基于非饱和渗流应力耦合的河堤窝崩机理

从土坡稳定的角度出发,基于强度折减原理,采用饱和非饱和渗流应力耦合方法,综合分析河堤岸坡内在因素和外界动力因素对窝崩形成的作用,探讨窝崩形成机理.结果表明:饱和非饱和渗流应力耦合方法计算的窝崩最小安全系数明显小于非耦合方法;窝崩的本质是岸坡土体在各种不利因素的组合作用下发生的剪切破坏;黏聚力及内摩擦角是防止窝崩的有利因素,而岸坡坡角、岸坡内外水位差、河流侵蚀等是诱发窝崩的不利因素;岸坡坡比是防止窝崩的控制性因素.

岩体劣化对谷幅变形及高拱坝安全性的影响

拱坝建成蓄水后,水环境的变化会引起坝址区岩体力学性能的改变,进而引起谷幅收缩,影响大坝安全。针对锦屏一级拱坝蓄水初期出现的地基异常变形现象,基于岩体遇水劣化规律和非饱和渗流-应力耦合基本理论,建立岩体遇水劣化模型,采用非线性有限元数值分析方法,研究蓄水初期库区岩体劣化下的谷幅变形规律,进一步分析谷幅收缩对坝体结构的影响。研究表明:库岸岩体劣化对谷幅变形产生直接影响;岩体劣化程度越高,谷幅收缩越明显,坝体上游消落带区域的谷幅变形最为突出;随着水位升高,库岸岩体劣化范围扩大,坝体的最大顺河向位移、最大主拉应力和最大主压应力略有减小。因此,锦屏拱坝蓄水后由岩体劣化造成的谷幅变形不会影响坝体的整体安全。

充水节理岩体中大断面隧洞开挖的数值模型研究

采用非饱和的渗流应力耦合模型分析了糯扎渡水电站2#导流洞的开挖过程,导流洞部分洞身穿过节理带,洞项水头较高。详细地讨论了高水头和节理带对施工过程的影响。节理带采用描述高密度平行节理组的各向异性节理本构来逼近;考虑开挖引起的介质变形对渗透系数的影响;考虑排水引起的饱和度变化对渗透系数的影响。所用的非饱和瞬态耦合模型可以模拟出开挖引起的 EDZ 区域孔隙水压力急剧升高、有效应力减小、渗透系数动态的变化以及排水对洞室稳定性的提高。数值模拟的计算结果与国外类似试验的一般性观测结论相吻合,因此,可以用来评价水位以下隧洞施工方法和施工速度的合理性和经济性。