泄洪雾化降雨对水布垭大岩淌滑坡地下水分布的影响研究

 清江水布垭大岩淌滑坡位于水布垭水电站坝址区后部，正处于溢洪道泄洪时产生的雾化强暴雨中心地带，这种强雾化雨会显著影响滑坡体内的地下水分布，并给滑坡体的稳定带来不良后果。为全面准确地了解大岩淌滑坡体在不同外部入渗条件下的地下水流场分布情况，采用三维饱和非饱和稳定渗流有限元法对滑坡在天然降雨以及高强度雾化降雨条件下的地下水流场分布进行了计算分析，比较了滑体不同防、排渗措施的渗控效果。计算成果显示：滑体在持续的雾雨作用下将处于全部饱和状态，设置防渗排水工程措施能够比较有效地降低滑体内地下水位，即便地表防渗体系存在裂缝等隐患，结合排水洞、孔等措施，也可将滑体内地下水位基本控制在较低范围内。     

水布垭坝区滑坡关键问题研究

清江水布垭水利枢纽工程坝区环境地质条件复杂,多滑坡、危岩体和不利地质结构,在施工过程中形成一系列滑坡或变形体.通过原位力学试验、非饱和土试验、蠕变试验、降雨条件下非饱和渗流稳定性数值分析等,取得了水布垭坝区主要滑坡的地质边界条件、物质组成、地下水动态及物理力学参数,建立了一套考虑降雨及雾雨作用下的滑坡非饱和渗流稳定性分析方法,并对古树包、马岩湾、大岩淌滑坡进行了稳定性分析和评价,建立了滑坡的蠕变模型及稳定性预测方法.建议做好滑坡体地表排水和护坡措施、尽量降低边坡地下水位、对现有抗滑桩进行加固、加强监测和巡视.     

考虑径流补给的滑坡渗流三维有限元模拟

现有数值模拟方法在模拟边坡降雨入渗时通常不能考虑径流流量补给对滑体渗流的影响,当滑床和滑带的渗透性相对于滑体极低时,会出现低估降雨入渗量、高估滑坡稳定性的现象。以Richards方程、运动波方程和有限元法为基础,提出了一种降雨时滑坡渗流数值模拟方法。该方法忽略滑床和滑带的渗流而只考虑滑体渗流过程,从而减小计算规模,也避免了因滑体与滑床(滑带)渗透性差异过大引起的数值计算困难;依据地形和滑体降雨入渗边界饱和情况,修正降雨入渗边界类型和流量,实现了考虑径流流量补给的滑坡降雨入渗简化数值模拟。对简单土质边坡降雨入渗进行数值模拟,从水量平衡与边坡渗流场两个角度,对比了考虑和不考虑径流流量补给的区别;结果表明,考虑径流流量补给时才能保证计算结果水量平衡,正确反映降雨入渗对基质吸力大幅降低的作用。     

大岩淌滑坡稳定性研究

 大岩淌滑坡的稳定与否直接关系到电站的安全运行 。对其进行了从土样工程特性、计算分析、治理措施等系列研究。在试验基础上结合反演及 地质类比等分析方法提出了强度参数建议值，并经系统计算和可靠度分析，对边坡开挖前后 的稳定性作了定性评价，提出了切实可行的治理方案。     

清江水布垭电站坝后重大滑坡稳定性研究

对位于清江水布垭水电站坝后、直接影响大坝等建筑物的大岩淌、以岩湾及台子上３个重大滑坡，进行了滑坡稳定性影响因子的敏感度分析与计算和滑坡稳定安全系数的分析与计算。敏感度计算是通过安全系数对各影响因子求编导数而求得的，安全系数的计算分别采用ｓａｒｍａ法、ｊｉａｎｂｕ法、ｐｕｓｈ法３种方法并相互验证计算结果，还对滑带土强度参数进行了反演计算，根据计算结果提出了滑坡治理的建设性建议。     

清江水布垭大岩淌滑坡体初期变形分析

清江水布垭坝址附近大岩淌滑坡处理是枢纽建设的重大工程问题之一.为此在采取有效工程治理措施的同时,针对滑坡工程地质特征,进行了滑坡的安全监测,并对其变形机理进行了分析.监测的主要项目有:抗滑桩的钢筋应力监测、滑坡深部位移监测、地下水监测等.深部位移监测初期成果表明:滑坡前部抗滑桩和中后部深部位移变化较大,应引起各方的高度重视.     

泄洪雨雾入渗分析中的几个问题讨论

泄洪雨雾入渗导致的边坡稳定问题随着高坝大库的建设越来越突出,但对于泄洪雨雾入渗渗流过程的研究,人们的认识和理解仍不充分.根据泄洪雾化成雨的特点,结合现有的入渗模型,对雾化雨入渗模拟的模型选择、参数确定、边界条件和初始条件、计算收敛问题,以及模拟的细节进行了讨论.指出:在选用饱和-非饱和渗流模型分析时,参数确定在多孔介质中取得进展的同时引入到岩体、混凝土等结构中尚需论证;入渗边界是根据极限入渗率和降雨强度关系确定的一种边界条件;渗流场的初始状态应引起重视;这一渗流问题是一高度非线性问题,应考虑大型稀疏矩阵的处理、时步选择和迭代方法选择,结合现有的并行计算技术,提高计算精度和计算效率.     

清江大岩淌滑坡整治工程设计

清江大岩淌滑坡规模巨大，结构复杂，通过宏观地质类比分析，采用多种方法的稳定计算，确定影响滑坡稳定的主要原因和敏感性因素，采用地表全面防渗排水，地下排水，前缘防护、后部削方减重，抗滑桩支挡加固的综合治理，使整治工程达到可靠，经济合理的目标。     

雾化雨入渗条件下高拱坝下游边坡稳定性分析

高拱坝泄洪引起的雾化雨危害性大、破坏力强.采用饱和非饱和渗流有限元方法计算并分析了边坡雾化雨条件下渗流场的变化规律,采用非饱和强度理论及Sarma极限平衡法分析了雾化雨对边坡稳定性的影响.结果表明:雾化雨入渗将显著抬高边坡浅部地下水位,并在边坡平缓处和坡脚处形成对边坡稳定不利的暂态饱和区;边坡安全系数随雾化雨入渗显著下...     

库岸堆积体斜坡降雨过程稳定性研究

在对降雨入渗及其引发边坡失稳机制的研究基础上，基于饱和非饱和渗流数学模型，运用延伸的摩尔库伦强度理论，对某库岸堆积体斜坡进行了降雨过程的饱和非饱和渗流场计算和稳定分析．表明降雨是导致库岸堆积体滑坡的主要外动力因素之一，并得出了在采用实际可能降雨特征时，库岸堆积体的最小安全系数发生在雨后一定时间内的结论，这与实际工程情况相吻合，可更合理的解释因降雨引发的库岸堆积体滑坡问题．     

基于温度场对边坡降雨入渗的模拟分析

降雨入渗直接影响土质边坡渗流场分布,是土质边坡失稳的主要诱发因素.通过降雨强度、水力坡度、渗流量等因素对土质边坡发生滑动破坏部位的渗流场影响的分析,求解降雨入渗与边坡失稳的内在联系.基于渗流场方程和温度场方程原理的比较分析得出可以运用温度场模拟渗流场变化规律,运用Adina有限元分析软件中温度场对边坡降雨作用进行流固耦...     

降雨入渗条件下考虑裂隙和风化对煤系土堑坡稳定性影响分析

利用非饱和瞬态渗流有限元程序对不同裂隙和风化深度的煤系土堑坡进行了降雨入渗坡体渗流场数值计算和分析。并基于非饱和土力学强度理论,应用Morgenstern-Price方法,调用不同裂隙和风化深度的渗流计算结果对煤系土堑坡的瞬态稳定性进行了研究。结果表明:降雨对煤系土堑坡渗流场的影响仅局限于裂隙和风化区,堑坡内部渗流场的分布几乎没有变化;同时考虑裂隙和风化时,安全系数受降雨影响大,降雨入渗很容易引起堑坡的失稳。因此,在研究煤系土堑坡降雨入渗和稳定性分析中应考虑裂隙和风化层的影响,且研究成果为煤系土堑坡设计、施工和稳定性分析提供了依据。     

基于Winpest反演分析的降雨入渗补给量分区

在水文地质条件复杂地区进行地下水数值模拟时,需要对降雨入渗补给量进行主观确定,参数识别过程比较复杂。利用Modflow软件,建立了Winpest反演模型对渗透系数进行优化,并通过分析反演过程中观测孔模拟水位和实测水位的拟合情况,进行降雨入渗补给量分区优化。将该模型运用于壁板坡隧道隧址区,结果表明:研究区需先按表层出露的不同层位进行降雨入渗补给量初次分区,再对已有分区按不同高程范围进行二次分区和降雨入渗补给量优化方能实现地下水初始渗流场的高精度拟合。利用Winpest反演分析方法,降低了人为设定降雨入渗补给量的盲目性,为水文地质条件复杂地区的地下水初始渗流场数值模拟提供了一种更加快捷高效的途径。     

降雨条件下非饱和土坡稳定性数值模拟

为了研究非饱和土坡在降雨入渗条件下的稳定性,运用饱和—非饱和渗流有限元法模拟降雨条件下饱和—非饱和土坡暂态渗流场的变化情况,分析了降雨强度、降雨持时以及土壤饱和渗透系数等参数对非饱和土坡稳定性的影响。分析结果表明:土坡的安全系数随降雨强度的增大而增大,随饱和渗透系数的增大而减小。由于降雨的进行,雨水入渗量逐渐增加,基质吸力逐渐丧失,孔隙水压力逐渐增大,因而土坡的安全系数随降雨持时的增加而减小。     

土石坝渗流安全的有限元法应用研究

本文利用有限单元法对土石坝渗流进行了安全分析,建立了渗流计算模型,并结合工程实例对整治前后两种状况进行验证计算,求出浸润线出溢点的位置、渗流量和渗透坡降。结果表明整治后渗漏量约减小11%,浸润线下游出溢点下降到排水棱体中,土石坝渗流安全是有保障的。     

降雨情况下排土场边坡稳定性数值模拟研究

排土场边坡不同于一般边坡,排土体为松散介质,降雨入渗对排土场边坡稳定性影响较大。为了定量研究降雨对排土场边坡的稳定性影响,以及防水和排水措施对边坡稳定性的影响,首先建立降雨情况下排土场渗流数值模型,分析排土场内部渗流场;然后对排土场边坡进行水土耦合分析,通过水土耦合分析发现降雨情况下边坡稳定性安全系数大大降低。为了服务于工程和科学研究,进一步对防渗和排水情况下排土场边坡稳定性进行定量研究。研究发现：在排土场台阶底部设置排水管道或者在排土场顶部设置防水层可以大大提高降雨情况下边坡稳定性。研究结果可为正确评价和治理该类边坡的稳定性提供科学依据。     

基于多场耦合的膨胀土边坡非饱和降雨入渗分析

膨胀土非饱和渗流的过程伴随着膨胀应变的产生。探明多场耦合作用下膨胀应变对膨胀土边坡非饱和降雨入渗的变化规律至关重要。基于有限差分渗流理论、降雨入渗模块的二次开发和膨胀应变的施加,采用C++和FISH语言编制程序,将膨胀应变引入非饱和土的流-固耦合模型,提出了一种综合考虑膨胀应变和应力应变的非饱和膨胀土多场耦合分析法,通过算例实现了降雨入渗条件下膨胀土边坡非饱和渗流的数值模拟,并探讨了膨胀应变对饱和度和暂态面积比的影响规律。研究表明,膨胀应变对膨胀土边坡非饱和降雨入渗的过程影响显著,其降雨入渗深度、湿润锋扩展速度和暂态饱和区时空分布受膨胀应变的控制,考虑膨胀应变时暂态面积比变化的雨后时间滞后性强于不考虑膨胀应变时。     

降雨过程中的边坡失稳研究

根据区域降雨时空分布特征、自然边坡的岩土结构组成及其物理力学特性,引入降雨入渗条件下饱和-非饱和渗流数值模拟技术,以江西省德兴市双溪电站某滑坡体为研究对象,进行了降雨过程的饱和-非饱和渗流场稳定性分析。并在此基础上采用刚体极限平衡分析方法中的Morgenstern-Price法,模拟计算了各降雨过程边坡的稳定性。研究结果表明：降雨特征（雨强、雨型）对边坡稳定性的影响不容忽视;边坡最小安全系数在雨后8~12 h达到最低值。     

含缓倾软弱夹层矿山高边坡降雨渗流特性研究

为探究缓倾软弱夹层对矿山高边坡降雨渗流特性的影响,以西南地区典型的石灰石矿山高边坡为例,结合现场实际的工程地质与水文地质条件,建立了含缓倾软弱夹层矿山高边坡的降雨渗流模型。基于饱和-非饱和渗流理论,模拟了边坡在最大降雨量条件下降雨和雨后两个时间段雨水的浸润过程,揭示了边坡孔隙水压力的动态变化规律。研究结果表明:软弱夹层作为一种隔水层,改变了雨水浸润曲线的形态及降雨的渗流路径,浸润曲线呈现V字型结构,渗流路径由垂直入渗改为沿软弱夹层上表面渗流;在降雨和雨后两个时间段,上部裂隙风化岩体的孔隙水压力先增后减,但始终为负值;软弱夹层上表面会产生雨水积聚,孔隙水压力先增大到正值随后逐渐减小,孔压减小的时间相对于降雨时长具有滞后性,即孔压在雨停后一段时间才开始降低;坡脚处的孔隙水压力在降雨和雨后两个时间段始终呈增大之势;由于软弱夹层良好的隔水性,软弱夹层内部及边坡底部灰岩的孔隙水压力并无太大变化。研究结果可为揭示类似地质条件下边坡的降雨渗流规律提供有益参考。     

Improvement of rainwater infiltration and storage capacity by an enhanced seepage well: From laboratory investigation to HYDRUS-2D numerical analysis

Seepage well is an emerging Low Impact Development (LID) technology that can effectively control the storm runoff. However, its rainwater infiltration rate and storage capacity still require further enhancement. By setting a horizontal infiltration structure at the bottom of conventional rainwater seepage well (CSW), an enhanced seepage well (ESW) was proposed in this study, and its infiltration performances compared with the permeable pavement (PP) and the CSW were systemically investigated using static infiltration experiment and HYDRUS-2D simulation. The results showed that the infiltration efficiency of ESW was significantly higher than that of PP and CSW, and the process of water infiltrated through soil mainly controlled the macroscopic infiltration rate. The Nash-Sutcliff Efficient (NSE) index was used to evaluate the accuracy and reliability of the HYDRUS-2D model, and the results of NSE values greater than 0.75 (varied between 0.75 and 0.91) confirmed the applicability of HYDRUS-2D to describe correctly the hydraulic behavior of the ESW system. Simulation infiltration tests showed that the ESW performed a higher average infiltration rate and fewer total runoff volume than the CSW, indicating the effectively enhancement of the infiltration and water retention capacity of ESW, especially under heavy rainfall intensities. Additionally, the ESW system exhibited an excellent runoff-control and rainwater retention capacity in an actual rainfall scenario.