考虑非饱和渗透系数随机场统计特征的库岸老滑坡稳定性分析

库岸边坡如果在历史上发生过滑坡灾害,计算所得的安全系数将略高于临界状态值1.0,仅以安全系数评价库岸老滑坡的稳定性,将导致预测结果与边坡稳定状态不相符合。提出以土水特征曲线和非饱和渗透系数为核心的水力参数联合随机(场)统计特征为基础,建立库岸边坡稳定性的可靠度分析方法。首先根据有限的室内土水特征关系试验数据,采用贝叶斯理论校准土水特征曲线VGM、VGB、VG和FX模型参数的随机统计特征,并得到模型备选组合的概率。其次根据饱和渗透系数的随机场统计特征,联合土水特征曲线的随机统计特征,生成库岸边坡非饱和渗透系数的随机场空间分布。最后分析仅考虑土水特征曲线随机统计特征的库岸边坡稳定性失效概率,以及综合考虑非饱和渗透系数随机场统计特征的可靠指标。针对三峡库区石榴树包老滑坡在2020年强降雨和长江水位快速升降的工程背景,开展考虑渗流作用的非饱和土边坡稳定性可靠度分析。研究结果表明,虽然边坡稳定性的安全系数较低,但是可靠指标满足规范不小于2.70的要求,无需采取额外的边坡工程加固措施,建议继续开展边坡的长期健康监测。

间歇复活型库岸老滑坡地表位移预测

库岸老滑坡的间歇性复活给决策管理者判断滑坡处于何种变形阶段,以及未来将会出现何种发展趋势带来了极大的困难。将周期性库水位变动及季节性降雨入渗统一到滑坡体的地下水位变动,基于刚体极限平衡原理与Mohr-Coulomb强度准则,推导了描述库岸老滑坡间歇性复活过程的复活速率与地表位移预测模型。以三峡库区三舟溪滑坡为例,首先通过数值模拟获得2009年1月1日至2009年12月31日的滑坡体地下水位序列,然后利用所建模型计算得出该时间段内滑坡复活速率序列,根据初始位移得出地表位移预测序列。与实测位移的比较结果显示预测效果良好,表明所建模型是合理的。此外,影响该模型预测精度的关键因素在于获得精确的实时地下水位与符合滑坡实际情况的模型参数。

滑床渗透性对超覆型库岸老滑坡稳定性的影响

超覆型库岸老滑坡滑床前缘大多发育一砂卵石层,该砂卵石层的强渗透性将影响滑坡渗流场,从而影响滑坡的稳定性。以三峡库区万州中学老滑坡为例,在确定该滑坡中地下水作用模式为承压水含水层作用模式的基础上,假定砂卵石层的4种不同渗透系数,来研究在库水位波动条件下,滑床砂卵石层渗透性对滑坡稳定性的影响。分析表明,超覆型老滑坡砂卵石层的渗透系数不同,滑坡中浸润线也不同,渗透系数越小,浸润线越低,滑坡中地下水相对库水位的滞后效应越明显;库水位上升阶段、高水位运行阶段和下降初期,万州中学老滑坡各级滑坡的稳定性系数随砂卵石层渗透系数k2的增大而减小;库水位稳定在150m时,老滑坡整体稳定性随k2的增大而增大,k2的变化对次级滑体和三级滑体的稳定性影响不明显。这对于库区老滑坡的复活和监测预警工程有较强的应用价值。

库岸深层老滑坡间歇性复活的动力学机制研究

库岸深层老滑坡在季节性降雨和周期性库水位变动联合作用下往往表现出间歇性复活特征。在这一复活过程中,滑动期与间歇期交替出现,滑带土经历不同速率的剪切和不同时长的固结。从滑动期内残余强度的剪切速率效应、间歇期内峰值抗剪强度的恢复特征以及间歇期过渡到滑动期的孔隙水压力触发过程3个方面着手,建立了描述库岸深层老滑坡间歇性复活的动力学方程。塘角村1号滑坡滑带土试样的环剪试验结果显示:残余强度在较小速率范围内表现出负速率效应,而当剪切速率达到一定值后残余强度不再减小,且有微弱增长趋势;峰值强度在短时间内有较明显的恢复,但在较小位移后衰减至残余强度;孔隙水压力触发剪切破坏的发生滞后于所施加的水压力,这一滞后过程为孔隙水压力的扩散过程。基于试验成果,根据所建立的动力学方程,对库岸深层老滑坡间歇性复活的动力学机制进行了讨论,从而为此类滑坡的预测和防灾减灾提供有价值的参考。

库岸深层老滑坡复活对诱发因素的滞后响应机制

以三峡库区某复活型深层老滑坡为例,着重分析前缘监测点累积位移与库水位变动及降雨量的相关性,发现该复活型深层老滑坡前缘的变形与库水位下降具有明显的对应关系,并存在一定时间的滞后。根据太沙基有效应力原理与Mohr-Coulomb强度准则,揭示了诱发因素影响下的孔隙水压力扩散是这一滞后响应的关键机制。对于极限平衡状态下的库岸深层老滑坡,由降雨及库水位变动产生的孔隙水压力增量需经一定时间段后才能传递到滑动面处,并影响滑动面处的孔隙水压力进而产生滑动速度,且这一滞后时间与滑坡体的水力扩散系数及滑坡体厚度密切相关。基于理论分析,对取自于该滑坡前缘的滑带土进行了孔隙水压力扩散的模拟试验,证实了该机制过程的合理性。同时,该机制的揭示对解决当前滑坡位移预测模型尚不能考虑滞后效应这一问题具有参考价值。