库岸边坡渗流及稳定性分析

库岸边坡常因受到库水位周期性波动的作用而失稳。传统的饱和土渗流及稳定分析方法无法正确描述水位升降过程中岸坡内孔压场的动态变化及其对岸坡安全系数的影响规律。本文从非饱和土的渗流和抗剪强度理论出发，分析了水位升降时土质岸坡的渗流规律及其稳定性的变化规律。通过选取典型的土性参数，对黏土、粉土和均质砂岸坡进行饱和-非饱和渗流分析，得到水位升降过程中岸坡内孔隙水压力场，再引入极限平衡方法，考虑基质吸力对非饱和土抗剪强度及岸坡安全系数的贡献，进行岸坡稳定性分析。分析表明，土体的饱和渗透系数和土水特征曲线共同决定了水位升降时岸坡内孔隙水压力的大小及分布，水位升降情况下岸坡安全系数的变化规律也与岸坡土体的渗透特性有关。     

Slide2软件在库水渗流作用下边坡稳定性分析中的应用

在库水渗流作用下,水位变化会产生非稳定渗流,土体的渗透性质会影响土体中水压力分布,这些因素都将直接影响到岸坡的稳定性。利用Slide2程序,以岸坡库水水位下降速率和土体渗透系数为单一变量进行验证分析,分析结果表明,当库水水位下降越快或者土体渗透系数越小时,岸坡稳定性越差。当土体渗透系数越小或者水位下降速率越快,从浸润线位置上分析时,坡体内浸润线的位置相对越高,从而导致岸坡稳定性也越差。     

库水位骤降条件下均质土石坝渗流稳定分析

本文基于Van Genuchten非饱和渗流模型综合分析了土石坝饱和一非饱和渗流,以工程实际为例,研究了水位骤降工况下土石坝渗流稳定问题.结果表明:库水位骤降工况下,上游水位的变化对坝体渗流量的影响较大;库水位急剧降落易使浸润线形成逆向渗流形态,并造成土石坝坝坡稳定性的降低,但是当孔隙水压力消散时间足够长时,上游坝坡稳定性有一定程度的提高.     

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.     

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。     

反倾岩质库岸边坡渗流稳定性数值分析

在库水渗流作用下,水位变化会产生非稳定渗流,土体的渗透性质会影响土体中水压力分布.利用有限元Phase2软件,对不同水位情况下的反倾岩质库岸边坡进行渗流分析,研究库水水位变化速率和滑体渗透系数对岸坡稳定性的影响.当滑体渗透系数一定时,库水位变化速率越大,岸坡安全系数变化越明显.当库水位变化速率一定时,滑体渗透系数越小,岸坡安全系数变化越明显.当库水位下降速率越大,滑体渗透系数越大时,岸坡最容易发生失稳滑移破坏.     

反倾岩质库岸边坡渗流场数值分析

在库水渗流作用下,水位变化会产生非稳定渗流,土体的渗透性质会影响土体中水压力分布。利用有限元Phase2软件,对反倾岩质库岸边坡进行渗流分析,研究库水水位变化速率和滑体渗透系数对岸坡稳定性的影响。计算结果表明,当滑体渗透系数一定时,库水位变化速率越大,岸坡安全系数变化越明显。当库水位变化速率一定时,滑体渗透系数越小,岸坡安全系数变化越明显。当库水位下降速率越大,滑体渗透系数越大时,岸坡最容易发生失稳滑移破坏。     

库水位骤降时坝坡稳定性分析研究

库水位下降过快往往引起坝坡上游失稳。为了研究库水位骤降条件下坝体稳定性受非稳定渗流场的影响情况,采用有限元法,考虑非饱和区的影响对坝体非稳定渗流场进行模拟。利用得出的瞬态渗流场分布等结果,运用极限平衡法对坝坡稳定性进行计算分析。结果表明：非稳定渗流场分布影响上游坝坡稳定性;水位下降速度越大,上游坝坡稳定性降低速度越快,...     

基于Autobank的某黏土心墙坝渗流稳定分析

基于Autobank水工设计软件,采用有限元计算方法,对广东地区某黏土心墙坝的渗流和坝坡稳定性情况进行实例研究.选择正常蓄水位、设计洪水位等多种工况作为试验对象,对黏土心墙坝进行渗流及坝坡稳定性计算分析.分析结果显示,该大坝黏土心墙加防渗墙加帷幕灌浆的防渗体系在各工况下大坝均不会发生渗透破坏和坝坡失稳现象;库水位的上升,对坝坡单宽渗流量和抗滑稳定有一定影响,对出逸点水力坡降影响不大;库水位骤降工况下,迎水坡形成的反向渗流场对坝坡的渗透变形及抗滑稳定均有不利影响.     

先锋岭水库水位下降期坝坡稳定分析

先锋岭水库水位下降期,由于坝体内孔隙水压不能及时消散的影响,坝体内的水无法排出,久而久之其水位便会高于库内水位。长期的高水位运行容易降低坝坡的稳定性,导致坝坡应力失去平衡而出现失稳情况,给水库的安全运行埋下安全隐患。为了能够确定先锋岭水库加固后大坝的坝坡稳定安全系数,分析了库水位下降期渗流稳定、坝坡稳定情况,并通过采用极限平衡法与有限元法对库水位下降期坝坡稳定性进行计算。结果表明,当渗透比降小于0.3 J时,坝坡稳定安全系数会随着库水位的下降变得稳定;当渗透比降大于0.3 J时,坝坡稳定安全系数会随着库水位的下降而下降。本次坝体水位骤降时的渗透比降是0.292 J,小于允许渗透比降,其背水坡、迎水坡在多种工况下的抗滑安全系数均满足设计规范要求值,并不存在不利水位。     

水位变化下膨胀土岸坡渗流场和稳定性分析

河水位的升降变化对含裂隙的非饱和膨胀土岸坡稳定性有着显著的影响。水位的变化引起岸坡内地下水位的变化是非饱和到饱和的过程。运用非饱和渗流理论,模拟了在河水位升降过程中膨胀土岸坡暂态渗流场的变化,分析水位变动时孔隙水压力的变化,同时对某岸坡进行了稳定性评价,研究了在水位变化以及裂隙深度变化条件下的岸坡稳定性。结果表明:水位升降对岸坡内部渗流场的影响具有明显的分带性,在经过水位变化过程后,岸坡稳定性有降低趋势,且岸坡表层的裂隙对稳定性的影响没有水位变化的影响大。     

库水位骤降对非饱和坝坡稳定性的影响

基于非饱和土体抗剪强度理论,采用极限平衡法,考虑非饱和非稳定渗流对坝坡稳定性的影响,通过体积含水量与基质吸力之间的非线性关系,模拟超静孔隙水压力的消散过程,将不同时段渗流分析结果导入稳定分析模块计算其安全系数的变化。选取某黏土心墙坝,模拟其在不同灌溉条件下的渗流状况及上游坝坡稳定性。计算结果表明:库水位骤降引起坝坡安全系数的降低,但随着超静孔隙水压力的消散,坝坡稳定性逐渐增强,降水速度越快,坝坡安全系数越低。     

水位降落条件下非稳定渗流试验研究

水位降落时产生的非稳定渗流场对坝坡的渗流和稳定影响较大。通过砂槽模型室内试验模拟了粉砂、细砂、黏土等多种材质的边坡在水位降落过程中的非稳定渗流物理过程,分析了水位降落过程中上游边坡的渗流场特点,比较了不同边坡材料、渗透特性、坡比和水位降落速度的泄水过程中边坡渗流场自由面形式和等势线变化特点,重点研究了给水度μ、渗透系数k、库水位降落的速度v对自由面最高点、上游边坡中的孔隙水压力、坡降的影响,定量分析了水位降落时k/μv判断骤降、缓降、快降的标准,探讨了非稳定渗流浸润线的计算公式。结果表明：渗透系数小、给水度大的土坡在水位降落过程中产生的上游边坡孔隙水压力值和渗透坡降较大,非稳定流场自由面最高点位置也更高;水位降落时的上游边坡渗流方向指向坡面;浸润线最高点高度与坡前水深的比值h0/H与降落时间t/T间存在线性关系,k/μv作为判断骤缓降的指标与其线性系数呈指数关系。     

考虑土工膜缺陷的面膜坝渗透稳定性分析

为研究土工膜缺陷的面膜坝在库水位骤降情况下的渗流特性以及上游坝坡的稳定性,利用Geo-slope软件建立了破损土工膜有限元分析模型,对土工膜不同破损部位以及破损尺寸进行了渗流要素和稳定性分析。结果表明:土工膜破损位置越高,尺寸越大,浸润线抬升越高,渗漏量越大,但后者影响明显小于前者;当库水位高程降落至土工膜破损高程时,存在一个浸润线突然下降的“突变”初始稳定安全系数随着土工膜缺陷位置的变高和尺寸的变大而变小,安全系数总体上呈现先下降,后趋于稳定的规律,但在库水位高程经过土工膜缺陷处,存在一个突然上升的过程。研究成果为面膜坝运行过程中的稳定性评价和治理提供了参考。     

非稳定渗流作用下边坡稳定性试验研究

水位下降时产生的非稳定渗流不利于堤坝边坡稳定,是一个与水力学和土力学有关的复杂问题。开展了非稳定渗流作用下的边坡稳定模型试验,研究了不同土力学条件和水力学条件下,渗流对边坡稳定性的影响,探讨了水位降落指标k/μv与边坡稳定性之间的关系。结果表明：在边坡稳定性分析中,渗流方向是边坡稳定分析的关键,水位降落时渗流向上游方向,边坡安全系数远低于其他渗流方向。边坡失稳发生在水位降落过程中临水坡的渗透力或渗透坡降达到最大的时刻。不考虑渗流方向的计算结果不能正确反映边坡的稳定性,建议边坡稳定分析须正确考虑渗流作用。     

边坡渗流及稳定性分析的现状与发展

滑坡是一种最为常见的地质灾害。诱发边坡失稳的因素有很多,对于水库边坡降雨、水位升降以及联合作用都是诱发边坡失稳的主要原因。近年来,随着有限元与计算机技术的不断进步,研究渗流对边坡稳定的影响分析也越来越多。针对国内外渗流、边坡稳定以及考虑渗流作用下的边坡稳定的研究现状进行了归纳总结。     

黏土心墙坝库水位骤降联合降雨上下游坝坡渗透稳定性数值模拟

为研究库水位骤降联合降雨情况下某黏土心墙坝的渗流特性以及稳定性规律,利用Geo-studio软件,对库水位骤降、不同强度降雨以及降雨发生在库水位骤降的不同时刻下的某黏土心墙坝的渗流特性以及上下游坝坡的稳定性规律进行了数值模拟。计算结果表明:(1)库水位骤降工况下孔压降低152%,上游坝坡安全系数先减小12.8%,后略有增大,下游坝坡则增大0.5%,库水位下降速率越大,孔压下降越快,上游坝坡安全系数下降越快,最小安全系数越小,下游坝坡安全系数上升越快;(2)降雨工况下孔压先平均增大2.1%后降低至初始水平,安全系数则先减小0.3%后增大至初始水平,降雨强度越大,孔压上升的幅度越大,最小安全系数越小;(3)降雨发生在库水位骤降不同时刻下,孔压呈现先减小后保持不变,在降雨时刻呈现突然上升的趋势,上游坝坡安全系数先减小后维持不变,下游坝坡安全系数先增大后保持不变,在降雨时刻突然下降,降雨发生在库水位下降结束时刻安全系数最小。     

南水北调中线一期工程膨胀土渠坡渗流系统分类及其控制措施

由于膨胀土对于水的敏感性,膨胀土渠坡及其衬砌结构的稳定性是南水北调中线一期工程建设和运行遇到的重要挑战之一。在地层结构分类基础上,开展了膨胀土地区的渗透结构分类、渗流系统分类以及膨胀土渠坡渗流系统分类研究。针对各类膨胀土渠坡渗流系统,分析了渠道工程对渗流场的改造作用,归纳了各自的渗流控制任务,提出了渗流控制措施的应用原则:非饱和带设置排水垫层以利于含水率的长效控制,合理设计马道以减轻对渗流控制的负效应,合理运用排水孔和减压井控制地下水流场及水压力,地下水动态变化与渠道水位变化范围交叉渠段应合理设置逆止阀并保障其灵敏性和可靠性,工程长期运行过程中跟踪研究渗流控制效果和适时有效调控渗流场。     

库水位升降作用下锦屏一级水电站左岸边坡地下水渗流特征研究

为了研究锦屏一级水电站蓄水过程中库水位变化对边坡地下水渗流特征的影响,将左岸边坡构建精细的地质模型,并以饱和—非饱和渗流理论为基础,应用Geostudio Seep/W分别对5个库水位升降工况进行数值计算。结果表明:当库水位上升时,地下水渗流方向会由指向坡外变为指向坡内,而坡表的孔隙水压力首先增大,浸润线呈现出上凹的特征。当库水位下降时,地下水渗流方向会由指向坡内变为指向坡外,坡表的孔隙水压力快速减小,浸润线呈现出下凹的特征。而无论是库水位下降还是上升,岸坡内的渗流场变化始终会滞后于库水位的变化。产生这种滞后现象的原因与库水位升降速率和坡体渗透系数的大小有关。当渗透系数小于升降速率时,渗流场的动态变化就会产生滞后现象,并且库水位升降速率越快这种滞后现象越明显。