库水位骤降条件下土质边坡渗流特性分析

正一、引言土质边坡迎水面在库水位快速回落时,极易诱发滑坡地质灾害,相关事故已经被大量报道。如1963年意大利Vajoint水库,在库水位骤降时发生了大规模的滑坡。在我国,河北省岳城水库在1968年和1974年因库水位下降,而在坝中段和南段各发生259m和210m长的大滑坡。库水位骤降时,边坡土体中孔隙水未能显著排出,土体接近于“饱和”状态,并形成了向边坡外的渗流。在渗流力作用下,边坡土体下滑力加大了,其滑坡风险较满蓄时更高。因此,探讨库水位骤降条件下土质边坡渗流特性对分析边坡稳定性研究具     

土体非饱和渗流特性对边坡稳定性影响

导致边坡失稳的原因复杂,其中强降雨条件是主要诱因之一,为了研究不同降雨强度下非饱和土体渗流特征对边坡稳定性的影响,本研究以实际边坡工程为依托,利用Geo-Studio软件建立模型,对比分析降雨条件下边坡孔隙水压力、体积含水率、剪应力等变化规律.研究结果表明:在同一降雨时长下,随着降雨强度的增大,边坡土体的孔隙水压力变化...     

高水位骤降作用下堤防边坡稳定性研究

高水位骤降时堤防易产生非稳定渗流,导致堤防边坡不稳定。本文通过开展堤防边坡稳定性物理模型试验,利用水位控制系统实现坡外水位的骤降,测试水位骤降过程中孔隙水压力、坡面地形变化,结合渗流稳定数值分析对堤防边坡稳定性进行研究。结果表明:水位骤降时,堤防边坡稳定性系数逐渐减小,堤防内部产生向坡外的渗流是边坡失稳的重要原因。     

库水位骤降作用下库岸滑坡形成机理研究

库水位骤降严重威胁着库岸边坡的稳定。基于饱和-非饱和土理论,采用渗流有限元法和稳定计算的Bishop法和Janbu法,计算确定不同水位骤降工况下渗流场及安全系数的演化情况。结果表明:库水位骤降会严重降低边坡的稳定系数,随着库水位下降速率的增大,稳定系数降低更多,此外,稳定系数随着库水位的逐渐平稳而上升。根据计算结果可以得出库水位诱发库岸滑坡的机理主要体现在孔隙水压激增及累积效应、渗流拖拽、渗透破坏效应、应力集中及转移效应。     

坡前水位降落对边坡稳定性影响试验

基于室内模型试验模拟水位降落过程中边坡渗流场变化,得到不同坡形、降落速度、土体材料和降落差对边坡渗流场及稳定的影响。研究表明,边坡水位下降初期,边坡内外孔隙水压力差值随着边坡水位的下降逐渐增大;边坡水位下降后期,边坡前缘水位趋于稳定,边坡内外孔隙水压力差值逐渐减小,边坡渗流场接近稳定状态。渗透性能好的土体,当边坡前缘水位处于稳定状态后,边坡内部孔隙水压力衰减速度较渗透性差的土体快,水位下降对边坡稳定性的不利影响更显著、时间也更久。水位降落速率、落差和坡形均对边坡有显著影响,随着水位降落速率增大、落差增大和坡比增大,边坡更易失稳发生破坏。     

不同水位骤降速度下的混合堤防边坡稳定性分析

黑龙江流域广泛存在由砂土和黏性土混合填筑而成的混合堤防。本文以典型混合堤防为研究对象,通过数值计算的方法研究洪水浸泡下不同水位骤降速度下混合堤防边坡的渗流稳定性和抗滑稳定性。研究表明:水位骤降对迎水边坡的渗流稳定性和抗滑稳定性均不利。边坡抗滑稳定性系数先快速下降到最小值后缓慢增大。不同降速下,降速越大,堤防边坡稳定性越差。降速由0.05cm/s增大到0.10cm/s时抗滑稳定性系数降低较大,而降速达到0.15cm/s时降速对边坡稳定性影响较小。该研究为由堤防溃堤而引起的水位骤降对其他堤防段边坡稳定性带来的影响提供了参考。     

不同水位下降速度下的砂性土堤边坡稳定性研究

高水位骤降、快降时产生的非稳定渗流对堤防边坡的稳定性影响较大,导致堤防破坏。本文通过室内物理模型试验,利用高精度传感器、地形测量系统观测堤防内部渗流场自由面、孔隙水压力、坡面地形变化,分析堤防边坡稳定性。研究表明:在水位骤降和快降情况下堤防边坡内孔隙水压力消散速率滞后于坡外水位的降落速度,产生指向坡外的渗流,影响边坡稳定;水位下降速度越快,堤防沉降变形越大,边坡稳定性越差。     

水位骤降和降雨条件下生态护坡稳定性分析

为研究生态护坡对边坡工程的影响,结合湖南省情况,针对由Tap型和Plate型根系构成的生态护坡,对其在水位骤降和降雨作用下的渗流场和边坡稳定性进行了研究,结果表明:边坡顶部和上部孔隙水压力在降雨初期会不断升高,当达到峰值后孔压会有所降低,其增幅约在4 d时达到稳定状态;边坡中部和下部孔隙水压力主要受水位骤降影响,随水位降低而持续减小;水位骤降速率越大、降雨持续时间越长,边坡安全系数降幅越大,前峰型降雨影响程度最大;生态护坡能有效减缓和降低水位骤降与降雨对边坡渗流场和稳定性的不利影响,草皮+乔木护坡效果最好,然后是乔木护坡和草皮护坡,这是因为乔木多为Tap型根系,其根土复合体范围更大。在实际工程中,可结合具体情况和工程成本合理选择生态护坡类型。     

黄河某水电站溢洪道边坡渗流场模拟分析

某水库蓄水后,水位抬升约76 m。针对水库溢洪道边坡渗流场的三维特征,运用MODFLOW对水电站蓄水前、蓄水后以及库水位骤降后的地下水渗流场特征变化进行三维模型模拟研究。结果表明:蓄水前,地下水对岸坡稳定性影响较小;蓄水后库区水位抬升产生很大的静水压力,模拟区水位整体抬升,坡体前缘部分浸入水库,诸多因素增大了坡体自身的不稳定性;泄洪后水位骤降,地下水渗流方向突然改变,可能对进口部位的边坡变形产生一定程度的影响。     

水位骤降对下伏隧道堤防安全影响研究

建立了考虑水位骤降条件下的下伏隧道堤防模型,依托湘江某下伏隧道堤防工程,基于堤防边坡渗流原理,结合有限元应力计算,探讨了不同水位骤降速率下的浸润线情况,计算了堤防安全系数。研究结果表明:湘江水位骤降速率越快,浸润线变化范围越大,浸润线变化范围与水位降落速率成正比;湘江水位骤降速度在3 m/d^4 m/d,水位降到28.8 m时,堤岸失去稳定;水位骤降并非整个过程中堤岸均处于失稳状态,而是水位降至某高度后堤岸失稳,骤降速率增快对堤防安全系数有一定负面作用。研究结果对隧道下穿堤防建设具有一定指导意义。     

水位升降对荆江高滩岸坡渗流场影响分析

为了进一步分析长江荆江中州子河段高滩岸坡稳定性,考虑该河段水位变化特点,以饱和-非饱和渗流理论为基础,应用 Geo-studio软件seep/w渗流分析模块,对该河段二元土体结构高滩岸坡进行了渗流场模拟。结果表明：江内水位上升初期及下降期间,岸坡渗流以指向江内为主,且渗流方向随着水位升降而变化;当水位升降速度小于土体渗透系数时,土层内浸润线基本与江水位同步变化,反之则浸润线明显滞后于江水位变化,且水位降速越大,地下水位坡降越大,不利于岸坡稳定;水位上升时,岸坡内最大孔隙水压值增大,负孔隙水压区（非饱和区）减少,反之则最大孔隙水压值减少,负孔隙水压区增加。     

对边坡稳定性分析中危险水力条件的研究

水库水位降落对边坡稳定性的影响是岩土工程界中一个十分重要的研究课题,也是一个十分棘手的问题.基于临界状态土力学理论,利用状态路径图对库水位降落作用下的边坡失稳机理进行了研究.研究表明,在库水位降落的情况下,边坡失稳的主要原因是由于其内部超孔隙水压力增加,土体有效应力(或抗剪强度)降低的结果.基于边坡二维饱和-非饱和渗流理论,对库水位下降过程中边坡自由面变化的情况进行了研究,在有限元分析的基础上提出了渗流自由面位置的经验计算方法,并提出了评价骤降与缓降的标准,为边坡加固设计中危险水力条件的确定提供了理论依据.     

地下水对岩质节理边坡稳定性影响研究

针对岩质节理边坡,采用UDEC离散单元法中水力全耦合分析模型,研究了地下水位变化时,在渗流-应力耦合作用下,边坡应力、渗流变化的过程以及渗流作用下边坡的位移分布和破坏形式。研究结果表明:随着地下水位的升高,主应力迹线发生偏转的范围增大,相应的最大主应力增大;水位的升高导致节理张开度增大,进而坡内节理中的渗流流量增大,最大孔隙水压力呈线性增大;渗流作用下,位移等值线沿节理呈块状分布,当岩质节理边坡应力与渗流不能平衡时,坡面上节理切割形成的三角形块体在重力和孔隙水压力作用下顺坡面向下滑,边坡发生破坏。     

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.     

降雨入渗条件下土质边坡非饱和渗流二维数值分析

强降雨是导致边坡失稳破坏的主导因素,为研究降雨条件下土质边坡水渗流规律,本文采用非饱和土壤水渗流模型,对不同降雨强度作用下土质边坡水渗流规律进行了数值仿真研究。结果表明:雨水的入渗使土体表层的含水率发生明显的变化,导致土体表层的负孔隙压力/基质吸力降低;随降雨强度的增大,土壤含水率受其影响越大,但当降雨强度达到土壤的饱和渗透系数,土壤雨水入渗率达到最大值,此时降雨强度的增大,对土壤中水分变化的影响减弱。因此,为防止土质边坡失稳现象的发生,必须控制边坡的渗透系数。此研究对降雨条件下土质边坡滑坡的预防与控制具有重要研究意义。     

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。     

三峡库区蔡坡堆积体库水位联合降雨工况下的渗流特性及边坡稳定性研究

目前,关于库水位联合降雨不同工况组合下滑坡渗流稳定问题的研究较少,为此基于非饱和渗流及稳定分析理论,以三峡库区蔡坡堆积体为研究背景,利用Geostudio软件对降雨、库水位及其组合工况下的堆积体边坡的渗流特性及稳定性进行了数值模拟,得到了边坡不同部位的孔压变化、边坡的安全系数曲线及湿润锋发展规律。结果表明:库水位骤降速率越大,则孔压下降越快,降雨强度越大,则孔压上升幅度越大,单纯降雨孔压上升幅度要大于库水位骤降情况孔压下降幅度。降雨发生在库水位骤降不同时刻的孔压特性综合了单纯降雨与单纯库水位下降的综合特性,位于边坡下部的孔压值要大于上部。库水位骤降下安全系数先降后升,降雨情况下安全系数先下降后保持稳定,单纯降雨导致的安全系数降幅要大于单纯库水位骤降情况,降雨发生在库水位骤降不同时刻下,安全系数在降雨时刻有一个突降,其中降雨发生在第6～8 d安全系数最小。降雨联合库水位骤降边坡失稳概率最大。库水位骤降速率越大浸润线越下凸,降雨强度越大边坡表层的湿润锋发展越充分,降雨与库水位联合作用下湿润锋变化规律相似,但是浸润线的下凸程度不同,这是导致这种情况下边坡安全系数不一致的原因。     

库水位骤降时平原水库均质土坝稳定分析

在均质土坝设计中,水位骤降通常是上游边坡稳定计算时需控制的工况。本文以天津某均质土坝为例,利用有限元对坝坡进行渗流分析,分析库水位骤降对渗流场的影响,研究库水位骤降时土坝坝坡的稳定情况。通过对不同库水下降速率的坝坡稳定分析,得到坝坡稳定系数随库水位骤降速率的变化规律。     

水位变化对库岸边坡稳定性影响的研究

为了研究水位变化对库岸边坡稳定性影响,采用模型实验方法研究坡比、坡前水位降速等因素对边坡的渗流场及稳定性的影响规律,对比分析试验。结果表明,坡体内由坡内指向坡外的渗流,是引起边坡失稳破坏的主要因素。且渗流力随着坡前水位降速、坡度的增大而增大,不利于坡内孔隙水压力的消散,使得坡内外水位滞后现象明显,从坡内浸润线的变化趋势中可以得到验证。由此获得在不同水位降速下,不同坡比边坡的失稳破坏机理,对边坡工程稳定性分析具有一定的参考价值。     

不同渠水位及其骤降对灌溉渠堑坡稳定性的影响分析

为了研究渠道内不同水位及其骤降对饱和黏性土灌溉渠堑边坡稳定性的影响,本文结合某大型灌区渠堑典型断面,利用 SLOPE／W 软件分析了不同渠水位下渠堑边坡的安全系数和不同渠水位骤降至渠底面时渠堑边坡的安全系数。结果表明：不同渠水位稳定时安全系数随渠水位的减小呈先减小后小幅增大的趋势,在渠水位为3 m 时,安全系数最小;渠水位骤降时安全系数随渠水位的减小呈增大的趋势,曲线由缓变陡再变缓,最后与稳定时零水位的安全系数相同;比较稳定和骤降时的安全系数,可以看出不同水位安全系数的差随水位的降低逐渐减小。