库水位波动与降雨作用下的滑坡流固耦合分析

库区水位周期性涨落将改变两岸土体地质条件,在联合降雨组合作用下,容易诱发滑体变形,极大程度地影响了滑坡的稳定性。以三峡库区卢家沱滑坡为例,针对滑体剖面二维模型,采用Geo-Studio软件模拟了不同库水位与降雨组合的滑坡稳定性分布情况;同时根据有限元软件Abaqus建立三维模型进行流固耦合作用分析。结果表明:在水库水位下降及降雨条件联合作用下,遭遇最不利工况时,滑坡将加剧变形,整体位移加大,存在局部失稳的可能,但由于滑坡前缘土体为中-强透水,利于地下水渗出,滑坡整体位移变化较小,未观察到塑性贯通区,可以确定卢家沱滑坡在不同工况条件下仍处于基本稳定状态。     

库水位下降速率对上孝仁村滑坡的稳定性影响

为探寻三峡坝址水库蓄水水位在日降幅(0.6 m/d、0.8 m/d、1.0 m/d、1.2 m/d)的情况下对上孝仁滑坡稳定性的影响.通过监测数据及Geo-Studio数值分析软件模拟出不同工况条件下的滑坡渗流场,在此基础上计算获得了不同工况条件下的滑坡稳定系数.得出的结论表明:上孝仁村滑坡现阶段正处于基本稳定状态,滑坡的稳定性系数随着水库蓄水水位减小而降低,当水库蓄水水位下降到145 m时,滑坡稳定性数值最小.水库蓄水水位下降速率越大,滑坡稳定性数值下降越大.在排除降雨条件的情况下,稳定性系数的下降幅度会随着下降速率的增加而升高.     

库水位上升对古滑坡稳定性的影响

以九甸峡库区坎前古滑坡为例,研究水库蓄水初期对古滑坡稳定性的影响。采用GPS对该边坡进行高精度、连续性的位移监测,结合滑坡具体的工程地质条件,对其变形特征进行分析,并且采用Geo-slope计算不同蓄水速率条件下的库岸边坡的安全系数。结果表明,蓄水初期库岸边坡整体较为稳定,蓄水速率越大对其稳定性越不利,库水上升速率超过0.5 m/d时将会发生局部失稳;滑体中部变形较大,变形速率具有逐渐变小的趋势;变形破坏模式为中后部分块、分级推移前缘的蠕变破坏特征。蓄水初期古滑坡整体较为稳定,库水位快速上升时将会出现局部失稳;采用Geo-slope分析滑坡稳定性变化规律,与采用GPS监测数据分析的规律相符,验证了监测数据的可靠性。     

库水与降雨作用下三门洞滑坡渗流特征及稳定性分析

从三峡库区三门洞滑坡的工程地质概况出发,分析了滑坡的宏观巡查及监测数据反映的变形特征,总结变形规律。然后分别以渗流场理论和稳定性分析基本理论为基础,对设置的不同工况进行了地下水位模拟及稳定性计算。结果表明:库水位上升时,水位线呈下凹状,提高滑坡的稳定性;库水位下降时,水位线呈上凸状,降低滑坡的稳定性。并且下降速率越大,水位线凸出越显著,稳定性系数降低越快。此外,降雨会抬高地下水位线,也对滑坡稳定性不利。     

库水位骤降条件下滑坡稳定性分析

三峡水库蓄水后,库水位消落对库岸滑坡稳定性具有重要影响。在详细调查三峡库区奉节县龙潭滑坡工程地质条件的基础上,分析了滑坡的发育特征、变形破坏机制、诱发因素及形成机理,根据三峡库水位调控方案,运用Ｇｅｏ-ｓｔｕｄｉｏ软件模拟库水位从１７５ｍ降至１４５ｍ的滑坡渗流场,评价了不同库水位下降速率工况（０.６～１.２ｍ／ｄ）的滑坡渗流场特征及其稳定性。研究表明：该滑坡处于稳定状态,稳定性系数随库水位下降速率的增大而减小;浸润线的下降速率慢于库水位下降速率,存在明显滞后性。研究成果对预报三峡水库库岸滑坡灾害具有一定的参考价值。     

蓄水作用下的滑坡破坏机理研究

三峡水库处于正常蓄水运行初期时,库水位将涨落于145～175m水位间,在库水位升降引起的剧烈变动下,将会对滑坡产生一系列不良作用,影响到库区滑坡稳定性,诱发滑坡变形。确定卡子湾滑坡的浸润线分布,分别计算降雨和不同蓄水位下的稳定性系数。计算结果表明:随库水位上升,滑坡体浸润线分布也随之上升,在降雨条件下的滑体后缘浸润线分布会受到一定影响;滑坡整体稳定性随库水位上升逐渐减小,联合降雨条件下,滑坡的稳定性系数相对减小。     

库水位升降作用下土质岸坡变形特征实验研究

库水位升降作用下三峡库区土质岸坡坡体吸水、应力集中及滑移变形,形成不同时段和不同空间部位的裂缝体系。通过模型试验的方法,分析了土质岸坡在一个蓄水降水循环周期内裂缝体系的时空演化分期配套规律。试验结果表明：蓄水初期,裂缝主要出现在岸坡前缘水位线附近,且出现频率高、规模逐渐增大,岸坡出现局部坍塌破坏;蓄水中期,岸坡前后缘均有裂缝出现,但出现频率低、规模减小;蓄水后期,前缘裂缝发育基本消失,后缘裂缝继续发育,岸坡以沿滑动面整体蠕滑为主;水位上升过程中暂停蓄水时裂缝发展缓慢。降水阶段,拉张裂缝主要出现在岸坡坡体后缘,初期降水裂缝出现频率较低,发展缓慢;后期降水裂缝出现频率、规模变大,产生下座变形及下错台坎;水位下降阶段岸坡沿滑动面发生整体缓慢蠕滑。     

降雨诱发滑坡机制研究

以三峡库区几个典型滑坡为实例,分别研究了降雨诱发滑坡的机制．结果表明,长江三峡地区鸡扒子滑坡是典型的暴雨诱发滑坡,新滩滑坡（姜家坡滑坡）是典型的久雨诱发滑坡     

降雨诱发黄土边坡失稳室内试验研究

为研究降雨诱发滑坡失稳破坏机理和演化特征,开展了人工降雨条件下黄土滑坡室内研究,通过对土体的体积含水率、基质吸力及坡体变形破坏监测,分析降雨入渗对黄土边坡稳定性的影响.结果表明:在一定的降雨强度范围内,降雨强度越大,降雨入渗速度越快,越易发生滑坡;边坡坡度越缓,坡面降雨入渗速度越快;湿润锋移动在坡脚和坡顶较坡面更快,对滑坡的发生发展有较大影响;试验滑坡为多级后退式破坏模式.     

基于决策树和有效降雨强度的滑坡危险性预警

以江西省寻乌县为例,采用信息量（IV）、反向传播神经网络（BPNN）和C5.0决策树模型进行滑坡易发性预测（LSP）,比较不同模型的预测性能;基于有效降雨量的概念提出有效降雨强度-历时（EI-D）模型,计算滑坡临界降雨阈值并将其与传统的降雨强度-历时（I-D）阈值做对比;将LSP结果与EI-D模型耦合,实现滑坡灾害预警并进一步验证了预警精度. 结果表明：C5.0决策树的LSP精度高于BPNN和IV,EI-D阈值的预测效果优于I-D模型,且基于滑坡易发性和EI-D阈值的模型能有效实现降雨型滑坡的实时预报.     

考虑降雨入渗的某矿区滑坡数值模拟分析

矿区坡体土质粘粒较少,在二次翻采、随意堆弃工况下,极易造成滑坡区土质疏松、加大土体的孔隙率。根据矿区滑坡坡体的工程地质及工况特点,考虑土体内应力场与渗流场之间的流—固耦合作用,采用有限元法,对比分析了某矿区滑坡体的边坡在降雨前、后的边坡安全系数.数值分析表明,考虑降雨入渗的情况下边坡安全系数明显下降.     

库水位波动下的抗滑桩－土作用机理分析

以三峡库区某典型堆积层滑坡为实例,采用Ａｂａｑｕｓ软件数值模拟的方法,对其在库水位波动下抗滑桩－土作用机理进行了研究。模拟结果显示：滑坡处于自然状态时,其坡体岩石的物理力学性质相对稳定,抗滑桩后缘会产生张力形成微小位移,坡脚处会产生最大值为－５.０７５ＭＰａ的应力,桩土作用较小,整个滑坡比较稳定;库区水位下降,桩土之间位移最大处出现在桩顶,相较于自然状态变化较大,同时在渗透水压力作用下,桩土作用明显,桩的应力达到最大值５６.３８ＭＰａ,该工况在抗滑桩作用下边坡稳定;水位上升,土体物理力学性能降低,滑体顶部位移变化大,为０.０１８７７ｍ,土体整体稳定性降低,桩土作用明显。     

降雨作用下裂缝对杆塔基础滑坡影响的物理模型试验

随着全国联网工程的实施,杆塔不可避免地建设在陡坡、山脊、滑坡等地质灾害易发区域,在降雨的影响下,滑坡的变形甚至失稳会直接影响杆塔的安全,从而对电力系统和社会经济的发展造成巨大的影响。本文以燕子滑坡及杆塔基础为研究对象,基于物理模型试验,研究了极端降雨作用下不同相对位置杆塔基础滑坡有裂缝时的失稳过程。首先,设计了杆塔基础滑坡的物理模型试验方案,其次,分析了降雨过程中杆塔基础滑坡的宏观现象以及滑坡体和杆塔基础变形和力学特征的变化过程,最后,总结了降雨作用下杆塔基础滑坡成灾模式的分析流程。结果表明,降雨作用下,预制裂缝为雨水提供了优势渗流通道,使得预制裂缝深度、宽度逐渐扩大,并向滑坡右端逐渐延伸并贯通,导致右端坡脚局部发生失稳而形成多级局部牵引滑动破坏;滑坡上的杆塔基础和滑坡外的上部杆塔都随着滑坡一起向下滑移并发生向后倾倒,后者发生的时间晚于前者,但滑坡外的底部杆塔基础在整个过程中没有发生破坏。此外,降雨作用下燕子杆塔基础滑坡有裂缝时应以局部滑坡的变形和稳定性来分析杆塔基础的成灾模式。本文的研究成果可为杆塔基础滑坡实际工程提供一个直观上的认识和技术上的支撑。     

库水位周期波动对抗滑桩加固效果影响研究

以安康水库东岸马家坡滑坡为研究对象,采用现场调查、室内试验、数值模拟等方法,对比分析了岩土体物理力学性质在不同饱水-失水循环次数下的劣化趋势,验证支护设计的合理性及安全性,研究水库水位周期性波动对于抗滑桩加固效果的影响。得出主要结论如下:(1)滑体及滑带的主要成分即强风化千枚岩在饱水-失水循环条件下,物理力学性质产生明显的劣化现象,呈现出先快速下降后缓慢下降的趋势;(2)坡体中前部设置抗滑桩后,坡体稳定性有了较大的提高,但随着水位变化次数增多,抗滑桩的加固效果不断弱化,且弱化速度为先快后缓;(3)随着水位循环次数的增加,位移及塑性应变带逐渐后移至滑坡后缘处,滑带处桩身受到的作用力最大且其值缓慢增大。     

顾及降雨及库水位因素的滑坡时滞分析与预测——以三峡库区新铺滑坡为例

降雨及库水位涨落是引起库岸滑坡形变失稳的主要诱发因素,但滑坡位移速率对此类诱发因素的响应具有一定的滞后性,影响人类对滑坡所处运动状态的判断与预测。针对常规预测模型中未考虑时滞效应的问题,利用三峡库区新铺滑坡的GNSS位移监测数据、奉节气象站降雨数据以及三峡库区库水位涨落数据,通过对监测区内9个GNSS监测点的位移速率序列与降雨量、库水位高程序列进行时滞互相关分析,确定时滞参数,进而应用多变量灰色系统理论方法,建立了时滞GM(1,3)预测模型,并对滑坡位移速率进行预测验证。结果表明:三峡库区新铺滑坡位移速率与降雨量显著相关,对降雨量的响应滞后时间约为5 d,滑体中后部受降雨影响比前缘更明显; 位移速率与库水位高程高度相关,对三峡库区库水位涨落的响应滞后时间约为31 d,滑坡前缘受库水位涨落影响更明显,且离长江越近,滞后时间越短; 利用加入时滞参数的时滞GM(1,3)模型进行预测,模型拟合优度达到0.702,相比GM(1,1)模型和未顾及时滞因素的GM(1,3)模型,预测精度分别提升了53.8%和58.3%,平均绝对误差百分比分别降低了7.19%和7.47%,在滑坡位移速率预测及库岸滑坡防灾减灾领域具有一定的工程应用价值。     

圆弧面上的降雨滑坡运动特性研究

为了研究降雨诱发沿圆弧形破裂面滑动的土质滑坡的运动特性,基于质点组的运动假设,融入饱和-非饱和土体特性,建立降雨滑坡的运动物理模型,采用有限差分的方法进行求解,从而获得其运动速度、滑动距离等动力学参数,提出了沿圆弧面滑动的降雨滑坡运动学问题研究的一种新的研究方法。采用该方法对滑坡算例进行了研究分析。研究结果表明：滑坡运动速度呈现先增大后减小的趋势,同时运动速度在极短的时间就达到了最大运动速度;滑坡的水平位移随着时间的增加而增加,在最初阶段滑坡水平位移增加较快,此后增加缓慢直至滑坡停止;该方法能够简单快捷的计算滑坡的运动速度和运动距离等运动学参数,进行滑坡危害范围的预测。     

降雨条件下非饱和土边坡渗流-应力耦合分析

以广西兴业县某滑坡为研究对象,利用Geo-Studio软件对非饱和土边坡渗流场、应力场、变形场进行直接耦合数值模拟分析,进而总结出了非饱和土边坡稳定性及滑移面的演化规律.结果表明:边坡浅层土体对降雨响应剧烈,孔隙水压力、体积含水量与降雨强度呈正相关性,基质吸力、有效应力锐减,引起抗剪强度下降,不利于边坡稳定;浅层土体受...     

降雨入渗条件下镇巴县牛背梁滑坡风险评价

为了研究降雨强度对浅表层坡体失稳的影响程度,在野外详细地质勘察的基础之上,利用Geostudio软件对坡体在不同降雨工况下进行渗流场和稳定性模拟,研究相应工况下的稳定性系数和失稳概率,再通过定量化方法对极易失稳工况下的坡体进行风险评估,研究结果表明:只有完全饱和状态条件下的坡体才极易失稳,失稳概率高达48.93%,滑坡影响区内承灾体总价值为361.9万元,财产年损失83.24万元,单人年死亡概率8.7×10-2,即处于风险极高区。     

水位变动对库岸古滑坡稳定性影响研究

水库蓄水及水位骤降可能诱发古滑坡复活或部分复活,乃至产生新的滑坡是多数新建大型水利枢纽工程必须面临的工程地质问题.基于水位变动对库岸古滑坡作用机理分析,以某大型库岸古滑坡为研究对象,通过数值模拟探讨水位变动对库岸古滑坡变形及整体稳定性的影响,结果表明:库岸古滑坡对水位变化敏感,随库水位上升向库区方向变形逐渐增大,坡脚和滑动带塑性区不断发展;当水位骤降时将导致局部失稳,并有可能引发渐进性破坏.研究成果对同类工程的边坡治理及边坡预警具有指导意义.