降雨-库水耦合作用下的库区边坡稳定性研究

库岸边坡安全是水库稳定运行的基础。为保证十三陵水库运行安全,文章采用ABAQUS数值计算软件,分析了降雨-库水耦合作用下库区边坡的稳定性。结果表明:降雨及水位变化都会影响库区边坡的稳定。水位降低对边坡稳定性影响比水位升高的影响更大,更容易发生失稳。为保证水库安全运营,建议加强边坡的稳定性监测。研究结果为水库安全运行提供参考。

基于降雨与库水位耦合的三舟溪滑坡渗流模拟及稳定性分析

降雨与库水位升降是诱发库岸滑坡的重要因素,降雨与库水位耦合作用下的非稳定地下水渗流场的确定,是分析库岸滑坡稳定性的关键。以三舟溪滑坡为例,通过对地表位移监测数据、降雨及库水位变化数据的分析,确定了降雨和水位升降是导致滑坡稳定性降低的主要因素。利用有限元分析软件GEOSTUDIO对三舟溪滑坡在研究区实际降雨和三峡工程运行库水位条件下的瞬态渗流场进行了数值模拟和边坡稳定性分析,得到了滑坡的最危险水位升降速度和降雨量,进而提出了水位下降比与滑坡稳定性的关系。

三峡库区黄土坡滑坡库水位与降雨联合作用渗流应力耦合的数值模拟

以三峡库区黄土坡滑坡为研究对象,通过野外调研与监测,利用FLAC有限差分软件建立了黄土坡滑坡在库水位与降雨联合作用下的渗流应力耦合数值分析模型,对不同工况下黄土坡滑坡的渗流应力耦合作用进行数值模拟分析,并探讨黄土坡滑坡的复活机理。结果表明:滑坡体前缘300m内受库水位的影响较大,坡体内的渗流应力耦合作用明显,在工况一及工况二下,由于库水位的下降使滑坡体内的地下水位线下降,并且伴随着大暴雨,滑坡体内的孔隙水开始向长江排泄,滑坡体出现明显的变形;在工况三及工况四下,由于库水位的上升使滑坡体内的地下水位线上升,并且随着降雨量的减小,滑坡体内出现了反向的渗流作用,加强了滑坡体的稳定性,使滑坡重新回到了相对稳定的状态。

库水位波动及降雨作用下巫峡干井子滑坡流-固耦合特征及稳定性分析

三峡库区巫峡段高陡峡谷区地质环境脆弱,库岸滑坡分布密集,受库水位和降雨影响变形明显。以巫峡段干井子滑坡为例,基于有限元方法和非饱和土力学理论建立滑坡流-固耦合计算模型,考虑滑坡瞬态渗流引起的土骨架变形和渗透系数变化,将非饱和土强度理论和孔隙水压力分布应用到极限平衡法中,分析滑坡在库水位波动和降雨条件下的渗流、应力应变和稳定性变化规律。结果表明,干井子滑坡地下水位和稳定性受库水位波动的影响较大。降雨受斜坡地形因素控制很难直接入渗至滑体深部,在强降雨条件下滑坡整体稳定性变化较小,滑坡中后部易发生浅表层变形,模拟结果与野外实际调查情况一致。研究对库区地质灾害监测预警和防治工作有一定指导作用。

库水位波动与降雨作用下的滑坡流固耦合分析

库区水位周期性涨落将改变两岸土体地质条件,在联合降雨组合作用下,容易诱发滑体变形,极大程度地影响了滑坡的稳定性。以三峡库区卢家沱滑坡为例,针对滑体剖面二维模型,采用Geo-Studio软件模拟了不同库水位与降雨组合的滑坡稳定性分布情况;同时根据有限元软件Abaqus建立三维模型进行流固耦合作用分析。结果表明:在水库水位下降及降雨条件联合作用下,遭遇最不利工况时,滑坡将加剧变形,整体位移加大,存在局部失稳的可能,但由于滑坡前缘土体为中-强透水,利于地下水渗出,滑坡整体位移变化较小,未观察到塑性贯通区,可以确定卢家沱滑坡在不同工况条件下仍处于基本稳定状态。

降雨和库水位耦合作用下滑坡的模型试验研究

降雨和库水位上升是滑坡失稳的重要因素之一,为探究滑坡变形过程和失稳条件,选取千将坪滑坡为实体对象,制作相似比为1:190的物理模型,在降雨和库水位耦合作用下,通过不同模型倾角角度并辅以监测手段进行试验研究。试验结果表明:滑面倾角越大,在同样诱发因素下越容易失稳;在降雨和库水位耦合作用下,位移基本存在于滑坡前缘,滑坡后缘波动较弱,表现出牵引式滑坡特征;滑坡土压力与位移变化存在一定的对应关系,土压力随着滑坡的缓慢变形逐渐增加,滑坡破坏前瞬间土压力急剧增大达到峰值,破坏失稳时土压力急剧减小,呈现出应力重分布现象。

库水位变化和降雨作用下三门洞滑坡流固耦合分析

目前对三门洞滑坡的已有研究都重点关注稳定系数和变形特征,缺乏对孔隙水压力及应力演化特征的系统性研究。采用Abaqus建立滑坡的三维计算模型,推导库水位变化和降雨入渗的耦合边界条件,提出基于莫尔-库伦和最大拉应力准则相结合的复合准则,模拟滑坡在库水位变化和降雨共同作用下的变形演化过程。系统探讨了滑坡的孔隙水压力分布、位移场、应力场和塑性区分布特征,并综合数值模拟结果分析了库水位变化和降雨入渗条件下的边坡稳定性问题。结果表明:在强降雨和库水位缓慢下降综合作用下,三门洞滑坡在滑坡中后部和前缘分别出现局部的张拉和剪切破坏,滑体内渗流场发生较大变化,导致滑体内孔隙水压力、应力、位移和等效塑性应变整体增大,但并未出现塑性破坏区,边坡整体处于稳定状态。

降雨与库水位共同作用下近坝库岸边坡滑坡模型试验研究

根据云南省龙江水电站近坝库岸边坡滑坡特点,为了对降雨与库水位共同作用下近坝库岸边坡滑坡有深入的了解,进行了降雨与库水位共同作用下边坡滑坡大型模型试验研究。试验结果表明:降雨是引起近坝库岸边坡滑坡的重要因素,降雨与库水位共同作用下近坝库岸滑坡有效应力减小,研究库水位以下边坡土体的抗剪强度减小;库水位作用使得边坡产生沉降和裂缝,边坡的滑坡是由降雨和库水位共同作用引起,库水位以下边坡土体水分入渗充分,边坡内部孔隙水压力较大,边坡易产生滑坡且滑坡规模较大,近坝库岸边坡滑坡属于浅层牵引式滑坡。

库水位循环下岸坡-桥梁桩基相互作用致损机理

库水位循环作用下,库岸边坡岩土体物理力学性质劣化,引起岸坡变形、滑移,将对桥梁基础、桥墩及上部结构产生不同程度损伤,甚至会导致桥梁上部结构落梁、垮塌。针对重庆万州长江二桥库岸边坡失稳致灾问题,采用FEM-SPH(finite element method-smoothed particle hydrodynamics)转换耦合算法建立了岸坡-桥梁三维有限元模型,结合桥位处地质勘测数据模拟了变动水位条件下岸坡变形、滑移、失稳全过程,揭示了岸坡滑移与桥梁桩基相互作用机理,研究了桥墩偏位规律及下部结构失效模式。结果表明:以滑动带有限元网格悉数转换为SPH(smoothed particle hydrodynamics)粒子作为岸坡失稳判据,FEM-SPH转换耦合算法能够更直观、准确地模拟库岸边坡从变形、滑移至失稳全过程;桥位处岸坡将在第16、20次水位升降循环过程中发生失稳破坏;随着岸坡变形、滑移、失稳演化,桥墩偏位呈“缓增-激增”的变化趋势;岸坡发生第2次失稳时,桩基础在土-岩交界面上部发生剪切破坏,破坏面与水平面夹角约为60°。

库水位变动联合降雨作用下麻柳林滑坡稳定性评价

库水位变动和降雨是影响三峡水库库区滑坡失稳的重要因素,因此进行不同时段内的库水位变动联合降雨工况下的滑坡稳定性评价具有重要意义。以重庆市万州区麻柳林滑坡作为研究对象,首先在实际监测资料的基础上,将工程地质类比法和GeoStudio数值模拟相结合,对滑坡抗剪强度参数进行反演优化;然后基于P-Ⅲ型分布曲线对降雨重现期进行分析后共设置25种计算工况,利用GeoStudio模拟软件进行模拟计算。并选取了内摩擦角、黏聚力及降雨量3个因素进行了正交试验,采用极差分析法进行稳定性敏感分析。分析表明,麻柳林滑坡稳定性变化幅度与降雨强度呈正相关,变形量与滑坡稳定性系数呈负相关;最不利工况为低水位联合百年一遇降雨工况,此时麻柳林滑坡稳定性系数为0.960,滑坡模拟变形量达到0.3947 m。极差分析结果表明所选取的3个影响因素的敏感性由大到小依次为:内摩擦角、黏聚力、降雨量。此次研究成果为确定库区滑坡失稳破坏工况和稳定性分析评价提供了一种可行的思路。

基于降雨、库水位联合作用的滑坡渗透稳定性分析

为了进一步研究库水位与降雨联合情况下滑坡体渗流特性以及稳定性的规律,根据非饱和渗流原理,利用Geostudio 2007软件,对某滑坡体库水位骤降与降雨联合作用工况进行了渗流特性以及稳定性分析。结果表明:库水位下降速率越大,降雨强度越大,降雨持时越长,滑坡体稳定系数越小;距离岸坡较远的滑坡体内部孔压变化存在一个"滞后"现象,距离岸坡越近,孔压变化幅度越大。库水位骤降对不同监测点的孔压有一个影响时间,上部、中部和下部监测点影响时间分别为360 d、150 d和100 d。降雨影响了滑坡体内部瞬时孔压变化,而对整体的孔压变化影响较小。降雨发生在库水位骤降过程中而非库水位下降开始时刻或结束时刻时容易导致滑坡体失稳。研究成果为研究在库水位和降雨联合作用下的滑坡机理提供一定的参考。

库水位升降作用对库岸滑坡稳定性的影响研究

利用了渗流场-应力场耦合的有限元法,对三峡库区某滑坡体在库水位升降作用下的渗流特征及稳定性变化规律进行了研究。结果发现,对于该滑坡体在库水位上升过程中其稳定性将有降低的趋势,而在水位上升过程中,滑坡的稳定性开始阶段下降而后逐渐上升。

库水和降雨联合作用下岸坡稳定影响因素敏感性分析

库岸边坡的稳定性受众多因素综合影响,其敏感性分析一直是相关研究的重要内容。以三峡库区某库岸边坡为研究背景,根据边坡监测变形,确定了库水位下降速率和降雨强度为主要外部影响因素,采用敏感性系数法,进行了单一因素敏感性分析以及双因素联合作用下的敏感性分析。结果表明:单因素作用时,库水位下降速率对边坡的稳定性影响更为显著;在库水位下降的过程中叠加降雨作用,边坡的安全系数明显降低,各影响因素的敏感性逐渐增大,说明联合作用对库岸边坡稳定的影响显著。因此在库岸边坡的稳定性研究中,应该根据外界影响因素进行综合分析,重点考虑各因素的联合作用,这样才能更好地评价边坡的稳定情况。研究成果可为库岸边坡的稳定性评价和治理提供参考。

旭龙水电站库区格亚顶堆积体变形及稳定性分析

为了分析库水位变化对坡体变形及稳定性的影响,以金沙江上游旭龙水电站库区中的格亚顶堆积体为例,利用GeoStudio软件对库水作用下的坡体进行渗流、应力-应变、稳定性数值模拟计算,预测在库水作用下坡体的变形及稳定性变化规律。结果表明:①在库水位上升过程中,地下水位线有向坡内弯折下凹的趋势并明显滞后于库水位,应力和位移随库水位上升变化明显,稳定性系数持续增加;②在库水位维持不变过程中,地下水位线随库水位维持时间逐渐趋于平缓并有局部重合现象,应力和位移在一定范围内波动变化较小,稳定性系数在不同水位维持一定时间后都出现明显变化;③库水位下降过程中,浸润线下降幅度随时间逐渐减小,应力和位移相对于水位上升阶段变化较小,稳定性系数则持续减小。根据稳定性系数变化规律,结合数值计算获取的位移曲线,通过累加法处理得到累积位移曲线并计算单位时间的切线角,利用切线角预警判据对该水库蓄水运行后的变形阶段进行判别,格亚顶堆积体在水库运行初期的变形阶段为初加速变形阶段。

基于三维流固耦合的库水滑坡变形破坏机理研究

为综合分析库水滑坡在降雨及库水变动下变形破坏机理,依托李家坡滑坡,利用三维数值模拟软件Abaqus, 采用 Mohr Colum和受拉破坏准则相结合的复合准则建立该滑坡的数值预测模型,并利用实际孔隙水压力、位移变 形等监测数据进行模型优化.最后通过各极端工况模拟结果的对比分析,得出了库水滑坡变形机理.

库水位变化和降雨共同作用下滑坡的三维流固耦合分析

从库水位和降雨二者共同作用的角度,分析了三峡库区胡家坡滑坡的稳定性特征,并给出了后续库水位变化过程中边坡变形破坏的预测。该模型基于比二维更能反映真实情况的三维有限元计算,采用Mohr-Columb和拉破坏准则相结合的复合准则,并对滑坡的库水位和降雨耦合的边界特征进行了分析,最后通过对极端工况模拟结果的分析,得出了一些有意义的结论。

奉节县曾家棚滑坡时空差异性变形特征与成因机制分析

研究库水位波动和降雨影响下滑坡的位移变形特征并分析其破坏机制,对了解三峡库区滑坡的演化过程具有重要意义。以奉节曾家棚滑坡为例,基于GPS地表监测位移分析了滑坡在不同特征库水位运行阶段的变化规律,结合灰色关联度模型确定了滑坡不同部位的变形在不同阶段的主要控制因素,借助GEO-Studio软件模拟了曾家棚滑坡在历史降雨和库水位波动耦合作用下的稳定性变化,并与定量分析结果进行了交叉检验。结果表明:曾家棚滑坡的运动状态随时间变化,从缓慢蠕变状态进入阶跃变形状态。平面上,中东部坡体与西部坡体相比,运动更加强烈;剖面上,前缘变形早且变形量大。曾家棚滑坡变形失稳过程为初期蓄水启动了曾家棚古滑坡,前缘首先发生变形;降雨作为中后期主控因素,和库水位波动联合作用共同诱发了滑坡多次阶跃变形,使滑坡前中后部形成贯通裂缝;最终由二十年一遇的暴雨诱发滑坡发生整体破坏。