河道内水位变化对上荆江河段岸坡稳定性影响分析

三峡水库蓄水后,上荆江河段来沙急剧减少,河床冲刷下切,局部河段崩岸现象时有发生,影响两岸堤防安全。通常认为水流冲积作用是崩岸的主要控制因素,但已有研究表明,河道内水位变化能改变河岸土体的力学特性及受力条件,进而对崩岸过程产生较大影响。本文将一维非稳定渗流计算及黏性土河岸稳定性计算结合,构建了考虑潜水位变化的岸坡稳定性分析模型,用于计算河道内水位变化时岸坡稳定程度的调整过程。以上荆江河段荆34、公2断面为研究对象,采用该模型计算了2009年实测河道水位过程下相应断面的岸坡稳定安全系数Fs。结果表明:涨水期河岸稳定性较高,洪峰期有所降低,退水期更低;荆34、公2断面最小Fs值分别为0.83、1.39,均发生在退水期,表明前者在该时期会发生崩岸,后者较为稳定,这与实测资料相符。此外还计算了不同河道内水位变化速率下Fs值的变化过程,结果表明:岸坡稳定性在涨水速率增加时增大,在退水速率增加时则减小。因此近期上荆江河段崩岸加剧一定程度上与三峡工程运用后退水过程加快有关。     

基于BSTEM的长江中游河道岸坡稳定性分析

以长江中游荆江出口熊家洲至城陵矶段典型断面为例,利用河岸稳定性与坡脚侵蚀模型(BSTEM)计算了2个典型断面在不同自然条件下的岸坡形态、水位条件、坡脚横向冲刷距离、植被类型及有护岸工程条件下河岸稳定的安全系数,分析了这些因素对河道岸坡稳定性的影响。结论表明:水位变化对河岸稳定性有重要影响,高、低水位岸坡稳定性与河岸组成密切相关,退水速率较快时,安全系数大幅度减小,易引起崩岸的发生;不同岸坡形态下河岸安全系数也不同,均随着坡脚横向冲刷距离的增大而减小;坡面实施护岸工程与植被覆盖会增加岸坡的稳定性。     

基于 BSTEM 的长江中游河道岸坡稳定性分析简

 以长江中游荆江出口熊家洲至城陵矶段典型断面为例,利用河岸稳定性与坡脚侵蚀模型(BSTEM)计算了2个典型断面在不同自然条件下的岸坡形态、水位条件、坡脚横向冲刷距离、植被类型及有护岸工程条件下河岸稳定的安全系数,分析了这些因素对河道岸坡稳定性的影响。结论表明:水位变化对河岸稳定性有重要影响,高、低水位岸坡稳定性与河岸组成密切相关,退水速率较快时,安全系数大幅度减小,易引起崩岸的发生;不同岸坡形态下河岸安全系数也不同,均随着坡脚横向冲刷距离的增大而减小;坡面实施护岸工程与植被覆盖会增加岸坡的稳定性。     

河道内水位变化对水磨沟水库岸坡稳定性的影响分析

结合新疆阜康市水磨沟水库地质条件,通过构建有效的岸坡稳定性分析模型,并以实测岸坡稳定安全系数FS为基础,计算分析了河道内水位变化对岸坡稳定性的调整特点,这对预测崩岸险情以及指导水库岸坡除险加固工程设计具有重要意义。     

降雨和水位变化条件下排涝河道岸坡稳定性的数值研究

为了研究降雨和水位变化对排涝河道岸坡稳定性的影响,结合温州市鹿城区丰门河的水文地质资料和现场取样试验结果,利用有限元软件建立河道岸坡的数值模型,计算分析在降雨和排涝过程中岸坡的稳定性变化规律。研究结果表明：当岸坡土体的渗透性较小且岸坡周围有建筑遮蔽时,降雨对岸坡渗流场的影响主要取决于降雨时间而非雨型,整个过程中岸坡并未发生大幅渗流,河道水位和河道周围的建筑是影响河道岸坡稳定性的主要原因。水位越高时的岸坡稳定性越大,建筑距离河道越近、荷载越大时,岸坡的稳定性越小。虽然密集分布的建筑会降低岸坡的稳定性,但同时也减小了岸坡稳定性对水位变化的敏感度。在所有工况下,丰门排涝河道岸坡的稳定安全系数均大于临界稳定安全系数1.20,说明当前的岸坡处于安全状态,无需额外支护措施。     

盖孜河塔什米力克引水工程边坡稳定分析

以盖孜河塔什米力克引水工程边坡为例,采用拉伸剪切法计算河道岸坡的稳定性情况,分析河水水位、涨退水速率与岸坡安全系数变化的关系。结果表明:随着水位的升高,该类型河道岸坡安全系数呈减小趋势,稳定性变差;退水速率越快,岸坡安全系数越低,涨水速率越快,岸坡安全系数越高;岸坡的稳定性是其自身岩土体强度与水位变化相互作用的综合结果。通过分析研究,可为类似工程案例提供参考借鉴。     

河道内水位变化对某河流河段岸坡稳定性影响分析

本文将非稳定渗流计算应用到河岸的稳定性计算中,构建模型推导计算水位变化与岸坡稳定性以及这一对变量的相对应调整过程。并运用以上原理通过某河流河段作为研究对象进行验证,计算某水位下代表安全性的稳定系数,且对涨水期、退水期、洪峰期的稳定性状态都进行了探讨,结果与实际测量资料一致。探讨了水位变化速率下稳定系数的变化特征,得出相应结论,即岸坡稳定性在退水和涨水两种不同速率下稳定性增长呈现减小和增大的两种不同走向。     

基于坡面冲刷的荆江典型岸坡稳定性分析

针对荆江典型二元结构的岸坡,采用横向冲刷计算公式探讨了不同水位升降阶段中,水流流速和含沙量对岸坡横向冲刷速率的影响以及岸坡断面形态的变化规律。在此基础上基于饱和-非饱和渗流理论,利用SEEP/w程序建立了二维非稳态渗流模型,模拟了其渗流场在水位升降条件下的变化过程,并基于摩根斯坦法计算分析了在考虑与不考虑坡面冲刷2种条件下岸坡稳定性的变化规律。结果表明:在水位上升期,当不考虑坡面冲刷时,岸坡稳定性是随水位上升而增大的,但当考虑坡面冲刷后,岸坡坡度逐渐增大,岸坡稳定性随水位上升而减小;在水位下降期,岸坡稳定性随水位下降而减小,且考虑坡面冲刷的安全系数下降速率明显大于未考虑冲刷时的情况。因此洪水期与水位下降末期是岸坡失稳的危险期,需重点监控。     

长江南京河段崩岸规律及预警措施

长江南京河段自1998年大水以来崩岸险情发生频次明显增加。河道崩岸的本质原因是深泓逼岸造成岸坡陡于稳定坡度,或岸坡底部被水流掏空导致上部岸坡失稳,使该处岸坡沿接近稳定边坡的滑裂面崩坍,出现崩岸。应从岸坡稳定性和河岸底部水流水沙情况的影响两方面进行研究。在总结崩岸的特征及以往长江河道崩岸研究成果的基础上,进一步研究该河段崩岸发生的宏观规律。在岸坡稳定性判定上,主要研究岸坡坡度和河岸构成;通过多年水下地形监测等资料分析河岸底部水流水沙情况的影响。总结提出南京河段崩岸规律、岸坡失稳坡度、崩岸发生的外部条件及预警方法。     

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。     

基于点稳定系数法的非饱和河岸边坡稳定性分析

河岸边坡的整体稳定性计算,无法定量反映水位变化对边坡各部位局部稳定性的影响。基于点稳定系数法与非饱和土力学理论,运用非饱和流固耦合模型进行河岸边坡的稳定性数值分析。以某大型模型试验为例,通过绘制边坡在水位升降作用下各时段所对应的点稳定系数分布云图,揭示边坡的破坏原因与内部稳定性变化过程,并与实际观测结果进行对比。研究表明:点稳定系数法能合理地描述河岸边坡各位置的稳定性及其动态变化,与实际吻合良好;边坡临空面稳定性较低,水位缓慢上升将导致有效应力降低及非饱和区基质吸力丧失,易诱发浅层失稳;水位下降形成的动水压力,是导致边坡稳定性下降的主因,坡脚处最易失稳,致使边坡发生牵引破坏;边坡内部点稳定系数随水力梯度的增大而降低,非稳定区分布面积随水力梯度的增大而增大,并主要分布于浸润线以下、坡脚以上。研究成果为此类边坡的稳定性评价及治理提供了一定的科学依据。     

库水长期升降作用下库岸边坡稳定性研究

选取三峡库区典型库岸的砂岩进行“浸泡-风干”循环试验,模拟库水升降条件对库区水位变幅区岩石强度的影响。根据岩石试验结果和岩体RMR法推算出经历不同水位条件下岩体参数劣化规律,并通过数值模拟研究变幅区砂岩的劣化对库岸典型滑坡区库岸稳定性的影响,分析库岸边坡在库水长期作用下演化规律。研究表明水位升降过程对变幅区岩体质量的劣化作用较为明显,会导致库岸边坡破坏的时间大为缩短;库岸坍塌破坏过程与此类滑坡稳定性有直接的联系,可能最终会导致此类滑坡复活。研究成果可为库区内此类滑坡长期稳定性分析提供参考。     

基于模型试验的涉水堆积体岸坡变形-破坏模式研究

为了进一步探究涉水堆积体岸坡变形-破坏模式,自主设计制作了模型试验平台,选取三峡库区碎石土样,测定了土样基本力学特性,开展了水位升降作用下堆积体岸坡的物理模型试验。依据试验现象,重点分析了不同坡度的岸坡模型在不同水位作用条件下的破坏模式。结果表明:坡度对岸坡变形-破坏特征影响显著,坡度较大(50°及60°)时,在水位上升期间便发生大规模塌岸现象,变形-破坏模式表现为水位上升→剥蚀、淘空↔塌岸→下错平台→整体滑塌→次稳定状态;坡度为40°时,在水位下降期间发生了较大规模的滑动破坏,对应变形-破坏模式为水位上升→坡体沉降→贯穿裂隙形成→水位下降→贯穿裂隙扩展↔滑面形成→整体滑移;岸坡坡度较小(35°)时,多次升降循环中并未出现明显的变形-破坏迹象。     

水库水位非均匀下降情况下库岸浸润线求解

以往计算库区边坡浸润线大都是基于库水的均匀下降。当库水位较高时,随着泄水时间的增加,泄水口水压将不断减小,下泄流量和库水变幅速度都会非均匀变化,此时再以库水均匀下降来计算得到的浸润线必然会存在误差。为此,首先建立库水位下降高度和时间的函数关系,再根据布西涅斯克非稳定渗流微分方程和一定假设条件,应用拉普拉斯正变换和逆变换,得到了考虑库水非均匀下降条件下的坡体内浸润线的简化计算公式。通过算例分析了下降时间和初始速度对浸润线的影响,结果表明下降时间对浸润线的影响比较显著。     

荆江河段崩岸机理及多尺度模拟方法

三峡工程运用后,进入荆江河段的水沙条件大幅度改变,导致近期崩岸频繁发生,影响局部河段的河势稳定及河道防洪安全。荆江段河岸组成一般为上层黏性土、下层沙土的二元结构,在近岸水流冲刷及河道水位涨落过程中受多种因素作用而发生崩塌。以往崩岸模拟考虑因素少,且相关参数难以量化确定。将河流动力学与土力学结合,提出了荆江段河岸土体物理特性与抗剪、抗冲及抗拉强度三大力学特性的量化指标,建立了上、下荆江二元结构河岸稳定性的计算方法,揭示了坡脚冲刷、潜水位变化等因素对岸坡稳定性的影响;提出了河岸崩退过程的多尺度模拟方法,将崩岸力学模型与水沙数学模型耦合,不仅能模拟河道内水沙输移及床面冲淤过程,而且还能模拟不同二元结构河岸的崩退过程。将建立的模型应用于荆江河段典型断面、长河段及局部河段的崩岸过程模拟,计算结果与实测值总体符合较好。提出的多尺度模拟方法为荆江崩岸预测提供了理论与技术基础。     

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.