数值模拟与实际监测相结合的边坡稳定性分析

鉴于单一利用数值模拟分析边坡稳定性的可靠性不高,应结合相应的监测数据来印证,以某边坡在暴雨工况下的变形破坏为例,基于强度折减理论,首先利用具有多样化建模方式及高精度特点的Rhino 5.0建模软件对边坡建立数值模型,然后通过室内试验、参数反演确定模型参数,再通过FLAC3D分别对该边坡在天然工况和暴雨工况下进行数值模拟计算,最后将数值模拟结果与监测数据对比分析。结果表明,该边坡在天然工况下处于稳定状态,暴雨工况下受持续性降雨影响潜在滑动面岩土力学性质急剧减弱将会发生失稳破坏;数值模拟找到的潜在滑动面与实际监测情况吻合,边坡变形发育阶段与雨水集中期基本吻合。     

基于分区有限元与块体界面元混合法的强度折减边坡稳定分析法

考虑到岩质边坡失稳的连续—非连续特征,采用基于分区有限元与块体界面元混合法的强度折减法,对索风营Dr2危岩体进行稳定性分析。先应用有限元强度折减法搜索最危险滑动面,再利用分区有限元与块体界面元混合法在滑动面上生成接触点对,模拟滑动面破坏情况,然后结合强度折减法,定义接触点对全部失效时边坡失稳,计算安全系数值。结果表明,基于分区有限元与块体界面元混合法的强度折减法能够解决岩质边坡局部位移非连续问题,有效避免了目前强度折减法失稳判据的人为性,且只在滑动面上进行非线性迭代,计算效率明显提高。     

降雨类型对浅层深层滑坡渗流及稳定性的影响

为研究不同降雨类型对浅层及深层滑动面渗流特性及边坡稳定性的影响,采用有限元分析软件Geo-slope中的Seep/w和Slope/w模块,分析了相同降雨量不同降雨模式(平均型、前锋型、中锋型、后锋型)下浅层及深层体积含水率、孔压变化规律,得出了其安全系数随时间的变化曲线。结果表明,降雨期间边坡表面体积含水率增大至饱和,孔压趋向于0,停雨后边坡上部体积含水率及孔压逐渐减小,而坡脚处几乎不变,不同降雨模式影响了土体含水率及孔压的分布;下部浅层滑动面安全系数变幅大于上部浅层滑动面,深层滑动面安全系数变化滞后于降雨;平均型降雨对于深层滑动面安全系数影响最大,而后锋型降雨对于浅层滑动面安全系数影响最大。研究结果为边坡滑坡机理的认识及滑坡治理提供了参考。     

基于水动力学模型的暴雨浅层滑坡风险分析

暴雨诱发浅层滑坡对公共安全和社会经济发展构成重大威胁,但迄今为止对浅层滑坡的形成机理认识有限,尚无可靠的浅层滑坡风险分析方法。本文建立暴雨山洪水动力学数学模型,能较好地模拟暴雨产流、汇流及入渗等水文过程;采用边坡极限平衡方法构建暴雨水动力学滑坡模型,对暴雨诱发浅层滑坡进行风险分析。将该模型应用于典型浅层滑坡易发区,计算结果表明,本文水动力学模型能较好地模拟降雨入渗过程,基于该模型的浅层滑坡风险分析较为合理,为有效防御暴雨浅层滑坡提供了新的技术。     

基于FLAC~(3D)软件FISH语言二次开发的降雨工况下航道工程开挖边坡渗流场的分析

针对FLAC~(3D)软件模拟分析降雨条件下边坡渗流场存在一定局限的问题,基于土体的土水特征曲线及土体孔压、饱和度、渗透系数之间的关系,利用FISH语言对FLAC~(3D)软件进行二次开发编制土体孔压与渗透系数相对应的程序,并以某航道工程开挖边坡在降雨条件下的渗流场变化为例进行分析验证。结果表明,降雨强度为大雨和暴雨,边坡表层土体的浸润线在短时间内从坡底至坡顶实现贯通,易造成边坡表面土体剥落;降雨强度为小雨和中雨,浸润线会渗入边坡内部土体并在较长时间才能从坡底至坡顶实现贯通,易造成边坡大体积滑坡;研究结果符合降雨期间边坡失稳的普遍规律。     

库水位骤降与降雨条件下深浅层边坡稳定性分析

为研究在库水位和降雨联合作用下某边坡体的渗透特性及相应的稳定性,根据非饱和渗流原理,利用有限元软件Geo-slope模拟了某边坡体在降雨和库水位骤降工况下的孔压变化及安全系数变化规律。结果表明,库水位下降速率越大,孔压变化越大,最小安全系数越小;静库水位越高,边坡体下部孔压越大,安全系数越低;降雨发生在库水位下降开始时刻对于上部浅层边坡和深层边坡来说较为危险,而降雨发生在库水位下降结束时刻对于下部浅层边坡来说较为危险;边坡的失稳先发生于边坡体的下部浅层,然后引起深层的整体滑动。研究结果为边坡工程治理提供了理论依据。     

降雨诱发堆积体浅层破坏特征及机理研究

降雨诱发的堆积体滑坡广泛分布于三峡库区,通过研究此类滑坡的变形特征及失稳机制,分析其稳定性,对滑坡灾害的治理有重要意义。以桥头北次级滑坡为例,综合分析降雨、自动GNSS监测等数据,结合野外宏观巡查及勘查资料,研究了其变形特征及失稳机理。结果表明,桥头北次级滑坡整体变形明显,累积位移-时间关系曲线呈“阶跃”变形特征,降雨及因挡土墙排水失效导致的坡体饱和及地表漫流是诱发滑坡变形的主要因素,降雨通过孔隙和地表裂缝渗入坡体,地下水位抬升,积聚1～2 d后坡体饱和,变形加速开始,降雨结束3～7 d后恢复。     

梅溪流域“莫兰蒂”台风暴雨洪水分析

2016年9月,受台风"莫兰蒂"影响,福建省泉州市梅溪流域发生强降雨过程,产生的洪涝灾害造成严重的人员伤亡及财产损失。对此,以此次梅溪流域洪涝灾害为例,结合降雨数据、径流数据及上游山美水库调蓄数据,采用数据分析、还原计算、实地勘察等分析和计算方法详细分析了台风暴雨洪水过程,并提出具体措施。研究结果表明,此次台风暴雨具有降雨强度大、降雨雨量集中、降雨径流响应时间迅速的特点;洪水快涨慢落,历时长;上游山美水库在洪水过程中发挥了重要的调蓄作用;洪水诱因主要包括气象、外江顶托、自然地理和人为因素等。     

某水电站库区边坡稳定性及变形失稳机制研究

某水电站库区边坡变形体在水库蓄水后出现持续变形,且变形速率较大。为揭示该边坡在复杂孕灾环境下的失稳破坏机制及稳定性特征,结合该边坡监测数据、地质构造及外界环境变化情况,从边坡灾变机制及稳定性特征出发,探讨在复杂地质条件、水位变动等致灾因子作用下边坡的失稳模式、破坏机制、渐进失稳过程及失稳后风险,同时也对边坡失稳后的风险进行初步评估,认为该边坡仍处于加速变形且不收敛状态,风险较大,结果可为该边坡后续风险预警管理、工程加固处理等提供参考。     

某水库厂房边坡蠕滑体稳定性分析

针对某水库厂房边坡在降雨、开挖、管理房施工等因素综合作用下出现持续变形并形成蠕滑体的问题，结合边坡工程地质情况，阐述了其变形破坏特征、变形原因及破坏模式；采用变形、应力、渗压等原位监测手段，详细分析了边坡在开挖前后、支护治理过程中的变形，指导了边坡的开挖及支护；最后通过FLAC^3D数值模拟，分析了边坡的稳定性现状与变形规律，结果与现场实际情况相吻合。支护措施完成后，边坡的稳定性得到显著提高，可为类似工程边坡的监测、稳定性分析及支护设计提供参考。     

某沿海吹填土堤边坡稳定的颗粒流细观模拟分析

针对浙江省宁波市沿海某围垦吹填土堤边坡稳定问题,引入颗粒流方法,借助颗粒流双轴试验标定吹填土细观参数,给出了颗粒流法土堤边坡失稳的判据,建立吹填土堤颗粒流分析模型,分别利用强度折减法和重力增加法分析了该土堤边坡的稳定性。结果表明,可直接观察土堤的失稳破坏过程和滑动面的形成;发现整个堤坡表现出上部受拉、中部受剪、底部受压的破坏形式;颗粒流法中的重力增加法的安全系数和强度折减法一致,但其边坡破坏表现为浅层滑动;对比颗粒流法与刚体极限平衡法的计算结果,两者滑坡面形状相似,但安全系数有所偏差。该方法可为沿海吹填土堤边坡设计提供参考依据。     

基于强度折减的岩质边坡失稳判据的探讨

以锦屏水电站左岸某标段边坡为例,基于有限元强度折减法的基本原理和破坏准则,提出了综合特征点位移增量与折减系数增量的比值关系曲线与迭代次数突变准则编制有限元程序计算边坡的安全系数。计算结果表明,两种失稳判据较吻合,误差仅为1.3%,位移突变与收敛合理,该判据正确、适用。     

基于降雨-库水联合作用下三门洞滑坡演化过程与机制

三峡水库自2003年6月蓄水以来,大量滑坡发生了复活变形。为研究在库水位升降和降雨联合作用下滑坡复活变形的演化过程与机制,以秭归县三门洞滑坡为例,基于滑坡长期的地表位移监测数据,分析了滑坡变形的时空演化过程;基于领域粗糙集理论,对滑坡复活变形的主要诱发因素进行了判别;通过数值模拟分析了滑坡的变形演化趋势。结果显示,三门洞滑坡受周期性水位下降和汛期降雨的影响,其累计位移具有明显周期性和阶跃性。在空间上,滑坡不同部位的变形诱发因素并不相同,滑坡中后部变形主要受降雨影响,前部变形则主要受库水位下降影响。整体上滑坡变形对降雨和库水位的响应均存在一定的滞后性,变形强度从前至后逐渐减弱,为典型的牵引式变形模式。滑坡在快速降低水位并叠加暴雨后处于最危险状态,虽然滑坡目前处于基本稳定状态,但安全储备不高,随着变形的持续增加,在汛期和暴雨情况下存在整体失稳的可能,研究结果为同类型滑坡的防治提供了一定参考。     

降雨对碎石土边坡稳定性的影响分析

通过试验模拟天然降雨条件,研究了不同的降雨强度、降雨历时、累积降雨量对碎石土边坡不同部位水压力的影响,分析了降雨作用下碎石土边坡的变形破坏机理及降雨诱发滑坡的主要作用方式.试验结果表明,降雨强度、地下水位、降雨持续时间是影响坡体稳定的重要因素.     

“下软上硬”二元结构型反倾边坡倾倒变形演化机理研究

针对某水电站导流洞进口边坡开挖过程中出现的顺层面张裂缝问题,采用工程地质分析、数值模拟相结合的方法,定性、定量分析裂缝产生机理及开挖边坡稳定性。研究结果表明,进口边坡本质上是一个"下软上硬"的二元结构,作为边坡基座的Pt2-12y具有极薄层的岩体结构特征,开挖卸荷后呈现了较强的弯曲式倾倒变形;边坡潜在失稳区域集中在前缘Pt2-12y岩层内,其变形破坏模式由倾倒-拉裂为主转变为滑移-拉裂;从安全系数计算结果及倾倒变形体的一般破坏特征来看,当前条件下开挖边坡整体稳定是有保障的。     

某水电站边坡雾雨作用下三维稳定性分析

分析了金沙江某水电站坝址区工程地质条件,确定了左岸泄洪雾化区边坡的稳定性控制边界条件及潜在滑动块体,基于泄洪雾化区地形图构建了边坡三维模型,在泄洪雾化区边坡三维饱和非饱和渗流场计算的基础上考虑了非饱和孔隙水压力对结构面强度的影响,并计算了一次典型泄洪雾化降雨过程中边坡滑体的动态安全系数.计算结果表明,该方法可为雾化区边坡渗流控制和边坡加固设计提供参考.     

考虑抗滑桩埋深的边坡抗滑机理研究

为探究有限埋深抗滑桩加固边坡的稳定性分布规律,基于点安全系数确定边坡的临界滑动面,分析不同屈服准则对确定滑动面位置的影响,研究了桩埋深不同时潜在滑动面的变化趋势及埋深相同时沿边坡纵向滑动面的分布规律。结果表明,考虑带抗拉强度的MohrCoulomb破坏准则的点安全系数确定的边坡滑动面最深;随着桩埋深的增加,边坡的稳定性先增加后减小;相同桩长下,沿边坡纵向边坡稳定性先减小后增加。     

基于正交试验的反倾层状岩质边坡稳定性影响因素研究

反倾层状岩质边坡是水电工程常见的一种边坡类型，其稳定性受控于边坡形态、岩体特征和结构面性质等因素。为了揭示不同因素对此类边坡稳定性的影响程度，基于离散元数值计算模型，运用正交试验设计方法，分别以安全系数和关键点位移为目标变量，研究了坡角、坡高、岩层倾角、岩层厚度、岩体质量和结构面质量等6个主要因子对边坡稳定性影响的敏感程度，并剖析了反倾边坡典型失稳模式的变形和破坏规律。研究结果可为反倾层状岩质边坡的优化设计提供参考依据。     

白家包滑坡变形机制的模型试验研究

为研究白家包滑坡变形机制及变形趋势,采用模型试验方法模拟了降雨和水库水位综合作用下的滑坡变形规律,通过倾斜加载方式分析了滑坡可能失稳破坏形式,获取了滑坡失稳后的运动特征。结果表明,滑坡在水位骤降下变形显著,前缘先于后缘,滑速较快,入江方量大,失稳后具备致灾动力条件。     

基于数值模拟的危岩崩塌特征及防治研究

针对兴山县赵家娅危岩崩塌的高位危岩崩塌破坏，运用数值模拟手段，对区域危岩体稳定性、演化规律及崩塌破坏运动特征进行模拟分析，获得崩塌落石的运动轨迹、弹跳高度、冲击能量等。结果表明，赵家娅危岩在天然状况下稳定性较好，在连续降雨或暴雨条件下，裂隙水逐渐渗透，存在主控结构面失稳发生崩塌破坏的可能；危岩发生崩塌破坏后，大部分落石将停留在坡面上，少部分落石碰撞回弹后停止在坡脚公路；结合现场实际情况及RocFall模拟提出“清危+坡面平整+被动防护网”的治理措施。研究成果可为类似高位危岩崩塌灾害治理工程提供参考。