库水作用下公路土质岸坡稳定性影响因素综合评判

以三峡库区公路土质岸坡为研究对象,通过对库水作用的影响效应分析,建立了岸坡稳定性评价的参数指标评价体系以及相应的分级标准。在此基础上,应用影响因素综合评判方法,对实例岸坡进行了稳定性分级评价,评价结果与实际情况基本相符。

库水作用下含挡墙滑坡的抗滑桩加固空间位置优化研究

库水变动条件下,以滑坡体、挡墙和抗滑桩为优化系统,利用有限差分法对抗滑桩的空间位置进行优化。通过数值模拟计算滑体和支护结构不同点的位移,根据位移曲线将其划分为三个阶段,即稳定阶段、加速变形阶段和破坏阶段。稳定阶段表明了抗滑桩支护作用的有效性,加速变形阶段和破坏阶段表明了抗滑桩防治效果逐渐失去有效性,因此需要将抗滑桩布置在滑体的前部。除了发挥抗滑桩的抗滑作用还能够使挡墙起到一定的支护作用,保证了滑体的稳定性。基于此,利用强度折减法求取不同桩墙间距下的含挡墙和抗滑桩结构的滑坡安全系数,研究发现在间距较小时滑坡安全系数较大,间距较大时安全系数减小且保持在一定的范围内;这既表明了抗滑桩布置在滑体前部的合理性,又保证桩墙间距为20 m时滑体稳定性最高。因此,将抗滑桩布置在桩墙间距20 m附近是最优的,这也适用于孕育期剧动牵引式人工水库泄水渗透压力型滑坡,为该类滑坡的防治提供理论依据。

库水作用下公路岸坡灾害风险分析理论体系

通过对线性工程特征的分析,首先提出了针对大型线性工程风险评价的线评价(或带状评价)的概念,并对其涵义进行了分析。然后以公路岸坡这类大型的线性工程为例,提出了库水作用下公路岸坡灾害风险分析的基本定义,并结合公路不同勘察阶段的目的、任务、要求等方面的差别,阐明了线评价的特征并建立了相应的风险分析理论体系。最后,通过对岸坡灾害类型及承灾体特征的研究,建立了相应的危险性与易损性评价指标体系,同时还对岸坡灾害风险防治体系进行了初步探讨。

库水作用下公路岩质岸坡稳定性影响因素综合评判

以三峡库区公路岩质岸坡为研究对象,通过对库水作用的影响效应分析,建立了岸坡稳定性评价的参数指标评价体系以及相应的分级标准。在此基础上,应用影响因素综合评判方法,对实例岸坡进行了稳定性分级评价,评价结果与实际情况基本相符。

长期库水作用下星光三组倾倒变形体稳定性研究

基于室内岩土体试验,结合FLAC3D数值模拟分析,对星光三组变形体稳定性演化趋势进行分析,研究结果表明:砂岩抗剪强度指标随着干湿循环次数n及饱水时间d的增加而降低,循环次数和饱水时间分别大于25次和40 d后,其抗剪强度逐渐趋于稳定;库水位稳定在540 m和600 m水位时,岸坡整体处于稳定状态,随着干湿循环次数的增加,稳定性不断降低。循环次数达25次时,岸坡位移出现突变,循环次数达30次时,剪应变增量带在极强倾倒区已经完全贯通,初步判断极强倾倒区在干湿循环25次~30次间存在失稳破坏的可能。

库水作用下堆积体的流固耦合分析

为了探讨库水位作用下堆积体渗流、位移特征的影响,以紫坪铺水库左岸坝前堆积体为例,应用GeoStudio模块,模拟和分析了不同库水位条件下堆积体的渗流场、位移场。研究表明,水库初期蓄水堆积体内地下水浸润线位置升高,位移矢量指向坡内;在库水位上升情况下,位移矢量指向坡内;在库水位下降情况下,位移矢量指向坡外。

库水作用下倾倒体变形特征及机制分析

以九寨沟县某水电工程边坡为例,在变形迹象调查基础上布设变形监测,查明了库水作用下倾倒体的变形特征,分析倾倒体稳定性影响因素,结合钻探成果,得出库水作用下倾倒体的变形破坏机制,确定运用刚体极限平衡法对研究区倾倒体在不同工况下的稳定性作出分析与评价。

库水作用形式对安全监控确定性模型的影响

建立混凝土坝确定性模型时通常假设水荷载以面力形式作用在库盘上,这与大坝实际情况不符。本文首先通过流固耦合算法比较水荷载以面力和渗流体力两种形式作用在库盘上引起库盘变形产生的坝顶水平位移,继而分析主要因素的影响,最后依据计算成果选择影响较大的因素并运用多项式拟合方法建立坝顶水平位移的修正系数回归方程,使得在不进行渗流计算的情况下,得到与开展流固耦合计算相似的结果,从而在基本不增加确定性模型计算工作量的前提下,明显提高计算精度。

考虑可压缩库水作用混凝土拱坝的动力特性和地震反应分析

利用通用有限元软件ANSYS建立3种动力相互作用模型,研究考虑库水的可压缩和不可压缩效应对坝体地震反应的影响,不可压缩性效应采用Westergaard附加质量方法模拟,可压缩性效应通过流固耦合方法模拟,采用时程分析法得出库水对地震反应的影响。从分析结果可知,库水对拱坝的动力性能和抗震性能存在较大影响,不能忽略。

库水作用下深层倾倒变形体的失稳软化机制研究

在高山峡谷地貌和复杂脆弱的地质环境下,库岸边坡深层倾倒变形破坏现象成为了威胁水电工程安全运转的重大工程地质问题。近些年来随着越来越多大型、巨型水电工程建设与蓄水运行,深层倾倒变形体破坏问题逐渐凸显。这些深层倾倒变形体具有长期饱水(王雅雯,2016)、发育岩性为于遇水软化作用明显的软岩之中、滑坡演化时间长以及变形破坏模式为牵引式破坏(张成强,2018)等特点。综合以上特点.

库水条件下滑坡体与挡墙相互作用研究

基于鹤峰乡场镇滑坡地质模型,利用有限差分法FLAC3D分析库水作用下滑坡体和挡墙结构的相互作用,得到了较好的数值模拟结果。研究结果表明:①挡墙墙踵处产生局部拉应力;②剪应变增量沿挡墙和基岩的"薄弱接触面"由墙背向墙面推移式发展(即呈">"发展模式);③滑坡体和挡墙有共同的变形趋势,上部变形大,下部较小,位移等值线相互平行以及浅层滑坡对挡墙造成"层状破坏";④滑坡发生浅层滑移,滑坡和挡墙的稳定性降低。提出以位移指标评价库水条件下挡墙的抗滑稳定性和抗倾覆稳定性,并确定挡墙的临界宽度,在此基础上对挡墙结构进行优化设计,提高滑体和挡墙的稳定性,其结果为地质灾害的防治和工程设计提供理论指导。

基于SBFEM的坝-库水相互作用分析

将W o lf和Song提出的比例边界有限元法(sca led boundary fin ite e lem en t m ethod,简称SBFEM)应用于坝-库水相互作用分析.在库水不可压缩假定的前提下推导了坝面动水压力与附加质量矩阵的基本方程.二维重力坝和三维拱坝坝面动水压力的算例表明,与有限元法比较,SBFEM计算精度明显提高,同时由于具有降维的特点,计算工作量也在很大程度上有所节约.还分析了库底和水面坡度变化以及水库边界形状适当变化对动水压力分布和数值大小的影响.结果表明,一般情况下水库边界的变化对动水压力的分布形状基本上不发生影响,对动水压力数值大小也影响不大.

重力坝-库水-地基相互作用分析方法比较研究

对5种不同高度的重力坝分别采用流固耦合模型与附加质量模型进行了坝体-库水系统相互作用的时域地震动分析.将这两种模型计算所得动水压力结果与Westergaard公式解析解相比较可知,约70m高的中低重力坝采用Westergaard公式计算动水压力就能满足工程实际的要求;对于160m以上的中高重力坝,采用流固耦合模型计算库水作用及坝体动力响应较为接近现实情况.从坝体频率、位移、峰值加速度(PGA)三个方面的结果可以看出,附加质量模型模拟地震条件下库水对坝体作用较流固耦合模型有一定的夸大,对中高坝而言更为显著.地基对200m级高坝库水作用的影响非常明显,在计算坝体与库水相互作用时地基作用不可忽略;对于70m高的中低坝,地基作用可以不用考虑.

坝体-库水动力相互作用的数值求解格式

针对目前数值格式求解效率的不足,基于广义Newmark-β法,建立了求解坝体和库水流固耦合动力相互作用问题的2种新的数值求解格式:交错迭代法和直接积分整体求解法.导出了有限元求解公式,讨论了2种数值离散格式的特点,并结合实际工程计算比较了2种求解方法的计算效率.结果表明:2种方法均能有效地求解坝体-库水动力相互作用问题;在相同计算条件下,迭代法的计算规模要小,但花费的总机时长;整体求解法的计算效率更具优势.

基于声固耦合法的拱坝-库水-地基相互作用分析

为了研究拱坝库底吸收边界对坝面动水压力分布及坝体动力响应的影响,本文基于声固耦合法结合阻抗边界条件对库水表面重力波、库底吸收边界、坝体-库水交界面和库尾辐射边界进行模拟。建立了大岗山拱坝-库水-地基系统有限元模型,通过计算地震条件下不同库底反射系数的坝面动水压力及坝体动力响应,算例验证了提出模型的准确性。结果表明:库底反射系数越大,动水压力幅值越大,并且越靠近库底这种影响越明显。变库底反射系数和单一库底反射系数条件下的坝面动水压力分布及坝体动力响应相差较大,因此工程中在考虑库底吸收边界时可适当考虑变库底反射系数条件下的坝体动力响应。

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。

库水与降雨对凉水井滑坡变形及稳定性的影响

三峡库区内大量的涉水库岸边坡,其稳定性不仅受库水涨落的影响,而且还受到库区降雨的影响。为了分析凉水井滑坡在库水下降及降雨联合作用下的变形与稳定性响应规律,利用Geostudio有限元软件分析了8种不同工况下凉水井滑坡的变形特征与稳定性演化规律,定义并获取了滑坡各处的降雨响应因子与联合响应因子。变形结果表明,滑坡前缘变形主要受库水下降控制,而后缘变形则受控于降雨;库水降雨联合作用时滑坡表现出牵引式的运动特征,且在滑坡中后部出现了一个变形响应"迟钝"的区域。稳定性分析表明,滑坡稳定性主要受库水下降控制,其稳定系数随下降速度的增加而降低。但当库水下降速度大于0.6 m/d时,随着库水下降速度增加滑坡稳定系数的降幅逐渐减小,库水下降速度大于1.0 m/d时,库水下降速度的增加对稳定性影响较小,其稳定性对50年一遇的暴雨更加敏感。

考虑库水可压缩性的高拱坝动力特性分析

结合实际工程给出了考虑库水可压缩性时高拱坝动力特性的数值求解方案。计算结果表明,库水的可压缩性对坝体的自振频率、振型参与系数和振型等动力特性均有较大的影响。考虑库水可压缩性之后,计算坝体动力特性时计算量略有增大,建议采用可压缩库水模型求解高拱坝的动力特性。

三峡水库地震孕震机理及蓄水地震活动分析

本文从三峡库区区域地质构造、活动断裂及库区水文地质特点建立三峡库区区域地震模型;根据蓄水后岩石的库水与地质相互作用对该区水文地质及构造影响,对该区水库诱发地震进行理论分析,浅释了三峡库区水库地震孕震机理;以三峡遥测台网测震资料及宜昌台地壳形变手段在蓄水前后的监测的地壳动态变化特征为基础,对三峡水库诱发地震作了初步探讨及趋势分析。

三峡水库地震孕震机理与未来地震趋势初探

以三峡库区区域地质构造、活动断裂及库区水文地质特点为基础,借鉴老一辈地震工作者对三峡地区地震地质活动的勘察与科研成果,阐述了蓄水后岩石的库水与地质相互作用对该区水文地质及构造的影响,浅释了三峡库区水库地震孕震机理;用三峡遥测台网及宜昌台定点地壳形变手段在蓄水前后的监测资料,对三峡宜昌库区水库诱发地震作了初步探讨及趋势分析。研究显示,库区地震活动的时空强频随着库区水体的变化而增强,并与活动断层空间分布呈一致性,具备水库地震的明显特征。预测认为:未来三峡宜昌库区的巴东-黔江与高桥断裂带、仙女山、九湾溪及天阳坪断裂交汇带,是诱发ML4.0～4.5水库地震的危险区。