不同水位骤降速度下的混合堤防边坡稳定性分析

黑龙江流域广泛存在由砂土和黏性土混合填筑而成的混合堤防。本文以典型混合堤防为研究对象,通过数值计算的方法研究洪水浸泡下不同水位骤降速度下混合堤防边坡的渗流稳定性和抗滑稳定性。研究表明:水位骤降对迎水边坡的渗流稳定性和抗滑稳定性均不利。边坡抗滑稳定性系数先快速下降到最小值后缓慢增大。不同降速下,降速越大,堤防边坡稳定性越差。降速由0.05cm/s增大到0.10cm/s时抗滑稳定性系数降低较大,而降速达到0.15cm/s时降速对边坡稳定性影响较小。该研究为由堤防溃堤而引起的水位骤降对其他堤防段边坡稳定性带来的影响提供了参考。     

水位骤降对边坡稳定性影响研究综述

从理论研究和模型试验两方面对水位骤降对边坡稳定性的影响研究进行综述。探讨考虑基质吸力对水位骤降引起的非饱和边坡稳定性分析的重要性,归纳和总结了坡内非饱和-非稳定渗流场和边坡稳定性分析方法、边坡稳定性变化规律及影响因素。针对目前研究中所存在的问题及今后的发展方向提出看法。     

库水位骤降下非饱和岩质边坡稳定性数值模拟

为研究库水位骤降下岩质边坡渗透稳定特性,推导了基于Hoek-Brown准则下考虑岩质岩体非饱和效应的极限平衡抗剪强度公式,并结合Biship法推导了基于该方法的安全系数表达式,基于Geostudio与Python平台实现了库水位骤降下某岩质边坡渗透稳定性的分析,以4种不同Hoek-Brown参数表征不同类型的岩质边坡并对其进行了敏感性分析。结果表明:库水位下降速率较小时,边坡内部浸润线呈现"先密后疏"的规律,库水位下降速率较大时,边坡内部浸润线呈现"先疏后密"的规律,库水位下降速率越大,前期浸润线的"弯折"程度越大;上部监测点孔压在深度2 m以下随深度呈线性分布,而中部监测点与下部监测点孔压随时间呈线性分布。库水位下降速率越快,监测点孔压下降越快;不同工况安全系数随时间呈现先减小后保持不变的趋势,单轴抗压强度σc、岩体性状mi、地质强度指标GSI与安全系数成正相关,而岩体损伤因子D与安全系数成负相关;不同Hoek-Brown参数对安全系数的敏感程度大小排序为mi≥GSI≥D≥σc。     

水位下降作用下堤防稳定性数值模拟研究

本文以长期浸泡作用下砂性土-黏性土二元混合堤防为研究对象,利用有限元法对高水位不同降速条件下堤防渗流和抗滑稳定性进行数值模拟研究。研究表明水位下降速度对堤防边坡渗流稳定性和抗滑稳定性影响较大;同时水位骤降过程中,堤防迎水侧砂性土和黏性土接触面可能会发生流砂和接触冲刷破坏。本文研究这种二元结构混合堤防在水位下降过程中可能发生的工程渗透破坏问题,为今后的水利工程建设提供一定的参考。     

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。     

水位骤降条件下粘土边坡渗流特征分析

水库库岸边坡的稳定性对于水库的蓄水量和当地水文环境的影响显著,文章采用GEOSTUDIO数值模拟软件中的Seep渗流计算模块,对水位骤降条件下的库岸粘土边坡工程在高低水位变化时的边坡渗流特征进行了研究。结果表明水位骤降前后水压和压力水头均随边坡体的深度增大而增大,水位变化前后的水力传导度和体积含水率均随土体水压的增大而增大,水在土体中具有良好的渗流作用。研究结果可为类似水位波动条件下的库岸边坡工程的渗流特征提供参考。     

基于Hoek-Brown准则下的非饱和岩质边坡库水位骤降渗透稳定性分析

考虑岩体的综合性质,基于非饱和渗流理论,利用Hoek-Brown准则推导岩质边坡的稳定系数公式,并采用Matlab与Geo-studio进行数值模拟。结果表明,库水位骤降情况下不同工况安全系数随时间呈现先减小、后保持不变的趋势,单轴抗压强度σc、岩体性状mi、地质强度指标GSI与安全系数大小成正相关,岩体损伤因子D与安全系数大小成负相关。整体孔压大小顺序为:下部监测点≥中部监测点≥上部监测点,库水位骤降速率越大,不同监测点孔压达到最小的时间越短,最终孔压趋于一致。     

库水位缓变作用下高陡边坡变形及稳定性分析

库水位缓变时,对边坡岩体在无裂隙、有裂隙、增大渗透系数、单独降水及升水等5种条件下,进行了流固耦合数值模拟试验,研究升、降水全过程条件下坡面裂隙及渗透系数对边坡岩体变形位移、近似蠕变及稳定安全系数的影响效应,以及单独升、降水条件下渗透系数对稳定安全系数的影响规律。结果表明,有近似平行坡面裂隙时,对坡面位移影响较大,对稳定安全系数几乎无影响;增大渗透系数时,对位移影响较小,下部1/3高度内观测点位移表现最敏感;升、降水全过程时,渗透系数越大,各阶段稳定安全系数越小;单独升水时,渗透系数越大,稳定安全系数越小,且裂隙的存在不影响此规律;单独降水时,渗透系数越大,稳定安全系数越大。     

水位骤降影响下岸坡稳定性简化分析

水位骤降是影响岸坡稳定的主要外在因素,但现有计算方法均需通过渗透力或孔隙水压力计算或者渗流场与应力场耦合分析来考虑水位下降对岸坡产生的渗流作用,计算过程较复杂,不便于工程设计人员采用。为了便于分析水位骤降对岸坡稳定性的影响,通过对岸坡任一点考虑渗透力与否的应力状态进行对比分析,得到将渗透力对岸坡稳定性影响简化为抗剪强度参数黏聚力降低的这一等效关系,并将此等效关系与强度折减法相结合,建立岸坡稳定性简化计算模型,提出了水位骤降影响下岸坡稳定性简化分析方法,并将该简化分析方法与已有分析方法进行对比分析。结果表明:该简化分析方法结果与岸坡全局临界滑移场（GCSF）方法、Geostudio的Slope/W模块方法及传统极限平衡分析方法计算均质岸坡稳定性所得安全系数相差分别为2.6%、3.5%和3.5%。可见,所建立的简化方法与已有分析方法的结果吻合较好;进一步采用该简化方法与全局临界滑移场（GCSF）方法计算存在软弱夹层的非均质岸坡,所得安全系数相差3.1%。这表明该简化方法计算水位骤降影响下均质、非均质岸坡稳定性均具有较好的可靠性和适用性。     

库水位骤降条件下涉水边坡抗滑桩加固效果

针对工程实践中涉水边坡抗滑桩设计技术规范欠缺、计算模型过于简化等问题,采用强度折减拉格朗日差分法模拟分析水位骤降速度、水深坡高比、抗滑桩桩位等因素对涉水边坡抗滑桩加固效果的影响。结果表明:库水位骤降速度越大,抗滑桩加固后的边坡安全系数越小;与抗滑桩加固前相比,抗滑桩加固后水深坡高比与边坡安全系数的关系发生了较大变化,应计算最大库水位骤降速度工况下不同水深坡高比对应的边坡安全系数,取其中最小的边坡安全系数作为边坡稳定性判别依据;库水位骤降条件下,抗滑桩布设的位置对边坡加固效果具有较大影响,可根据不同桩位条件下的水深坡高比与边坡安全系数的关系曲线确定合理桩位。     

库水位骤降条件下土质边坡渗流特性分析

土质边坡迎水面在库水位快速回落时,极易诱发滑坡地质灾害,相关事故已经被大量报道。如1963年意大利Vajoint水库,在库水位骤降时发生了大规模的滑坡。在我国,河北省岳城水库在1968年和1974年因库水位下降,而在坝中段和南段各发生259m和210m长的大滑坡。     

库水位骤降偶遇地震作用下黏土心墙坝抗震稳定性分析

利用岩土软件Geostudio,根据非饱和渗流原理,以某水利枢纽中的黏土心墙土石坝为例,分析库水位骤降偶遇地震作用下黏土心墙土石坝上游坝坡渗流特性及抗震稳定性。计算结果表明,库水位下降速率越大,上游坝坡的孔压力变化越剧烈,安全稳定系数越小;监测点位置越高,孔压越难以达到稳定值。库水位骤降至死水位情况下发生地震时,库水位骤降速率越大,上游坝坡安全系数越小,Newmark位移越大。研究成果可为实际工程管理运行提供一定的参考。     

库水位骤降作用下库岸滑坡形成机理研究

库水位骤降严重威胁着库岸边坡的稳定。基于饱和-非饱和土理论,采用渗流有限元法和稳定计算的Bishop法和Janbu法,计算确定不同水位骤降工况下渗流场及安全系数的演化情况。结果表明:库水位骤降会严重降低边坡的稳定系数,随着库水位下降速率的增大,稳定系数降低更多,此外,稳定系数随着库水位的逐渐平稳而上升。根据计算结果可以得出库水位诱发库岸滑坡的机理主要体现在孔隙水压激增及累积效应、渗流拖拽、渗透破坏效应、应力集中及转移效应。     

水位骤降和降雨条件下生态护坡稳定性分析

为研究生态护坡对边坡工程的影响,结合湖南省情况,针对由Tap型和Plate型根系构成的生态护坡,对其在水位骤降和降雨作用下的渗流场和边坡稳定性进行了研究,结果表明:边坡顶部和上部孔隙水压力在降雨初期会不断升高,当达到峰值后孔压会有所降低,其增幅约在4d时达到稳定状态;边坡中部和下部孔隙水压力主要受水位骤降影响,随水位降...     

库水位骤降边坡渗透稳定敏感性分析

为定量研究不同非饱和参数(进气值a、土水特征曲线斜率δ、残余含水率ε、渗透系数k)对边坡渗流特性及稳定性的影响规律,利用Geo-slope软件,基于FredlundXing非饱和理论,采用灰关联度法对某土质边坡不同非饱和参数对边坡渗透稳定性的影响进行了敏感性分析。结果表明:参数a、k与浸润线高程成负相关,与位移及稳定系数成正相关;参数δ、ε与浸润线高程成正相关,而与位移及稳定系数成负相关;位移与稳定系数在库水位下降前期变化较大,而在库水位下降后期变化较小;边坡上部监测点的位移大于下部监测点的位移;对边坡稳定影响较大的参数为a与k,而参数δ与ε对边坡稳定性影响相对较小;采用灰关联度方法可直观准确地获取主要因素和次要因素,为量化研究非饱和参数对边坡稳定性的影响提供了一种方法。     

库水位骤降时坝坡稳定性分析研究

库水位下降过快往往引起坝坡上游失稳。为了研究库水位骤降条件下坝体稳定性受非稳定渗流场的影响情况,采用有限元法,考虑非饱和区的影响对坝体非稳定渗流场进行模拟。利用得出的瞬态渗流场分布等结果,运用极限平衡法对坝坡稳定性进行计算分析。结果表明：非稳定渗流场分布影响上游坝坡稳定性;水位下降速度越大,上游坝坡稳定性降低速度越快,...     

水位骤降下面板堆石坝上游盖重区稳定性分析

混凝土面板堆石坝上游侧常设置铺盖及盖重区,特殊情况下该区产生滑坡将对面板止水结构造成破坏,影响坝体渗透稳定和结构稳定。我国西北地区某混凝土面板堆石坝工程因导流洞事故而造成库水位在56 h内骤降约100 m,坝前下部铺盖与盖重区滑塌,部分面板止水结构破损。为此,利用非圆弧滑动计算方法,对该事故进行模拟计算,结果表明:止水结构的破坏主要是上游铺盖与盖重区在渗流力作用下产生沿面板表面的滑坡,滑动面上碎石等堆渣材料与止水结构产生摩擦所致;面板上铺盖与盖重区滑动范围在高程638.76~680.98 m间,滑坡堆积体以下11 m范围内的止水仍存在破坏可能。在除险加固工程中着重对该险情进行处理,采取了对该盖重区进行渗流控制以及渗流量监测的工程措施,保障该工程安全运行。     

水位快速变动下边坡稳定性分析

针对库区水位快速变动引起坡体内渗流场的变化、应力场变化,滑带的抗剪强度参数的降低、坡体稳定性变化。在考虑水土共同作用和水位波动速度情况下,通过FLAC3D软件进行了水位变化过程坡体渗流场数值模拟。结果表明:上升过程中安全系数随时间的变化表现为上升下降型,随水位的变化表现为下降上升型;下降过程中安全系数随时间的变化、随水位的变化都呈现为下降上升型。水位下降工况对边坡稳定影响最不利,在坝堤设计时应充分予以重视。     

改进的库水位骤降期边坡稳定分析方法

美国陆军工程师团在2003年正式发布了边坡稳定分析工程手册，其中针对1970提出的库水位骤降期边坡稳定分析的总应力法提出了改进算法，即三步计算法。本文对改进后的三步计算法进行了系统介绍。     

水位变幅区劣化及地震作用下边坡稳定性分析

文章通过研究三峡库区边坡岩土体参数在水位变幅下的劣化作用,并结合地震作用进而对库岸边坡稳定性进行研究分析,得出了相应的结论:为三峡库库岸边地质灾害防治提供一定的理论依据及参考价值。