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.     

非稳定渗流期骤降判别及均质土坝稳定分析

在均质土坝设计中,水位骤降通常是拟定上游边坡时需控制的工况。水位降落期浸润线位置判别和确定,为大坝稳定计算提供依据,合理判别水位降落速度是浸润线计算的关键步骤,为此,用k/μv表示库水位相对于渗流自由面下降的速度,以区别库水位是缓降、快降还是骤降,并以此来判别和计算浸润线。渗透系数k值一般可通过试验给出比较精确的数值;给水度μ是确定浸润线位置的关键参数;黏性土μ值的研究目前还没有比较完善的确定方法。此次研究采用了公式计算和查表对比的方法确定合适的给水度值,并用不同公式进行了水位下降快慢的判别,提出了水位骤降期坝型调整和稳定计算指标合理性问题。     

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。     

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。     

库水位骤降对均质土坝坝坡稳定的影响分析

采用理正分析软件进行非恒定渗流分析计算和边坡稳定分析,研究了不同库水位降落速度、坝体渗透系数和给水度条件下均质土坝非稳定渗流场的变化规律,分析了上游坝坡的稳定性随着库水位下降及坝体渗流影响因素的变化规律.结果表明:当渗透系数大于0.043 2 m/d时,上游坝坡的滑动安全系数随着库水的下降而趋于稳定,但当渗透系数小于该...     

水位下降过程中超孔隙水压力对边坡稳定性的影响

PLAXIS程序在渗流计算方面具有强大的功能．应用PLAXIS程序对水位下降过程中的边坡稳定性进行了数值模拟，分析了不同的水位下降速率及土体渗透系数对边坡稳定性的影响．分析结果表明，水位下降速率越大、土体的渗透系数越小，则越不利于边坡的稳定．     

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。     

碎石含量对三峡库区滑坡体浸润线的影响

三峡库区滑坡岩土体多以碎石土为主,碎石的存在改变了土壤的渗透特性,进而影响滑坡体浸润线。采用数理统计的方法探讨了碎石含量对土体渗透特性的影响,并将其结果用于模拟不同库水位下降速度下碎石含量对滑坡体浸润线的影响。结果发现,滑坡体浸润线与碎石含量密切相关,碎石含量不同时浸润线表征出来的特点不同。库水位下降速度不同的情况下,相同碎石含量的滑坡体浸润线形状大致相同。库水位下降速度对碎石含量30%的滑坡体浸润线几乎无影响,对碎石含量55%的滑坡体浸润线影响最大,影响范围主要在远离库水位的滑坡体上部及坡顶。     

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。     

库水渗流作用下边坡稳定性分析

库岸边坡中的地下水对其稳定性有重大影响,目前还没有统一的公式用来计算岸坡中的浸润线,设计人员对于渗流作用下浸润线的确定大都采用经验概化,使得设计中主观性成分比较高。利用Phase2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,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。分别利用模块数值解和经验概化解确定岸坡的浸润面位置,将两者计算结果进行对比,采用模块数值解能够准确反映水位变化过程中岸坡稳定性的变化规律,而采用经验概化法计算浸润面位置将过高地估计岸坡的安全性,使工程设计偏于危险。     

降雨入渗对边坡浅层稳定性的影响

为研究降雨入渗对边坡浅层滑动面稳定性的影响,基于非饱和渗流理论,分析浅层滑动面在降雨期和停雨期的渗透系数和孔隙水压力,得出了边坡浅层滑动面稳定性的变化规律。结果表明降雨期间,坡脚处孔隙水压力增大至饱和,坡顶处孔隙水压力持续增大接近饱和,停雨后坡顶处孔隙水压力降幅大于坡脚处;降雨前期各滑动面稳定性均持续减小,降雨后期坡顶滑动面安全系数趋于收敛,但坡脚滑动面安全系数仍持续减小;停雨后浅层滑动面安全系数均增大,深层滑动面则呈波动状态。     

各向异性渗流对堤坝稳定性的影响

在大多数边坡稳定分析中，对于浸润线下的水压力分布多按静水压力考虑，即假设水头等势线与浸润线垂直，水压力沿深度呈线性分布。本文使用条分法与有限元法，考虑非饱和区土体渗透性和抗剪强度，对水平渗透能力大于垂直渗透能力的土坝进行了渗流与稳定计算。计算结果表明：堤坝渗流的水平渗透性相对于垂直渗透性越高，浸润线越高，但水头等势线越倾斜，相应点处的孔隙水压力却会降低，从而导致稳定安全系数的升高。计算结果说明各向异性渗流是有利于边坡稳定的。当坝体渗流各向异性程度较大时，按照静水压力计算稳定，有可能导致错误的结果。     

乌井水库坝体防渗墙对坝坡稳定的影响研究

增建防渗墙是一种常见的土石坝加固手段,目前,关于土石坝除险加固工程中增建混凝土防渗墙后是否对坝坡稳定产生影响的研究较少,工程设计上也很少考虑.为分析增建防渗墙对坝体的影响,采用有限元法建立数值计算模型,分析增建防渗墙前后坝体渗流、应力场变化规律,对比计算不同运行工况条件下的坝坡稳定情况.计算结果表明:增设防渗墙后,上游坝坡浸润线有所抬高,下游坝坡浸润线明显降低;墙前土体孔隙水压力大于墙后土体,墙后土体的有效应力大于墙前土体;增建防渗墙后上游坝坡的稳定安全系数减小,但减小的幅度不大,相比上游坝坡,增建防渗墙对于下游坝坡的稳定安全系数影响更显著,安全系数提升了近10％;水位骤降速度越大,上游坝坡稳定安全系数下降越快,骤降达到的最小坝坡稳定安全系数越小,对于坝坡的稳定越不利.     

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。     

张沟均质土石坝渗流和坝坡稳定分析

张沟水库投入运行以来上游坝面塌陷,下游坝坡蠕变、拉裂、鼓凸明显,右坝肩渗水严重。采用二维有限元软件对坝体进行了渗流分析,结果表明:坝体渗流不稳定,最大坝高断面浸润线较高,有可能发生渗透破坏。采用瑞典法、简化Bishop法、推力传递法、摩根斯顿法计算了各种工况下的坝坡稳定安全系数,比较了各种方法的适用范围。     

土石坝各向异性渗流特性及对坝坡稳定的影响

基于饱和-非饱和理论,以均质土石坝为例,采用固定网格法,运用ABAQUS有限元软件分析了渗透特性各向异性情况下的浸润线、流速分布,将流场作为初始应力导入到坝坡的稳定性计算中,基本解决了坝坡渗流与稳定性分析耦合问题。计算结果表明,坝坡浸润线、下游溢出点随着各向异性的增大而抬升;坝坡安全系数随着各向异性程度的增大而减小,论证了考虑各向异性渗流特性的必要性。     

滑移线积分变换在土坡稳定性中的应用

根据边坡变形潜在滑体势能变换的特点,用 Bishop 法、耗散能法和有限单元法分别对双层和 3 层土质边坡进行了稳定性分析。首先通过对边坡滑移线积分公式的转化和推导,建立了以势能耗散能量表示的改进极限平衡法求解安全系数的计算式。结合平面应变两类型边坡算例分析,并利用 VC ＋＋程序语言编制简易的安全系数和滑移线方程的求解程序,对双层和 3 层土质边坡稳定性进行计算分析。计算结果显示：耗散能法得到的潜在滑移线解析式满足指数方程,且在层面附近间断; Bishop 法得到的潜在滑移线经过坡脚,其解析式满足圆方程;耗散能法所得安全系数介于 Bishop 法和有限元法之间,为研究边坡稳定性和工程加固的合理范围提供了借鉴,这对极限平衡法求解边坡稳定性也是一种有益的补充。     

背河坑塘水力条件对河道边坡稳定性的影响

靠近渠堤的坑塘是影响和危害河渠工程安全的严重隐患之一。以引江济淮工程中涉及坑塘和膨胀土的某一河道为例,运用GeoStudio软件建立了耦合渗流和稳定性分析的河道边坡计算模型,并对该边坡提出了相应的支护方案,分析了边坡支护前后的抗滑稳定性,并研究了填塘范围、坑塘水深及土体渗透性对边坡渗流和稳定性的影响。研究结果表明:按支护方案进行支护后,各种工况下的渠道边坡稳定性均满足规范要求;填塘处理能够显著降低坑塘渗流在坡面的出溢点高程、减小渗漏单宽流量,进而提升河道边坡的稳定性;不同河道水位工况下,坑塘水深对坑塘水分在边坡内渗流和边坡稳定性的影响均较小;膨胀土渗透系数越低,坑塘渗流在坡面的出溢点高程越低,渗漏单宽流量也越低,安全系数越高,膨胀土渗透性对坑塘水分在边坡内渗流和边坡稳定性的影响均十分显著。研究成果可为类似河道边坡的支护设计、填塘处理提供参考和借鉴。