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。     

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。     

水位变化下潜在不稳定坡渗流场及稳定性分析

采用有限元软件GEO-Studio中的SEEP/W对某水库潜在不稳定坡渗流场进行模拟,计算库水位上升、骤降过程中,库岸边坡岩土体内地下水位的分布特征,以及库岸边坡岩土体内各点的水头和水头压力,并由此分析库岸边坡的稳定性。结果表明:Ⅳ号潜在不稳定岸坡在库水位骤升、骤降情况下,出现欠稳定状态,若水位骤升、骤降速度过快,则可能会引起潜在不稳定岸坡失稳,分析结果与岸坡的实际情况基本吻合。     

库水位升降作用下土质边坡渗流场动态变化研究

为探索水库边坡尤其是土质边坡在库水位升降条件下渗流场的变化规律及边坡的稳定性,建立了较大比例尺的库岸土质边坡地质试验模型。用孔压计测得试验模型的孔隙水压力随水位升降的变化值,以非饱和渗流理论为基础,并结合试验所测数据,用Geostudio有限元数值分析软件SEEP/W 模块进行水位升降条件下的瞬态渗流场模拟。结果表明：坡体孔隙水压力随试验水位的升降而变化,坡体位置高程越高,孔隙水压力和基质吸力变化的滞后性越明显。孔隙水压力模拟值与计算值基本一致,表明模拟所选参数和水土特征曲线能反映模型试验情况。     

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。     

某大坝泄洪期间下游岸坡瞬态渗流场的数值模拟

大坝泄洪形成雾化及河水位上涨,影响下游岸坡内部渗流场的变化属于饱和-非饱和渗流问题.作者在饱和-非饱和渗流理论以及非饱和土水特征理论的基础上,以某水电工程岸坡为例,用数值分析的方法模拟在大坝泄洪中下游岸坡内部饱和-非饱和渗流场的时事变化,就孔隙水压力分布情况作专门分析.渗流场的时事模拟能够提供不同时刻点计算区域的含水量以及孔隙水压力大小分布,因此可以为岸坡的稳定性计算提供依据.     

岸坡水平排水孔的渗流场数值模拟

地下水作用是岸坡稳定性的重要影响因素,在航道岸坡整治工程中,岸坡排水设施必不可少。水平排水孔可以有效排出岸坡土体内部地下水,降低地下水水位。通过三维非稳定渗流数值模拟,分析了岸坡水平排水孔的排水效果。首先,对排水孔室内模型试验进行了数值模拟,结果表明数值模拟结果与试验结果较为一致,坡体中地下水向水平排水孔汇集并排出坡体;之后,对典型岸坡渗流场进行了数值模拟,其结果表明,水平排水孔的排水效果较为明显,可以加深对于渗流场的控制范围,孔深越大,排水效果越好。研究成果可为水平排水孔在航道整治工程的应用提供参考。     

水库水位快速变动对库区岸坡稳定性的影响

水库水位快速变动在水库运行管理中经常遇到,易诱发库区岸坡各种形式的破坏,如崩岸、滑坡等,造成水库和库岸群众边界矛盾,影响水库正常运行管理。通过分析库水位快速上升、快速下降及坡脚侵蚀对库区岸坡稳定性的影响,对库区岸坡日常运行管理提出相关治理措施建议,在水库正常运行管理中防患于未然。     

碾压混凝土重力坝岸坡坝段三维渗流计算

思林水电站位于贵州省东北部,乌江干流中游。思林水电站碾压混凝土重力坝为一等工程,最大坝高117m,坝顶高程452m,坝顶全长310m。     

库水位骤降情况下土石坝坝坡稳定分析

库水位骤降时,土石坝坝体内浸润线高于库水位,较高的孔隙水压力和渗透力会导致上游坝坡失稳。英布鲁水电站土石坝设计过程中,采用饱和与非饱和渗流模型的有限元法分析得到库水位骤降条件下土石坝的非稳定渗流场,采用极限刚体平衡法计算得出上游坝坡的安全系数。结果表明:英布鲁水电站土石坝在水库敞泄时,上游坝坡的安全系数不满足规范要求;库水位按设计推荐的库水位降落速度控制,上游坝坡的稳定安全系数满足规范要求。     

基于渗流场与应力场耦合分析的尾水渠施工期渗流场数值分析

本文通过建立尾水渠岩土体渗流的数学模型,结合电站尾水渠典型断面确定边界条件,利用伽辽金有限元方程进行数值计算,对尾水渠施工期渗流场进行模拟。得到以下几点结论：在渗流出溢处水力坡降超出允许水力坡降时,该处需采取工程措施,以免发生渗透破坏;基岩的水力坡降均小于允许水力坡降时,该处渗流是稳定的。     

洪水位变化对岸滩稳定性的影响

为了较全面地了解洪水涨落对岸滩崩塌的影响,本文通过对洪水期岸滩受力分析,结合岸滩土体性质和洪水浸泡岸滩特点,给出洪水期岸滩稳定系数;进而分析了洪水降落期岸滩稳定性变化,指出洪水骤降时,长期洪水浸泡后黏土岸滩稳定系数将会大幅度减小;在洪水缓慢降落时,黏性岸滩稳定性减小,但减小幅度小于骤降的情况。通过分析对比洪水上涨、洪水浸泡和洪水降落等不同过程的稳定性,指出洪水迅速上涨期岸滩稳定性最好,依次为洪水缓慢上涨期、洪水浸泡期和洪水缓慢下降期,洪水骤降期岸滩稳定性最差。     

渗流作用下的岸坡非均匀沙起动

在考虑渗流作用、泥沙组成的非均匀性、泥沙之间的相互影响等使得泥沙起动具有随机性的影响因素基础上,对岸坡上的泥沙进行受力分析,采用滚动平衡方式推导了岸坡上泥沙起动流速公式,并采用实测资料对此进行验证,计算值与实测值较为符合。     

渗透对基坑水土压力的影响

基坑地基土中水的渗流不但可能引起渗透破坏，引起水压力，而且也对其土压力有重大影响，从而决定抗滑稳定性。本文作者针对有上层滞水、一般自由渗透、有承压水、基坑内排水与基坑外降水以及有超静孔压等情况对基坑支护结构物上的水土压力进行计算分析，结果表明：水土压力大小及分布与静水时的明显不同。且此时较宜于用库伦土压力理论。在有上层滞水情况下，用水土合算大体上是可以接受的。在有承压水情况下，其作为抗力的被动土压力可能丧失殆尽。基坑外人工降水与基坑内排水相比，更有利于基坑的稳定。正的超静孔压大大提高了土压力，负的超静孔压明显减少土压力。在很多有渗流的情况下，不宜用朗肯土压力计算土压力，而应当用库仑土压力理论的图解法来搜索可能滑裂面。     

水库土质堆积体岸坡动态变形监测预警

针对采用传统工程类比方法获得的单一静态变形监测预警指标无法表达岸坡在库水位变化过程中动态变形特征的问题,以土质堆积体岸坡为研究对象,考虑库水位变化引起岸坡岩土体的流固耦合作用,提出了一种动态反映库水位变化条件下岸坡变形特征的监测预警方法。结合工程实例,对三峡库区泄滩污水处理厂土质堆积体岸坡在不同库水位变化阶段的变形监测预警指标及其大小进行确定,并对其在库水位变化过程中的安全状态进行了动态判别,通过该岸坡现场变形监测与所提方法预警结果对比,证实了该方法的有效性和可行性。      

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。     

不同库水位升降速度对大坝边坡稳定性的影响研究

为了提高水库的安全管理水平,以极限平衡为理论基础,使用GEO-SLOPE软件中的SEEP/W模块和SLOPE/W模块,分别计算了某水电站水库右岸边坡土体在不同水位升降速度情况下边坡稳定安全系数的变化规律。结果显示:在正常蓄水状态下,边坡稳定安全系数曲线变化趋势是先降低,然后升高,随后曲线趋于稳定。水位上升速率越快,边坡土体稳定安全系数越高,边坡越趋于稳定。但当蓄水速度超过一定数值时,边坡稳定性会降低。当库水位降低时,边坡稳定安全系数先降低,到达极小值之后再平稳上升。因此,为了保证大坝边坡的稳定,在建设水库中,水库在蓄水和排水过程要随时监测边坡内部的结构面状况;在水库运行调度中,应合理控制水位升降的速度。     

三峡工程双线五级船闸及其高边坡渗流监测成果分析

本文对双线五级船闸及其高边坡的渗流监测成果进行分析,通过分析认为高边坡地下水位主要受闸室开挖和降雨影响,目前地下水位基本稳定,高边坡地下水压力和闸室底板、闸墙背后渗压较小,均在设计允许范围内。     

基于降雨、库水位联合作用的滑坡渗透稳定性分析

为了进一步研究库水位与降雨联合情况下滑坡体渗流特性以及稳定性的规律,根据非饱和渗流原理,利用Geostudio 2007软件,对某滑坡体库水位骤降与降雨联合作用工况进行了渗流特性以及稳定性分析。结果表明:库水位下降速率越大,降雨强度越大,降雨持时越长,滑坡体稳定系数越小;距离岸坡较远的滑坡体内部孔压变化存在一个"滞后"现象,距离岸坡越近,孔压变化幅度越大。库水位骤降对不同监测点的孔压有一个影响时间,上部、中部和下部监测点影响时间分别为360 d、150 d和100 d。降雨影响了滑坡体内部瞬时孔压变化,而对整体的孔压变化影响较小。降雨发生在库水位骤降过程中而非库水位下降开始时刻或结束时刻时容易导致滑坡体失稳。研究成果为研究在库水位和降雨联合作用下的滑坡机理提供一定的参考。