不同类型降雨联合库水位骤降黏土心墙坝坝坡渗透稳定数值模拟研究

针对降雨发生在库水位骤降不同时刻下的土石坝坝坡渗透稳定性研究较少的问题,基于宜春市温汤河四方井水利枢纽工程黏土心墙坝的实测数据,利用有限元软件Geostudio软件对降雨发生在库水位骤降不停时刻下的上下游坝坡渗透稳定性规律进行数值模拟,得到不同监测点的孔压变化及上下游坝坡的安全系数变化规律。结果表明,上游坝坡处的监测点孔压变化对不同类型降雨不敏感,下游坝坡处监测点不同类型降雨下孔压变化差异较大,降雨发生在库水位下降的不同时刻下孔压均有一个大幅上升的过程;上游坝坡降雨发生在库水位骤降时刻越后,最小安全系数越小,而下游坝坡安全系数在降雨时刻则有个突然下降的过程,研究结果为认识黏土心墙坝在降雨发生在库水位骤降不同时刻下的边坡渗透稳定性规律提供了一定的参考。     

黏土心墙坝库水位骤降联合降雨上下游坝坡渗透稳定性数值模拟

为研究库水位骤降联合降雨情况下某黏土心墙坝的渗流特性以及稳定性规律,利用Geo-studio软件,对库水位骤降、不同强度降雨以及降雨发生在库水位骤降的不同时刻下的某黏土心墙坝的渗流特性以及上下游坝坡的稳定性规律进行了数值模拟。计算结果表明:(1)库水位骤降工况下孔压降低152%,上游坝坡安全系数先减小12.8%,后略有增大,下游坝坡则增大0.5%,库水位下降速率越大,孔压下降越快,上游坝坡安全系数下降越快,最小安全系数越小,下游坝坡安全系数上升越快;(2)降雨工况下孔压先平均增大2.1%后降低至初始水平,安全系数则先减小0.3%后增大至初始水平,降雨强度越大,孔压上升的幅度越大,最小安全系数越小;(3)降雨发生在库水位骤降不同时刻下,孔压呈现先减小后保持不变,在降雨时刻呈现突然上升的趋势,上游坝坡安全系数先减小后维持不变,下游坝坡安全系数先增大后保持不变,在降雨时刻突然下降,降雨发生在库水位下降结束时刻安全系数最小。     

考虑蒸发效应的不同非饱和参数下边坡温湿耦合稳定性分析

为研究不同非饱和参数对考虑蒸发效应的边坡的温度、湿度及其稳定性的影响,以广西南宁某边坡为研究对象,利用Geo-studio软件进行有限元计算,得到边坡内部不同监测点孔压、体积含水率、温度及边坡安全系数变化规律。结果表明,降雨过程中孔压呈现不断增大的趋势;体积含水率在降雨过程中先急剧上升,后缓慢上升;边坡内部温度变化趋势与气候条件下的温度变化较为一致;安全系数随降雨呈现逐渐下降的趋势。     

不同类型降雨边坡温湿耦合及稳定性数值模拟研究

为研究不同类型降雨条件下(平均型降雨,前锋型降雨,中锋型降雨以及后锋型降雨)广西南宁某地边坡温湿耦合特性以及边坡稳定性进行规律。利用加拿大著名岩土软件Geo-slope2012软件进行了有限元计算,计算结果表明:降雨条件下边坡表层孔压及体积含水量首先达到最大,然后逐渐向边坡深部发展,在降雨结束后,边坡表层的孔压及体积含水量迅速减小;在降雨过程中,边坡土体表层的孔压及体积含水量大小顺序为:后锋型降雨≥中锋型降雨≥平均型降雨≥前锋型降雨,深层的孔压及体积含水量大小顺序为:后锋型降雨≤平均型降雨≤中锋型降雨≤前锋型降雨;在降雨结束后,坡土体内部的孔压及体积含水量大小顺序为:后锋型降雨≥平均型降雨≥中锋型降雨≥前锋型降雨;边坡内部总的温度场与气候变化较为一致,呈现先增大后减小的规律;边坡内部的温度变化幅度要小于边坡表层,同时,下部监测面的温度变幅要小于上部监测面与中部监测面;安全系数总体上随时间呈现在降雨过程中逐渐减小,在降雨结束后保持不变的规律;不同降雨类型在降雨前期的安全系数大小排序为:后锋型≥平均型≈中锋型≥前锋型,最终安全系数趋于一个定值.     

降雨条件下考虑蒸发效应的边坡温湿耦合数值模拟

为研究降雨条件下考虑气候效应的边坡温湿耦合规律,以广西南宁某边坡为研究对象,利用Geo-studio软件进行有限元计算,计算结果表明:(1)降雨孔压前期逐渐增大,后期回落,下部孔压大于上部孔压;(2)体积含水率变化与孔压类似,停雨含水率达到最大;(3)温度变化趋势与气候条件下的温度变化较为一致,下部监测点的温度差异要大于上部监测点;(4)安全系数的变化总体上随降雨呈现逐渐下降,最后维持不变。     

尾矿坝地震液化稳定的简化分析

简要介绍尾矿坝抗震设计规范中液化分析方法的简化过程，依据抗液化度与孔压比的关系，提出了尾矿坝超静孔压的简化计算式，并应用于拟静力法稳定分析中。结合某尾矿坝实例，用简化方法计算滩长为130m时初期坝淤堵，以及滩长分别为70、130、和200m时初期坝正常排水共计四种工况的液化与稳定。通过计算分析得出，上游坡面水边线附近区域最易液化，其次在初期坝附近。滩长对尾矿坝地震液化稳定有很大影响，滩长越长，液化区越小，稳定性越高。如果初期坝排水设施失效，将导致初期坝附近孔压增大，坝体安全系数降低。因此，保证合理的滩长、初期坝排水设施的有效性对尾矿坝地震稳定非常重要。     

三峡库区蔡坡堆积体库水位联合降雨工况下的渗流特性及边坡稳定性研究

目前,关于库水位联合降雨不同工况组合下滑坡渗流稳定问题的研究较少,为此基于非饱和渗流及稳定分析理论,以三峡库区蔡坡堆积体为研究背景,利用Geostudio软件对降雨、库水位及其组合工况下的堆积体边坡的渗流特性及稳定性进行了数值模拟,得到了边坡不同部位的孔压变化、边坡的安全系数曲线及湿润锋发展规律。结果表明:库水位骤降速率越大,则孔压下降越快,降雨强度越大,则孔压上升幅度越大,单纯降雨孔压上升幅度要大于库水位骤降情况孔压下降幅度。降雨发生在库水位骤降不同时刻的孔压特性综合了单纯降雨与单纯库水位下降的综合特性,位于边坡下部的孔压值要大于上部。库水位骤降下安全系数先降后升,降雨情况下安全系数先下降后保持稳定,单纯降雨导致的安全系数降幅要大于单纯库水位骤降情况,降雨发生在库水位骤降不同时刻下,安全系数在降雨时刻有一个突降,其中降雨发生在第6～8 d安全系数最小。降雨联合库水位骤降边坡失稳概率最大。库水位骤降速率越大浸润线越下凸,降雨强度越大边坡表层的湿润锋发展越充分,降雨与库水位联合作用下湿润锋变化规律相似,但是浸润线的下凸程度不同,这是导致这种情况下边坡安全系数不一致的原因。     

降雨入渗对土堤渗流及边坡稳定性影响分析

为研究不同降雨类型作用下土堤渗流场及边坡稳定性,基于饱和非饱和渗流原理,采用有限元方法模拟土堤在前峰型、后峰型、中峰型及平均型降雨作用下渗流场,分析土堤的渗流特性及边坡稳定性。计算结果表明：降雨会使下游坡土体孔隙水压力（以下简称孔压）增大,堤身下游浸润线升高,在降雨的作用下监测点孔压总体上呈现先增大后减少并趋于稳定的趋势,下游坡安全系数逐渐降低,降雨停止以后下游坡安全系数小幅上升并趋于稳定;安全系数最终值后峰型（1.730）<中峰型（1.745）<平均型（1.756）<前峰型（1.757）,后峰型降雨对边坡孔压变化幅度和安全系数影响最大。研究成果可为堤防防汛抢险提供参考。     

降雨条件下膨胀土裂隙边坡深层浅层滑坡渗透稳定性分析

为研究裂隙膨胀土在平均型降雨条件下的渗流特性以及稳定性的变化规律,利用Geo-slope软件建立了裂隙膨胀土有限元模型,对不同位置及不同深度的裂隙进行了模拟,得到了孔压以及安全系数的变化规律。结果表明:上部和中部裂隙土边坡孔压呈现明显的"分层"效应,下部裂隙土边坡孔压呈现线性增大的规律;下部浅层滑动面安全系数变幅大于上部浅层,深层滑动面安全系数变化不大;安全系数总体上呈现降雨时逐渐减小,停雨后逐渐增大的趋势,裂隙深度为2m时的边坡安全系数要大于裂隙深度为4m的工况。研究成果为裂隙膨胀土边坡的失稳机理的认识及安全防护提供了相应的参考。     

不同降雨条件下坝坡渗流与稳定性影响分析

利用有限元Phase2软件,对带塑性混凝土心墙的坝体进行渗流分析,研究不同降雨条件下的坝坡渗流和稳定性影响。结果表明,降雨强度越大,坝坡安全系数越小;降雨量一定时,降雨强度越大,降雨时间越短,坝坡的安全系数越大;在降雨量一定时,降雨期间的峰值强度个数越多,坡体安全系数越大。     

降雨类型对土质边坡渗透稳定性影响分析

为研究不同降雨类型对不同进气值土质边坡的渗流特征以及稳定性的影响规律,本文利用Geo-studio软件,计算了边坡上部断面和下部断面四种降雨类型(平均型,前锋型,中锋型,后锋型)下不同进气值的孔压变化,得出了边坡安全系数的变化规律。结果表明:边坡上部断面和下部断面孔压变化规律不同;不同降雨影响了土体表层孔压的变化规律,对深部孔压分布影响不大;不同进气值影响了孔压深部的分布;安全系数呈现持续下降的趋势,进气值对安全系数的影响要大于降雨类型。     

降雨联合地震下黏土心墙土石坝稳定性分析

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背景,分析不同库水位工况下降雨期间偶遇地震作用下黏土心墙土石坝上下游坝坡渗流特性及抗震稳定性。计算结果表明,在不同水位工况下发生降雨时,上下游堆石区内的监测点孔压总体上呈现先增大后减小的变化规律,上游堆石区内的监测点离库水位越远,孔压力变化越剧烈;下游堆石区内的监测点离地下水位越远,孔压力变化越剧烈。在降雨期间遇到地震时,高水位工况下上游坝坡的安全系数总体上比低水位工况大,下游坝坡则恰恰相反。研究成果可为实际工程管理运行提供一定的参考。     

降雨入渗边坡非饱和渗流过程及稳定性变化研究

天然降雨和高坝泄洪雾化雨入渗对大坝下游边坡有两方面影响,一是升高含水率使土体重度增加,导致其下滑力增加;二是升高土体含水率,降低土抗剪强度和阻滑力。因此,降雨入渗引起的滑坡时有发生。对此设计了室内人工降雨物理模型试验,分析研究砂土质边坡降雨入渗情况下,边坡内部水分扩散过程和规律以及暂态饱和区扩展过程,计算各入渗时刻边坡的安全系数,分析入渗发展对边坡稳定性变化过程及其特征的影响。试验分析结果表明:降雨入渗率先在边坡表面形成暂态饱和区,随着降雨持续,暂态饱和区逐渐扩大;雨强越大,降雨期间形成的暂态饱和区越大,边坡稳定安全系数的降幅就越大;试验得到了降雨入渗深度随降雨历时和强度变化的经验式。增大降雨强度会使试验砂土的含水率更接近于饱和含水率,但无法使砂土完全饱和。降雨入渗对边坡稳定性的影响不仅仅发生在降雨过程中,降雨停止后,水分入渗过程延续,边坡稳定性持续降低,水分入渗在一定的延后时间内继续威胁边坡安全。雨强为144 mm/h条件下边坡稳定安全系数在6 h时降到了最小值1.196,最大降幅达38.2%。     

基于动力离心模型试验的弱透水夹层尾矿库地震响应研究

尾矿库是具有高势能的泥石流灾害源,一旦发生溃坝会对下游人员和设施造成极大威胁。本文基于离心机振动台,针对含弱透水夹层的上游法堆石尾矿坝开展了动力离心模型试验,模拟了典型尾矿库在地震作用下的破坏过程。重点探究了尾矿库内部孔隙水压力变化规律、地震作用下尾矿液化的形成和发展规律以及库内弱透水层对液化破坏过程的影响。试验结果表明:尾矿坝受地震荷载作用时,初期坝的安全程度较高,不易发生破坏,溃坝则主要是由于尾矿库内部孔压升高造成局部发生液化,进而导致尾矿坝发生变形和破坏。尾矿坝发生变形前期,主要以尾矿水平向下游流动为主,未发生液化的部分则以相对完整的整体发生位移;尾矿库内部的弱透水层会影响内部孔压积累的过程,同时会加速附近土体的液化过程。     

降雨-库水位作用下的下坪滑坡Monte-Carlo可靠度研究

针对降雨-库水位联合作用下的可靠度研究较少这一不足,基于下坪滑坡的工程背景,利用Geo-studio软件对降雨联合库水位不同工况下的渗透稳定性及可靠度进行了分析,得到了不同位置监测点的孔压变化、确定性安全系数变化、可靠度及失效概率,结果表明:库水位骤降工况下孔压总体上随时间呈现不断下降最终趋于稳定,而不同降雨工况下孔压总体上随时间呈现不断上升最终趋于稳定;库水位骤降情况下定性安全系数随时间呈现先降后升,而随降雨呈现单调下降的趋势;库水位骤降速率越大,降雨强度越大,降雨持时越长,最小安全系数则越小;库水位骤降工况下的不同工况安全系数分布差异要明显小于降雨工况,库水位骤降速率越大,失效概率越大,可靠性指标越低,降雨强度越大,降雨持续时间越长,失效概率越大,可靠性指标越低。     

降雨及地下水位对三峡库区非饱和土 边坡稳定性的影响

选取三峡库区内的某处非饱和土边坡进行研究,分别在初始地下水位、降雨强度以及降雨持时不同的工况条件下分析边坡的稳定性能。研究结果表明：降雨强度是对边坡稳定性产生重要不利影响的因素之一,但不是决定性的因素;处于雨季的边坡稳定性能还要受到前期降雨持时和初始地下水位的控制。另外,在整个长持时降雨周期内,用于评判边坡稳定性能的安全系数值并不是单调变化的,而是先较快减少后逐渐趋于常数值。因此,可将对应于最低安全系数值的降雨持时称为临界降雨持时。     

库水位升高对尾矿坝稳定性的影响

针对库水位变化对尾矿坝稳定性影响问题,建立考虑超孔隙水压力作用下的流固耦合数学模型,利用有限差分程序进行数值求解。对不同库水位工况下的尾矿坝稳定性进行了仿真试验,结果表明:库水位的升高对尾矿坝稳定性影响显著,随着库水位升高,尾矿坝浸润线升高,孔隙水压力增大,有效应力减小,安全系数降低,尾矿坝的稳定性随着库水位的升高按照指数形规律衰减。     

降雨入渗对边坡浅层稳定性的影响

为研究降雨入渗对边坡浅层滑动面稳定性的影响,基于非饱和渗流理论,分析浅层滑动面在降雨期和停雨期的渗透系数和孔隙水压力,得出了边坡浅层滑动面稳定性的变化规律。结果表明降雨期间,坡脚处孔隙水压力增大至饱和,坡顶处孔隙水压力持续增大接近饱和,停雨后坡顶处孔隙水压力降幅大于坡脚处;降雨前期各滑动面稳定性均持续减小,降雨后期坡顶滑动面安全系数趋于收敛,但坡脚滑动面安全系数仍持续减小;停雨后浅层滑动面安全系数均增大,深层滑动面则呈波动状态。     

库水位变动联合持续性降雨条件下中小型土石坝边坡稳定分析

为研究库水位变动和持续性降雨共同作用对中小型土石坝坝身渗透和稳定的影响,根据非饱和渗流原理对土石坝在渗流应力耦合状态下遭遇库水位变动和不同强度持续性降雨时的渗流和坝坡稳定性情况进行有限元模拟,结果表明:库水位变动速率相同而降雨强度不同时上下游坝坡的安全系数变化差异较小,上下游坝坡的安全系数对水位变动更加敏感,且上游坝坡安全系数对水位变动的敏感性高于下游坝坡;上游坝坡的最危险工况为库水位骤降2 m/d联合15 mm/d持续性降雨共同作用;下游坝坡的最危险工况为库水位骤升2 m/d联合15 mm/d持续性降雨共同作用。该研究成果为正确认识库水位变动联合持续性降雨条件下的土石坝坝坡渗透稳定规律提供参考,并为中小型土石坝遭遇极端工况条件时进行风险分析和应急管理提供参考依据。     

考虑降雨入渗影响的公路边坡稳定性分析

降雨是引起边坡失稳的重要原因, 降雨与边坡稳定性有着复杂的关系。基于饱和2非饱和土渗流理论与极限 平衡理论, 以某边坡为例, 采用 Geo 2studio 软件 SWEEP/ W 模块和 SLOPE/W 模块对公路不同工况下边坡渗流进 行研究并计算得到边坡安全系数变化曲线。结果表明: 边坡开挖前较为稳定, 开挖造成了边坡欠稳; 中到大雨情况 下该边坡安全系数降幅达 39%; 随着降雨结束, 渗流趋于稳定, 安全系数略有回升; 有必要根据降雨量大小对该边 坡进行监测与巡视。计算结果与前期勘察报告、 施工勘察结果基本一致, 说明降雨对该边坡影响较大。该考虑动态 降雨范围的稳定性计算方法为公路边坡设计、 施工、 监测提供了依据。