而下游坝坡安全系数在降雨时刻则有个突然下降的过程,研究结果为认识黏土心墙坝在降雨发生在库水位骤降不同时刻下的边坡渗透稳定性规律提供了一定的参考。

重庆市万州区天城实验小学滑坡的致滑概率初探

本文基于对滑坡的机理分析及作者的工程实践经验 ,遴选出了滑坡致滑的四大主要因子 ,提出了致滑概率的度量指标及其标准值 ,用概率统计法分析了万州区天城实验小学滑坡的致滑概率。

高变幅水位对滑坡变形影响速率关联度研究

依托西南高拱坝库区某典型特大型库岸滑坡工程,基于速率关联度的相关性分析方法,研究了库岸滑坡坡表位移速率与库区水位波动变化速率的定量关系。结果表明:该滑坡变形属于渗流驱动型,降水期对滑坡变形影响显著,水位下降过程中难以消散的孔隙水压力与指向坡外的渗透力导致了滑坡的变形;在水位下降的初期因水库水的支撑作用显著减弱,滑坡变形最为强烈。

库水升降速率对老蛇窝滑坡稳定性影响分析

通过监测资料分析和滑坡稳定性数值计算,探讨了三峡库水位在不同升降速率下对老蛇窝滑坡稳定性的影响规律。研究结果表明,理论上库水位上升有利于老蛇窝滑坡的稳定,但实际运行中库水位上升是不利于滑坡稳定的,因为库水浸泡会使滑坡前缘塌岸;老蛇窝滑坡为动水压力型滑坡,最主要诱发因素为库水位的下(骤)降;老蛇窝滑坡稳定性的临界库水位调度速率为0.9 m/d,即当库水位下降速率大于0.9 m/d时,滑坡K值小于1。

库水位日降幅对白家包滑坡稳定性影响分析

以三峡库区白家包滑坡为研究对象,通过野外勘察和资料收集,对比分析GPS监测曲线、库水位变动曲线和降雨历时曲线,并利用Geo-Studio的SEEP模块和FLAC^(3D)分别对各种不同库水位日降幅条件下滑坡渗流场及应力应变进行了数值模拟。结果表明,滑坡的应力场、位移场、塑性区均随库水位日降幅增大而变化,其变形量及塑性区范围均随库水位日降幅的增大而增大。综合分析认为,目前白家包滑坡处于欠稳定-不稳定状态,在增大库水位日降幅条件下滑坡稳定性将会进一步降低而导致失稳。研究成果可为三峡水库调度确定库水位日降幅标准及滑坡防治提供参考依据。

水库水位下降速率对滑坡稳定性控制作用研究

库岸滑坡失稳多与水库水位波动相关,尤其是水库快速泄水过程发生滑坡的几率更大。已有研究显示,水位快速变化将改变滑坡稳定性,因此研究水库水位下降速率与坡体稳定性的演变,对一定程度上控制或减缓地质灾害发生具有实际意义。采用有限元数值模拟,分析不同水位下降速率对滑坡渗流场的影响,结合极限平衡法探讨水位变动速率对滑坡稳定性的影响机理和规律。结果表明:随着水位下降速率不断增大,水头差呈非线性(二次多项式)增加;水位下降速率由1 m/d增大至3.5 m/d时,滑坡整体最小稳定性系数降低6%;当水位下降速率大于2.5 m/d时,滑坡体将发生失稳;滑坡体稳定性系数最小值所对应的水位成阶梯式下降,在1/2和1/4坡高处,滑坡体稳定性较差。

丰都丁庄裂口工业区滑坡的致滑概率研究

笔者通过对丰都丁庄裂口工业区滑坡的机理分析及工程实践经验,总结出了滑坡致滑的四大主要因子———内因、库位降落、暴雨和地震.提出了各因子致滑概率的度量指标及其致滑概率的标准值,建立了概率统计分析方法,并将此方法用于丰都丁庄裂口工业区滑坡的致滑概率分析,所得的结论与实际情况比较吻合.

不同降雨类型与库水位波动耦合作用下的土质滑坡稳定性分析

为研究不同类型降雨(平均型,前峰型,中峰型以及后峰型)联合库水位骤降情况下的滑坡失稳模式,根据非饱和渗流原理,利用加拿大著名岩土软件Geo-slope2012,针对某自拟滑坡体在库水位骤降联合降雨工况下进行了渗流特性以及稳定性分析,计算结果表明:库水位下降过程中滑坡体内部孔压存在一个"延迟"效应,监测点距离库岸越远,"延迟"效应越明显;库水位下降速率越大,最小稳定系数出现的时刻越早,最小稳定系数越小;不同降雨类型影响了孔压达到峰值的时间以及最小稳定系数的出现时间;不同降雨类型下最小稳定系数大小为前峰型>中峰型=平均型>后峰型;降雨发生在库水位下降不同时刻时影响了监测点孔压的瞬时变化;不同工况下滑坡失稳模式均为下部浅层滑坡首先失稳,然后深层滑坡失稳,而上部浅层滑坡较为稳定,不容易发生失稳。研究成果为认识不同降雨类型联合库水位骤降下滑坡失稳模式提供了参考。

库水位骤降时边坡渗透稳定的非饱和渗透参数敏感性分析

为研究库水位骤降时边坡土体不同非饱和参数变动对边坡渗流特性及稳定性的影响规律,以某边坡计算模型为例,根据非饱和渗流原理,利用岩土软件Geo-slope2012模拟分析了不同工况下边坡深层浅层稳定性,同时考虑了Fredlund模型中三个非饱和参数a、m、n变动的影响。计算结果表明,不同非饱和参数(a、m、n)在库水位骤降下对上部监测点存在一个"影响深度","影响深度"与参数a、m呈正相关,与参数n呈负相关;随着距离库岸的缩短,边坡表层孔压变幅逐渐增大并超过深层孔压变幅;不同监测点位移变化呈现在库水位下降过程中迅速增大,在库水位下降结束后保持不变,参数a与最大位移呈正相关,而参数m、n与最大位移呈负相关;随着库水位的下降,边坡失稳顺序为下部浅层滑动面先发生失稳,然后引发深层的边坡失稳,而上部浅层滑动面在库水位下降的过程中不会发生失稳,研究结果为相应工况下边坡的认识与治理提供了相应的参考。

黏土心墙坝库水位骤降联合降雨上下游坝坡渗透稳定性数值模拟

为研究库水位骤降联合降雨情况下某黏土心墙坝的渗流特性以及稳定性规律,利用Geo-studio软件,对库水位骤降、不同强度降雨以及降雨发生在库水位骤降的不同时刻下的某黏土心墙坝的渗流特性以及上下游坝坡的稳定性规律进行了数值模拟。计算结果表明:(1)库水位骤降工况下孔压降低152%,上游坝坡安全系数先减小12.8%,后略有增大,下游坝坡则增大0.5%,库水位下降速率越大,孔压下降越快,上游坝坡安全系数下降越快,最小安全系数越小,下游坝坡安全系数上升越快;(2)降雨工况下孔压先平均增大2.1%后降低至初始水平,安全系数则先减小0.3%后增大至初始水平,降雨强度越大,孔压上升的幅度越大,最小安全系数越小;(3)降雨发生在库水位骤降不同时刻下,孔压呈现先减小后保持不变,在降雨时刻呈现突然上升的趋势,上游坝坡安全系数先减小后维持不变,下游坝坡安全系数先增大后保持不变,在降雨时刻突然下降,降雨发生在库水位下降结束时刻安全系数最小。

方溪水电站面板缺陷下库水位骤降面板坝渗透稳定性分析

为研究面板缺陷情况下的渗流特性及稳定性,结合方溪水电站面板坝实际工况,基于饱和-非饱和理论建立了缺陷面板堆石坝有限元模型,利用加拿大著名岩土软件Geo-studio,在不同库水位骤降速率下,对含不同缺陷面板坝的渗透稳定性进行了有限元计算,得到了浸润线、渗漏量及安全系数的变化曲线,结果表明:缺陷对坝体渗流特性影响较大,含缺陷坝体的上游坝坡浸润线显著升高,缺陷尺寸和高程越大,浸润线高程越高;库水位骤降速率对坝体内部浸润线影响较大,当库水位下降时,坝体内部浸润线先疏后密;含缺陷面坝导致坝体渗漏量明显上升;上游坝坡安全系数随库水位下降呈"先降后升"规律。

库水位骤降与降雨条件下深浅层边坡稳定性分析

为研究在库水位和降雨联合作用下某边坡体的渗透特性及相应的稳定性,根据非饱和渗流原理,利用有限元软件Geo-slope模拟了某边坡体在降雨和库水位骤降工况下的孔压变化及安全系数变化规律。结果表明,库水位下降速率越大,孔压变化越大,最小安全系数越小;静库水位越高,边坡体下部孔压越大,安全系数越低;降雨发生在库水位下降开始时刻对于上部浅层边坡和深层边坡来说较为危险,而降雨发生在库水位下降结束时刻对于下部浅层边坡来说较为危险;边坡的失稳先发生于边坡体的下部浅层,然后引起深层的整体滑动。研究结果为边坡工程治理提供了理论依据。

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.

库水位骤降边坡渗透稳定敏感性分析

为定量研究不同非饱和参数(进气值a、土水特征曲线斜率δ、残余含水率ε、渗透系数k)对边坡渗流特性及稳定性的影响规律,利用Geo-slope软件,基于Fredlund&Xing非饱和理论,采用灰关联度法对某土质边坡不同非饱和参数对边坡渗透稳定性的影响进行了敏感性分析。结果表明:参数a、k与浸润线高程成负相关,与位移及稳定系数成正相关;参数δ、ε与浸润线高程成正相关,而与位移及稳定系数成负相关;位移与稳定系数在库水位下降前期变化较大,而在库水位下降后期变化较小;边坡上部监测点的位移大于下部监测点的位移;对边坡稳定影响较大的参数为a与k,而参数δ与ε对边坡稳定性影响相对较小;采用灰关联度方法可直观准确地获取主要因素和次要因素,为量化研究非饱和参数对边坡稳定性的影响提供了一种方法。