堰塞坝稳定性快速评价方法对比

由降雨、地震等灾害产生的堰塞坝坝体寿命短、溃决后危害大,其稳定性一直是学术界和工程界关注的热点,国内外学者已经提出了一系列基于地貌学指标的堰塞坝稳定性快速评价方法。为了对比分析各评价方法的优劣,通过收集世界各地具有实测参数的堰塞坝案例(共421例),分别采用错判率F、绝对准确率R、保守准确率R_c,以及基于3种准确率的综合准确率R_r对国内外常用的堰塞坝稳定性快速评价方法进行了对比分析。综合分析结果表明:DBI和L_s(AHV)的准确率较其他评价方法更高,且模型计算参数较易获取,具有更好的适应性和可靠性;但是堰塞坝稳定性的影响因素较多,前人提出的快速评价方法大多仅考虑坝体形态、流域面积、堰塞湖体积等地貌学因素,具有一定的局限性,今后应在地貌学指标的基础上,通过先进的测量手段快速获取堰塞坝的坝料特性和堰塞湖的水动力学参数,进一步提升堰塞坝稳定性快速评价方法的合理性。     

堰塞坝稳定性快速评估模型--以小岗剑(上)堰塞坝为例

为了对堰塞坝的稳定性快速作出定量评价,通过分析历史案例并进行相关性分析,选取堰塞坝坝长、坝宽、坝高、回水长度、库容量作为堰塞坝稳定性评价因素,并进行主成分分析。将单一变量按照主成分大小及权重进行组合,得到坝高因子,高宽比,水流冲击系数,湖面形状系数,坝体形状系数五个复合因素,在此基础上提出一种定量分析堰塞坝稳定性的快速评估模型,同时引入稳定性系数来反映堰塞坝的稳定程度,进行等级划分,并对汶川大地震中形成的小岗剑(上)堰塞坝应用模型进行评估。结果表明所提出的模型判定准确率达89.9%,可以为堰塞坝应急处理提供参考。小岗剑(上)堰塞坝判定为不稳定,需及时采取泄流措施避免灾害损失。     

堰塞坝渗透稳定性评估

2008年5月12日,汶川特大地震在灾区诱发了34处规模较大的堰塞湖,影响巨大,特别是唐家山堰塞湖,引起了全国广泛关注和重视。堰塞湖往往会带来严重的灾害,不仅在形成过程中可能造成生命财产的直接损失及上游的淹没损失,而且在形成后还会对下游带来淹没或溃坝洪水等次生灾害。考虑堰塞坝应急处置的特点,评价了堰塞坝的渗透稳定性,确定了渗透破坏的形式和程度,并以唐家山堰塞坝为例进行了渗流计算分析,以期对堰塞坝安全性状评估的进一步研究提供参考。     

岷江叠溪大海子地震堰塞坝稳定性分析

岷江叠溪大海子地震堰塞坝的稳定性对下游天龙湖水电站工程建筑物能否正常运行有直接影响。通过对1933年叠溪地震堰塞坝的形成与溃垮分析．重点对大海子地震堰塞坝的现状、坝体物质组成、结构特征及渗透特性等进行了论证．并对大海子地震堰塞坝的稳定性进行了定性及定量分析。     

堰塞坝的形成与稳定性研究

失稳破坏的山体滑塌落入河流中会形成天然的堰塞坝体,其进一步破坏会诱发洪水灾害,形成级联效应的灾害链,所以需要对这类天然坝体进行系统、全面的研究.本文首先根据诱因、滑坡类型和土方量将堰塞坝体划分为不同类型,并比较各种类型坝体的稳定性.其次基于26个真实案例,对比分析了3个快速评估模型.最后分析了堰塞坝群的灾害链效应.     

泥石流堰塞坝研究进展

泥石流堰塞坝是泥石流堵塞河道而形成的一种天然坝。泥石流堰塞坝在形成过程、坝体物质结构与组成、坝体物质侵蚀速率、溃决过程以及洪水峰值流量等方面与滑坡堰塞坝存在诸多差异性。因此,开展泥石流堰塞坝的形成与溃决机理研究具有重要意义。依次从泥石流堰塞坝的特点、堵河判据和坝体溃决过程与机理等方面,对近年来泥石流堰塞坝方面的研究进展进行了比较系统的阐述与总结;指出了当前研究中存在的问题与不足,并提出了泥石流堰塞坝形成与溃决方面需要进一步研究与解决的关键科学问题。     

舟曲特大山洪泥石流堰塞坝稳定性分析

通过现场工程勘察、监测和试验等方法,查明舟曲泥石流堰塞坝体的物质组成、来源和形态。利用FLAC3D软件分析了坝体在不同水位、不同坡度、不同含水量、不同物质组成和地震工况下的位移场、应力场和安全系数,结果表明:坝体应力和位移随堰塞湖水位的升高而增大,但增幅较小;坝体稳定安全系数随堰塞湖水位的升高而降低,随着坝体材料含水量的减小坝体最大应力值增大,但增加范围较小,同时最大位移值减小,坝体稳定性增强;在Ⅷ度地震作用下,其应力和位移分布特征将发生巨大变化,应力和位移增加显著,位移值约为无震时的10倍。采用正交试验方法,研究了该泥石流堰塞坝体不同物质组成的物理力学性质对坝体位移、应力特征和安全系数的影响,结果表明:弹性模量对坝体位移影响显著,而黏聚力和内摩擦角对坝体位移影响较小;内摩擦角对边坡安全系数影响显著,黏聚力次之,而重度影响则明显小于内摩擦角和黏聚力。     

存在高渗透区域的堰塞坝渗流稳定性分析——以红石河堰塞坝为例

堰塞坝是由滑坡体土石材料快速堆积而成,没有经过充分固结,坝体结构松垮、组成物质松散,材料分布极不均匀,局部很可能存在由大颗粒组成的高渗透区域,在堰塞湖蓄水的高水头作用下可诱发渗流破坏(如管涌),进而导致坝体失稳。本文以汶川大地震中形成的红石河堰塞坝为例,通过分析高渗透区域对红石河堰塞坝渗流特性的影响规律,提出一种考虑高渗透区域存在的堰塞坝渗流稳定分析方法。该方法将渗流失稳定义为管涌和边坡失稳的循环发展过程,并针对土体材料和水力学参数设置管涌和边坡失稳临界条件用于判断渗流失稳发展情况。通过对红石河堰塞坝的分析发现,高渗透区域的存在对堰塞坝的渗流稳定是不利的。高渗透区域越长、渗透性越高、其位置越靠近坝体下游坡脚,堰塞坝的渗流稳定性越差。由于红石河堰塞坝坝宽坡缓,高渗透性区域的存在可引发局部管涌,但不会发生管涌及边坡失稳破坏;当坝顶宽度较小、下游边坡比较大时,坝体发生管涌和失稳连续破坏,最终导致漫顶溃坝。     

怒江干流堰塞坝特征及稳定河床机制

滇西怒江是青藏高原东缘地形急变带内深切河流的典型代表,因崩塌、滑坡和泥石流等地质灾害在干流形成数百个稳定堰塞坝,有效抑制了河流下切。为探究怒江堰塞坝发育及提升河床稳定性的负反馈机制,通过野外考察和卫星影像,总结了怒江干流沿程和堰塞坝地貌特征,基于地貌水力特性对堰塞坝分类,并量化评估不同类别堰塞坝的稳定性和消能率特征。研究结果表明,怒江干流的堰塞坝分布密度较高,且与单宽水流能量正相关。干流堰塞坝可分为崩塌滑坡(崩滑)堰塞坝与泥石流堰塞坝。崩滑堰塞坝可在特大洪水中保持稳定,泥石流堰塞坝则可在一般性洪水中稳定。两类堰塞坝的消能率接近自然阶梯-深潭结构。崩滑堰塞坝消能率随单宽水流能量增大而提高,而泥石流堰塞坝则因较大的河谷横向空间汛期单宽水流能量增长较慢。干流堰塞坝的稳定性和消能特点均与当地单宽水流能量特点匹配,从而持久高效地消耗水流能量,提升河床整体稳定性。     

基于模糊数学和极限平衡法的滑坡稳定性评价

滑坡的稳定性评价中存在着模糊性,如力学参数的模糊性、影响因素的模糊性以及评价标准的模糊性等,这就需要运用不确定分析方法中的模糊数学方法来分析评价滑坡的稳定性。但模糊数学方法确定的隶属函数及权重分配具有主观性,是定性评价,而极限平衡法是通过建立稳定性系数表达式进行定量评价。将两种方法结合起来,既可通过模糊综合评判方法的定性评价体现出滑坡稳定性中的模糊性,又可通过极限平衡方法的定量评价反映滑坡稳定状态的本质。研究表明,两种方法得到的结果与工程实际相符合,并且互为补充使评价结果更加合理。     

近坝库岸古滑坡稳定分析

通过对砂页岩区近坝库岸边坡的调查,以子洪水库右岸滑坡为例,阐述了近坝库岸古滑坡的特征与危害,在试验研究的基础上,分析了滑坡的成因,应用等Fs法、CSMR法进行了稳定性分析,提出治理方案。     

神经网络应用于大坝安全评价的方法研究

运用神经网络方法评价大坝安全极具优越性,但传统大坝安全评价方法不能为神经网络模型提供学习样本。提出一种新的大坝安全评价方法,为神经网络应用于大坝安全评价提供可能。     

水库施工期间坝前滑坡稳定性研究

为了更好地研究水库建设阶段的坝前滑坡问题,以甘肃省九甸峡库区燕子坪滑坡为例,采用GPS对库岸滑坡表面的位移和变形进行了高精度、连续性监测,完成了水库建设阶段的滑坡演化全过程的位移变化监测。结合滑坡区的工程地质条件,对滑坡的变形特征、诱发因素及形成机理进行了分析,从力学变形机制方面研究施工期坝前滑坡诱发机理。结果表明:水库施工期坝前滑坡失稳分为两个阶段(施工围堰建成前后),并且两个阶段坝前滑坡失稳主要影响因素不同;施工围堰建成前坝前滑坡主要是在受降雨影响,施工围堰建成后库水位上升是坝前滑坡失稳的主要诱因,整个施工期间施工围堰建成后的滑坡变形占较大比重,并且两个阶段滑坡失稳形式均表现为中、后部推移前缘滑动。     

BP神经网络在鱼洞河滑坡稳定性评价中的应用

 以边坡高度、边坡角度、岩土重度、粘聚力、内摩擦角等作为输入模式变量，建立BP人工神经网络训练样本集以之用作滑坡稳定性评价。通过对网络学习参数的优化，如学习速率为0.9，学习步长为0.7，在迭代12 589次网络训练后样本收敛。以此为基础，建立BP神经网络各隐含层的连接权重和阈值，进行模式识别，完成了鱼洞河边坡状态和稳定系数的计算。计算结果表明，鱼洞河边坡处于破坏（不稳定）状态，稳定系数为1.100 5     

峡山水库大坝渗流安全评价

按照SL 258—2000《水库大坝安全评价导则》要求,采用渗流观测资料分析、渗流有限元计算分析及运行表现分析方法,对峡山水库大坝渗流安全进行评价。评价结果表明:主坝防渗措施不足,工程老化,坝基砂层渗流稳定不满足安全要求;郑公副坝部分坝段坝基渗透稳定,武兰副坝永旺屯放水洞接触渗透稳定存在安全隐患。建议采取防渗加固措施,加固前合理调度运用,加强安全监测。     

某近坝滑坡工程地质特征与稳定性评价

某近坝滑坡分布在一拟建水电站大坝右坝肩上游侧、电站进水口南侧,滑坡若失稳将直接对大坝水工建筑物产生危害,是水电站工程建设首要解决的重大技术问题。通过工程地质测绘、钻探、平硐勘探、岩土测试等大量勘察工作,查明该滑坡体积约70万m3,为中型堆积层滑坡,现状整体处于基本稳定性状态,水库运行后或建坝前后叠加暴雨久雨滑体饱水等多种工况下,滑坡整体处于欠稳定-不稳定状态,因此必须采取工程治理措施。经比较,建议结合大坝三期围堰建设对该滑坡采取清除的工程措施,彻底消除滑坡危害。     

土石坝和堰塞坝溃决机理与溃坝数学模型研究进展

土石坝溃坝机理与溃坝数学模型研究对于预测溃坝洪水致灾过程和致灾后果具有重要的意义。为此,概要介绍了国内外在土石坝溃决机理与溃坝过程数学模型方面的研究进展,特别是笔者研究团队近年来在该领域的最新研究成果,表明以笔者研究团队为代表的国内专家学者,在高土石坝溃坝离心模型试验技术,高心墙坝、面板坝及堰塞坝溃决机理和溃坝过程模拟理论研究方面走在了世界前列。但在土石坝溃坝过程模拟计算机软件的通用性以及溃坝致灾过程的可视化技术方面与欧美国家相比,仍有相当大的差距。建议今后应加大精细模拟高心墙坝、高面板坝溃坝过程数学模型的研究力度,注重可视化技术在溃坝过程模拟中的应用,加快研制通用性友好,能精细模拟土石坝溃坝及其致灾过程的可视化计算机软件。