水位升降和潮汐水位作用下围堰的安全稳定性

为了分析水位升降和潮汐水位作用下滨海区域围堰的安全稳定性,基于厦门市集美岛车站工程实例,应用Plaxis有限元程序的非饱和土渗流理论,采用有限元强度折减法,进行不同水位升降速度及潮汐水位循环作用下围堰的稳定性分析,通过围堰的安全系数变化曲线分析水位变化对围堰稳定性影响的机理。结果表明:围堰安全系数在水位升高时减小,水位上升速度越快,围堰安全系数减小速率越大;水位下降时存在临界水位降速,临界水位降速为1.0 m·d^(-1),当水位下降速度超过临界水位降速时,围堰安全系数先减小后增大,当水位下降速度小于临界水位降速时,围堰安全系数逐渐增大;围堰安全系数在落潮时增大,在涨潮时减小,潮汐振幅越大,围堰安全系数增值越大,随着循环次数的增加,相邻两次循环间围堰安全系数增量逐渐减小并趋于稳定。

不同水位升降速率对库岸桥基边坡稳定性影响分析

为了研究库水位升降下桥基岸坡的稳定性,以西南地区某桥基岸坡为例,开展室内物理试验,并基于非饱和渗流理论,应用geostudio软件计算不同水位升降速率下桥基岸坡的渗流场、位移场与稳定性系数变化规律。结果表明:水位升降,坡内浸润线既有同步性,又有滞后性,滞后性随水位升降速率增大而增强。岸坡横向位移在水位升降时,先快速增加后缓慢减少,最大横向位移发生于桥基左侧岸坡上;水位升降速率增加,前期横向位移变化速率加快、变化幅度增大。桥基岸坡稳定性系数在水位上升时先快速增加后逐渐减小,在水位下降时先快速减小后缓慢增加。

水位变动和杆塔荷载对水电站源端输电线路区域边坡稳定性的影响

针对库区及河道沿岸岸堤和边坡由于水力作用侵蚀和水位变动影响边坡稳定性的问题,基于Geo-Studio有限元软件,采用极限平衡原理对某水库岸坡进行稳定性分析,重点考察水位骤降对岸坡稳定性的影响,得到了岸坡安全系数随水位骤降的时间变化关系以及不同库岸水位升降速率下边坡浸润线的变化规律。同时,分析了库水位变化耦合杆塔荷载对水电站源端输电线路区域的边坡稳定性的影响。结果表明:岸坡稳定系数随水位的骤降迅速下降后缓慢增大最后趋于平稳;岸坡稳定系数随水位的上升迅速增大后缓慢减小,最后趋于平稳;水位变动耦合杆塔荷载共同作用时,边坡稳定系数变化趋势与无杆塔荷载作用时基本一致,但临界滑动面安全系数显著降低。此外,水位上升和下降的速率对边坡均具有显著影响。

Study of Water Flow in a Single Clay Crack

A model has been constructed to study water flow in a single clay crack, and a new concept of the critical rise rate of water level in the crack has been put forward. When the water level rises faster than this critical rate, the flow in a crack will increase, and vice versa. The flow in a crack is not in proportion to the water level. The maximium water flow in clay is 30-40 times smaller than that in a rock fissure under the same condition. In the process of water discharge, the flow in a crack will lessen gradually, and the crack will grow narrower by 3.0-4.0cm, with its depth reducing by over 50%.

库水位初次升降对卧沙溪滑坡粉质黏土蠕变特性的影响及其变形规律研究

以卧沙溪滑坡为研究对象,通过对该滑坡滑带土的原状土样及干湿循环处理试件进行三轴蠕变试验,分析其蠕变特性,分别建立了Merchant模型、Burgers模型和西原模型并对比分析三种蠕变模型的拟合精度;此外,基于FLAC 3D内置代码简化Burgers模型对卧沙溪滑坡变形及长期稳定性作出预测。结果表明:干湿循环会造成土体承载能力降低,蠕变变形增大,达到稳定的时间变长,且土体衰减蠕变初始阶段的应变速率增大;偏应力水平对蠕变特性的影响体现在低应力下土体经历瞬时变形,衰减蠕变和稳定蠕变阶段,中应力下和高应力下经历瞬时变形,衰减蠕变和等速蠕变阶段;Burgers模型较适用于卧沙溪粉质黏土,且自重影响下的滑坡滑体的蠕变变形主要集中在中上部凸起区域,应加强对该区域的防护。

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。

金沙江支流黑水河松新电站短须裂腹鱼(Schizothorax wangchiachii)过坝后上溯行为

鱼类过坝后的上溯行为对鱼类寻找适宜的产卵、索饵等功能性栖息地至关重要。现阶段我国大多数研究聚焦于鱼类上溯通过鱼道的游泳行为量化,而过坝后的上溯行为分析鲜有报道。本研究在金沙江下游支流黑水河松新坝址处利用PIT(passive integrated transponder)遥测技术对松新电站过鱼对象短须裂腹鱼(Schizothorax wangchiachii)过坝后的上溯行为开展监测,考虑监测过程中水文情势变化对过坝后上溯行为的影响,采用生存分析方法,构建了耦合多因素(流量、水温、河道涨落水率、昼夜节律、肥满度等)的Cox风险比例回归模型,利用AIC模型准则筛选出最优模型参数,识别了影响鱼类过坝后上溯成功率的关键因素。结果表明:(1)短须裂腹鱼在松新鱼道的上溯效果显著优于河道;(2)水温及河道涨落率是影响短须裂腹鱼过坝后上溯效果的关键因素;(3)水温与短须裂腹鱼过坝后河道上溯成功率呈负相关,当水温超过短须裂腹鱼最适温度后,河道上溯成功率随着温度的上升呈递减趋势;河道涨落水率与短须裂腹鱼过坝后河道上溯成功率呈正相关,其中涨水情势下短须裂腹鱼河道成功上溯的概率高于落水,河道上溯成功率随着涨水率增大呈递增趋势;(4)尽管昼夜节律对短须裂腹鱼过坝后河道上溯成功率无显著影响,但从数据结果发现有61%的短须裂腹鱼选择在夜间上溯。本研究旨在为恢复鱼类栖息地和优化小水电生态调度提供科学依据及参考价值。

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。

水位升降速率和边坡坡率对涉水岸坡的稳定性影响研究

在实际工程中,水位的升降是非常普遍的现象,为探究水位升降速率和边坡坡率对涉水土质岸坡稳定性的影响,运用岩土有限元软件GEO-Studio来模拟了不同涉水岸坡坡率和不同水位升降速率下,涉水岸坡的渗流情况和稳定性变化规律。结果表明:在水位上升过程中,涉水岸坡内的水位线因为材料渗透率小于岸坡外水位变化率而呈凹型,水位下降过程则是凸型;水位上升速率越快,岸坡越快达到最大稳定性系数,且达到的最大稳定性系数最大,水位升高对岸坡稳定性有利;水位下降速率越快,涉水岸坡的稳定性降低越快,且稳定性系数最低。对于不同坡率的边坡,在水位上升和下降期间,在同一水位升降速率下,稳定性系数的变化幅度相似,同时均是坡率越缓的边坡稳定性越高,坡率越陡的边坡稳定性越差;而水位骤降对边坡的稳定性安全影响最为明显。

桂林恭城河栗木站实用水文预报

以桂林市恭城瑶族自治县栗木水文站为例,介绍了广西中小流域常用的水文预报方法,包括多元回归分析法、地貌单位线法、中国洪水预报系统、涨率分析法。通过比对各方案的特点、适用条件及预报合格率,结果表明:涨率分析法综合误差最小,地貌单位线法误差最大。而在实际应用中,多元回归方程预报方法使用最为广泛。

库水位变化下对水库滑坡稳定性影响的预测

本文在分析库水位与滑坡稳定性的一般规律的基础上 ,对某水库滑坡进行了考察 ,分析其初期蓄水过程中滑坡的位移动态和代表性测点位移的规律 ,确定最危险水位 ,进行稳定性计算中的参数反演 ,在此基础上 ,考虑地下水渗透的滞后性 ,进而预测了未来蓄水及潜在的库水位下降情况下滑坡稳定性与库水位的关系。

水位变动速度对某库区岸坡堆积体稳定性的影响

水位变动期间库区岸坡堆积体渗流场及稳定性的变化是一个动态过程,如何评价水位变动速度对堆积体稳定性的影响是工程上一个重要课题。采用有限元计算与刚体极限平衡分析相结合的方法,探讨了水位变动速度对堆积体渗流场及稳定性的影响机理和规律,研究成果表明,水位变动速度对堆积体在水位变动期间瞬时渗流场有着较大的影响,较大水位上升速度对堆积体稳定性有利,但水位下降速度增大对堆积体稳定性不利,水位下降速度由0.5增大至5 m/d,堆积体稳定性系数可降低15%～20%,水位下降期间堆积体危险水位往往出现在堆积体坡脚以上1/3～1/5坡高处。

库水位升降条件下边坡失稳离心模型试验研究

三峡库区频发的滑坡地质灾害已愈来愈引起学者的高度重视,其受水位反复升降的影响是库区边坡不同于其他陆地自然边坡的一个显著特点。以离心模型试验为手段,基于三峡库区典型滑坡的工程地质特征,建立相应的土质边坡离心模型。在试验过程中实现对库水位循环升降的控制,模拟库区边坡在水位升降作用下的失稳过程。通过数码摄像、数字图像处理和传感元件测试,获得该试验条件下的土坡在水位升降过程中典型位置的孔隙水压力变化、全断面位移矢量演化(水平位移和沉降)、滑面形态及裂缝形成发展过程,并详细分析边坡在这种外部水环境影响下的变形演化、失稳和破坏模式。试验结果表明,若仅考虑水位升降作用的影响,该试验条件下的库区土质边坡的变形呈现典型的渐进牵引破坏模式,并具备较强的水土软化影响特征;裂缝在变形演化过程中出现交替张开和闭合现象,该失稳模式下的滑面呈折线形态,并在变形破坏过程中次生多级滑面。研究结果为库区滑坡地质灾害机制的深入认识、以及滑坡预防和控制提供了重要依据。

库水位升降条件下邻近坝址区堆积体边坡稳定性分析

针对某水电站蓄水后对坝址上游右岸堆积体边坡稳定性影响的问题,根据非饱和土体瞬态有限元渗流控制方程构建了堆积体边坡二维计算模型,再利用GeoStudio软件中的SEEP模块计算了不同库水位升降速率、不同边坡渗透系数条件下边坡内的渗流场分布规律,再采用摩根斯坦—普莱斯极限平衡法计算各瞬态渗流场下最危险滑带的安全系数。结果表明,不同库水位上升速率及渗透系数时随库水位的上升边坡安全系数增大,不同库水位下降速率及渗透系数时随库水位的下降边坡安全系数减小。

非饱和堤岸的渗流特征及其稳定性研究

通过试验确定了非饱和黏土层的土-水特征曲线和强度参数,通过理论分析建立了非饱和堤岸渗流-应力耦合模型。在此基础上,利用耦合计算程序分析了非饱和土堤岸在河水位变动时的非稳定渗流场特征,结合强度折减有限元法分析了河水位反复升降后非饱和堤岸稳定性的变化。结果表明:水位快速上升时,堤脚渗透流速下降后又逐步上升并趋向稳定,河水位快速上升使堤岸边坡的稳定性降低,随着渗流场中孔隙水压力的调整,堤岸边坡的安全系数又有所回升;河水位骤降时,黏性土层饱和度变化相对滞后,水位骤降加大了堤岸的渗透流速,边坡的稳定性迅速降低,水位下降约120 h后堤岸边坡进入较危险时段;非饱和土的基质吸力提高了堤岸边坡整体稳定性,河水位反复升降降低了堤岸边坡整体稳定性,且河水位越低,水位反复升降对堤岸稳定性产生的影响越大。

基于时空演化规律的某水库边坡稳定性及其变形特征分析

基于斜坡变形破坏的时空演化规律,对西南某水电站坝前右岸边坡的稳定性进行研究,并结合边坡变形监测数据,对边坡变形与库水位升降之间的关系进行了分析。结果表明:滑坡周边裂缝还未形成,裂缝体系尚未圈闭,根据斜坡变形破坏的空间演化规律判断,边坡目前处于基本稳定状态,不存在发生滑坡的危险;随着库水位的基本稳定,边坡变形量逐渐趋于稳定增长,无进入加速变形阶段迹象,根据斜坡变形破坏的时间演化规律判断,目前边坡不存在发生滑坡的危险;水位升降过程中边坡内部分别会形成指向坡内和坡外的渗流场,其将极大地影响边坡的稳定性;因边坡变形受水库蓄放水影响明显,建议加强水库蓄放水过程中地表裂缝巡视及监测数据的分析。

三峡库区靠椅状土质滑坡变形规律及机理--以秭归八字门滑坡为例

三峡水库蓄水以来,不少滑坡监测位移-时间曲线呈阶跃变化,导致稳定状态识别难度较大,严重影响滑坡预警预报,靠椅状土质滑坡尤为明显。以八字门滑坡为例,通过多次野外地质调查、长期现场巡查、10多年的GPS位移监测数据、2年多全自动监测数据等,较深入研究了该滑坡在库水涨落及降雨条件下的变形规律。结果表明,库水位下降期间,特别是库水位下降15m以后,由160m下降至145m,滑坡体变形存在20d左右的滞后,滑坡变形曲线出现突跃,日位移量达1.5~2.2mm。一次降雨量在80mm以上会明显诱发坡体加速。库水位上升期间,库水位在175m左右时,月位移量出现5~10mm负值。一次降雨量在150mm左右未能诱发坡体加速;但一次降雨量在200mm以上,滑坡体位移速度明显加大。滑坡体在降雨量诱发后,位移加速后在降雨结束后持续5~7d恢复正常水平。在周期性降雨和库水位涨落的循环作用下,滑坡体反复受到"推-拉"作用,导致滑坡的位移-时间曲线呈阶跃特征。靠椅状土质滑坡为一类特殊的滑坡,库水位升降是八字门滑坡目前变形的主要因素,而降雨对滑坡变形起到了促进作用。受靠椅状等坡体结构特征制约,在库水位升降作用下坡体会反复变形,但难以发生快速的整体破坏。

面板堆石坝混凝土面板脱空影响因素敏感性分析

面板脱空的根本原因是面板与垫层之间的不协调变形,为了探究坝址区地形地质条件及库水位循环升降对面板脱空的敏感性,本研究采用子模型法准确模拟了面板脱空区域的力学响应特性,基于相对变位法研究了河谷宽高比T、覆盖层厚度F及水库水位循环升降次数K对混凝土面板脱空的敏感性。研究结果表明:混凝土面板脱空特征值的扩展会随三者的增大呈对数形式增长,其中,河谷宽高比T的增大削弱了河谷地形对坝体的约束,从而促进了面板脱空的发展,但当河谷宽高比T大于2.0时,其对面板脱空的敏感性会显著降低;覆盖层厚度F的增加促进了坝体的不均匀沉降,进而导致面板脱空区域向底部扩展,但面板脱空对覆盖层的敏感性会随着覆盖层厚度F的增加而降低;由于面板与堆石体变形特性的差异,在水库水位循环升降作用下,面板脱空区域缓慢扩展,并最终趋于稳定;三者中,F对面板最大脱空深度的敏感性最高,T对顺坡向脱空长度的敏感性最高。本研究成果可为面板脱空问题的防治提供相应的理论依据。

黄河下游游荡性河道水位涨率偏大的主要影响因素分析

认为影响黄河下游游荡性河道水位涨率的因素是多方面的 ,河宽只是其中的原因之一。利用黄河下游花园口、夹河滩等水文站历次实测大洪水测流断面资料 ,计算了各水文断面不同槽宽的水位流量关系。在洪水涨水阶段 ,同样的流量涨幅 ,等河宽的平均河底高程变化 ,河南河道和山东河道没有明显差别 ,但河南河道的比降是山东河道的 2倍 ,同河宽的水位涨率必然小于山东河道。对游荡性河道已发生的几场水位涨率偏大的原因作了分析 ,认为游荡性河道十分宽浅 ,河势摆动频繁 ,大洪水时形成顶冲、局部壅水 ,它对水位涨率的影响远大于河宽缩窄的影响 ;复式河槽在洪水漫滩后 ,由于滩槽水流的动量交换 ,引起主槽的阻力增大 ,也是导致水位涨率增大的重要原因。

库水位回落条件下土石坝边坡稳定分析

利用二次开发的有限元软件ANSYS,形成渗流与边坡稳定分析程序模块,计算得到库水位回落条件下的土石坝渗流场;据此分析非饱和土强度、土体密度随含水量变化的关系及渗透力作用;利用强度折减有限元技术分析了水位降落过程中渗透系数、水位降速对边坡稳定性的影响.结果表明,库水位降落初期,坝内浸润线下降,下游坝坡稳定性增大,但此时上游坝坡稳定性仍大于下游坡;饱和渗透系数相同时,库水位降落速度越大则上游坝坡稳定性越差,不同水位降落速度对较小饱和渗透系数的土石坝渗流场及边坡稳定性影响程度较小,对较大渗透系数的坝体则影响较大;水位下降速度相同,则坝体饱和渗透系数越小其上游边坡稳定安全系数越小.