龙西滑坡三维有限元分析研究

库区滑坡是龙羊峡电站的最大隐患之一，滑坡的稳定与否直接影响到电站的安全运行．通过用三维有限元方法研究了库区水位分别是2577m和2600m两种工况下库区龙西滑坡的变形、应力分布规律，并对龙西滑坡的稳定性进行了评价．研究结果表明，滑坡体主滑剖面最大位移位于滑坡体地表陡坎附近；拉应力多位于滑坡体顶部或坡体边缘附近；就稳定性而言，工况Ⅰ时为稳定，工况Ⅱ时基本稳定。     

双河水电站闸坝变形应力研究

考虑双河水电站深厚覆盖层及古坐落体地基问题,采用D-P非线性弹塑性本构模型及ANSYS三维有限元软件计算典型工况下三维应力场和位移场,分析结构的稳定性,揭示闸坝区应力分布情况及变形规律。计算得出:4种工况下的变形及应力规律一致,其中完建工况变形及应力水平最大,其次为正常蓄水位工况,然后依次是校核洪水位工况和设计洪水位工况;各工况下闸坝变形量和各坝段间变形差均较小,且与实际监测资料较吻合;各工况下闸坝各向最大正应力和主应力均较小,且闸基绝大部分为压应力,最大压应力小于地基允许承载力;闸室结构变形和应力符合设计要求。     

三峡库区树坪滑坡地下水变动研究

以三峡库区树坪滑坡为研究对象,利用监测仪器对该滑坡地下水位进行监测,并结合库水位、日降水量及位移监测数据分析库水位和降水对滑坡变形的影响,结果表明:降水对滑坡体高程约180 m处地下水位影响不大;树坪滑坡变形主要为局部变形,变形主要发生在滑坡前缘,滑坡前缘变形主要是库水位升降引起的。利用Geo-studio软件进行渗流数值模拟,模拟4种库水位上升或下降工况下滑坡体前缘地下水位的变动情况,结果表明:库水位上升或下降时对滑坡体前缘地下水位影响较大,且地下水位随库水位的波动而变化;在库水长期浸泡作用下,滑坡体发生软化,强度降低,且库水入渗后,因滑坡体渗透性小而在土体内产生渗流力及超静孔压,并缓慢消散,进而引起滑坡体局部变形。     

三峡库区白杨湾含多级软弱滑带滑坡变形特征与成因机制分析

三峡库区白杨湾滑坡是典型的含多级软弱滑带的滑坡,通过航拍和现场勘查,采用钻探、物探、位移监测、数值模拟相结合的手段,查明了滑坡变形特征和多级滑带的位置,滑坡的形成和发展受外部诱发因素与内部地质条件共同控制。钻探和物探解译揭示该滑坡为包含软弱夹层和多级滑带的深层岩土混合滑坡,分为2个滑动带。地表变形特征及位移监测表明滑坡中前部变形量相对较大,日变形量1.3～4.0 mm,处于均速变形状态,深部位移曲线显示有两处凸起位移突变点,主、次滑面特征明显,与钻孔勘探结果相互印证。数值模拟结果反映出,该滑坡在现状工况下处于欠稳定状态,在暴雨工况下滑坡安全系数显著降低,处于不稳定状态。滑坡区的地形地貌、地质构造、地层岩性为滑坡的形成提供了物源和场地条件,人类工程活动和降雨加剧了滑坡的变形。     

基于有限元数值计算的重力坝稳定及应力变形分析

为研究重力坝的稳定性以及其应力分布规律,本文采用有限元数值计算方法 ,在三种不同工况下,建立两种不同断面的(溢流段与非溢流段)三维实体模型计算,并对其结果进行分析总结。结果表明:坝体在三种工况作用下会出现一定的变形,其中水平位移随着工况的变化出现较大的差异,而竖向位移基本不变;水平和竖向位移出现最大的位置分别为坝顶和坝体坝踵处;应力分布规律基本相同,最大拉应力和最大压应力分别出现在坝踵处和廊道附近;在三种工况下,工况3的坝体模型安全系数最小,而相同工况下溢流段的坝体安全系数比非溢流段的坝体安全系数更小。     

水库滑坡变形特征的数值分析

基于数值模拟,以水库滑坡施工工程为例,建立数值模型。通过对水库滑坡变形破坏特征进行研究,开展边坡稳定性动态模拟分析、滑坡变形破坏特征定量研究分析以及渗透系数对水库滑坡变形破坏影响分析,得出水库边坡变形破坏特征,为后续工程提供参考。结果表明,水位下降速度安全系数随时间推移呈先减小后增大的变化趋势,并且水位下降速度越快,其安全系数越低;水平位移在初始阶段出现陡升现象,随着时间推移,水位下降速度越快,水平位移增长距离越大,并且安全系数越低,水平位移越大;不同水位下降速度条件下,安全系数随时间增加呈先减小后增大,并且水库滑坡渗透系数越大,其对边坡变形破坏影响越小。     

基于FLAC3D的滑坡地震动力响应分析

以FLAC3D数值模拟计算为主要研究手段,结合某工程滑坡实例,从动力角度对地震作用下滑坡体稳定性和动力响应,以及设置抗滑桩后的防护效果进行了研究。结果表明:在地震作用下,滑坡(无抗滑桩)产生的最大总位移、最大水平位移均位于滑坡体的中后部;滑坡(无抗滑桩)水平位移在地震作用结束后,仍呈发散趋势,滑坡体可能处于不稳定状态,后续变形将继续发展;设置抗滑桩后,滑坡产生的最大水平位移、最大总位移相比设桩前滑坡体位移量明显减小,设桩后滑坡体内剪应变集中区域明显减小;在抗滑桩加固后,滑坡体的水平位移时程曲线呈现收敛趋势,滑坡体趋于稳定。     

阶地型降雨滑坡的发育特征及成因机制分析——以大仁烟村滑坡为例

为探索降雨因素—河流阶地孕育滑坡的相关性,更深入地认识这类河流岸坡的变形破坏过程,在广泛分析大仁烟村滑坡地质结构的基础上,研究阶地型滑坡的失稳控制边界以及变形失稳机制模型。结合滑坡地质调查,利用有限元数值软件对降雨条件下的斜坡稳定性进行了模拟分析,进一步对降雨条件下斜坡的应力场、应变场和位移场进行了综合分析。研究结果表明:(1)中陡的地形、结构松散且易软化的阶地堆积体物质,以及陡倾的控制性结构面为该滑坡的形成创造了地质条件,而强降雨是主要触发因素;(2)滑坡剪出口位置位于坡脚施工开挖区域,滑坡的滑带位置位于强、弱风化基岩接触部位,岩土体的失稳高度达到200 m;(3)通过降雨条件下的应力、应变、位移场变化,推断其形成机制属于降雨作用下的推移式滑坡,滑体造成坡脚的桥墩瞬间被剪断。这些分析对阶地型降雨滑坡失稳机制的研究及稳定性评价具有一定的意义。     

雅砻江右岸某巨型滑坡变形机理及稳定性分析

某滑坡位于雅砻江流域内拟建卡拉水电站水库右岸单斜构造带内,呈方形展布,为方量1.22×108 m3顺层巨型滑坡,主滑方向为NE向。滑坡变形表现在中下部的局部表层蠕滑变形,其机理为蠕滑-拉裂-滑移式。据野外调查和勘探成果,并结合该滑坡所处地质环境条件,运用弹性有限元方法对其进行数值模拟。结果表明,该滑坡在天然状态下稳定性较好,最大剪应力集中在滑带附近,其值约0.27MPa。滑体中下部主要为水平位移,且滑体在重力作用下对力的约束最为敏感;上部则表现为以竖向位移为主。     

鹦鸽嘴水库库区滑坡稳定性分析与研究

鹦鸽嘴水库库区右岸滑坡是一个老滑坡,由于工程地质条件和环境的改变,滑坡复活并产生了新的变形。通过对滑坡变形特征和诱发因素的分析,选择了符合实际的物理力学参数,对滑坡体天然工况和地震工况下的稳定性进行了计算,结果表明:稳定安全系数小于1.30,建议采用削坡、挡护、截排地表水等综合工程措施治理。     

岩滩溢流重力坝抗震安全分析和评价

为评价岩滩重力坝抗震的安全性,建立了坝体和坝基的三维有限元模型;对地震工况下的坝体应力、位移分布,以及坝基面抗滑稳定安全系数和坝基深层抗滑稳定安全系数进行计算,并分析了坝基岩体变形对坝体抗滑稳定性的影响。结果表明,在设计地震荷载作用下,坝基面和深层抗滑稳定安全系数的最小值为4.08和7.3。坝段强度满足规范要求,大坝的抗震安全性满足规范要求。     

隧洞开挖渗流场变化对滑坡稳定性的影响数值模拟分析

为研究隧洞开挖对滑坡渗流场、坡体变形及稳定性的影响,在对某滑坡滑体物理力学及水理性质进行研究的基础上,采用Modflow有限元差分三维软件对隧洞开挖前后的地下水位进行数值模拟计算,分析隧洞开挖后渗流场的变化,并以此结合Geo-Studio软件对滑坡处于天然及开挖情况下水位变化后的稳定性及变形进行了分析研究。结果表明:隧洞开挖后地下水渗流场发生改变,隧洞开挖处产生明显涌水现象,开挖2 a后地下水位降低约20 m,开挖区形成明显“落水洞”,地下水位变化主要体现在滑坡前缘;隧洞上部2^#次级滑体在抗滑力减弱和有效应力增大的双重作用下变形加剧,其下滑带动1^#次级滑体变形。隧洞上部2^#次级滑体最大变形量12.42 cm,但滑坡的稳定性变化较小。     

库区滑坡涌浪传播及其与大坝相互作用机理研究

库区滑坡涌浪可能危及大坝及下游安全,基于流体动力学的滑坡涌浪数值模拟可获得完整的分析数据,将成为研究滑坡涌浪与大坝作用过程的重要手段。本文以某大坝上游约1300 m的3#变形体滑坡涌浪为研究对象,建立库区三维滑坡涌浪数值模型,并通过水工物理模型试验对其模拟精度和有效性进行了验证。研究结果表明,数值模拟得出的涌浪高度变化、水面起伏过程与水工物理模型试验结果基本一致,数值模拟能反映滑坡涌浪传播及其与大坝相互作用的整个过程。最后基于数值模拟获得的数据,分析了滑坡涌浪与大坝作用过程,以及坝面动水头与坝前涌浪高度的变化关系。分析认为,库区水体反复震荡、叠加而形成的涌浪对下游沿岸安全危害可能更大,大坝坝顶及下游有必要采取避险措施;最大动水头小于涌浪高度,若采用静力方法计算分析坝体稳定应力,其结果偏于安全。     

某多次开挖边坡治理失效机制分析

朝天中学滑坡位于朝天区朝天中学后山斜坡中下部,为一牵引式开挖型滑坡。2010年-2012年该滑坡由于两次开挖和极端降雨因素的影响,出现了多次失稳变形迹象。正确认识滑坡变形机制及演化过程是预防及治理滑坡地质灾害的重要前提,基于现场详细的调查和滑坡资料,并结合数值模拟方法,对朝天中学滑坡发生多次的变形失稳机制及其演化过程进行了分析,研究成果表明:首次切坡条件下,边坡沿原生结构中最"活跃"的基覆界面发生了牵引式堆积层滑坡失稳;在第二次切坡和部分加固手段实施后,由于坡体临空条件和自身结构的改变,促使坡内应力向深部转移,边坡也因此转为沿强-中风化接触面发生失稳的牵引式滑坡;鉴于前两次边坡失稳对坡体自身完整性的破坏,又逢区域性极端降雨,大量地表水的入渗致使坡体抗滑力和下滑力的此消彼长再次造成了边坡整体严重失稳。     

地震作用下呷爬滑坡的变形特征分析

运用有限差分软件FLAC~(3D),建立了呷爬滑坡体三维模型,分别施加1倍和3倍El-Centro地震波。计算结果表明,1倍地震波作用下会发生一定的永久位移,但不会滑动失稳;3倍地震波作用下将发生滑动失稳。进一步发现边坡在1倍和3倍地震波激励下的变形滑移特征不同,第一种情况属于累积效应阶段,变形主要集中于滑体Ⅲ,第二种情况属于触发效应阶段,滑体Ⅰ的滑动变形同样剧烈。文中从滑坡体的组成物质和材料参数、滑动区域的地形因素和滑动区域的动力响应三方面进行了分析。运用Newmark有限滑动位移法,基于滑体Ⅰ和滑体Ⅲ的加速度响应时程,计算了两者的永久位移,结果与数值计算吻合良好。表明滑体Ⅲ处的动力响应会产生更大的永久位移,从而验证了数值计算的结果。同时,基于结构动力响应而计算得到的永久位移也可以作为衡量地震作用对该处结构变形影响的指标,从而估计地震对局部结构的破坏作用。     

某水库高位散体滑坡下滑速度分析

水库滑坡涌浪是水库运行中面临的重要的灾害类型,对涌浪灾害的预测需先进行滑坡体的下滑速度分析。以某水库高位散体滑坡体为例,分别利用传统经验公式法和离散单元法(DEM)对滑坡体下滑速度进行了分析计算。结果表明,传统方法计算散体滑坡下滑速度具有局限性,DEM法计算得到不同时刻滑坡体变形破坏过程及DEM球形颗粒速度,在重力作用下失稳物质在滑坡启动时速度不大,在基岩坡面运动过程中速度不断增大,最终入水速度最大约40 m/s左右。DEM法分析滑坡变形破坏过程与滑坡体失稳运动过程定性分析基本一致,对于高位散体滑坡灾害过程分析具有优势,可以为同类工程问题提供良好的借鉴。     

库水位升降联合降雨作用下白家包滑坡稳定性评价

库水位升降和降雨通过改变三峡库区库岸滑坡岩土体的抗剪强度和应力状态,影响库岸滑坡的稳定性。为探讨白家包滑坡在库水位升降和降雨联合作用下的稳定性变化特征,本文首先根据GPS监测数据定性分析白家包滑坡变形规律,再采用Geo-studio软件计算4种工况下滑坡的稳定性系数,最后采用R/S分析法计算各GPS监测点累积位移的Hurst指数,并将Hurst指数值与Geo-studio数值模拟结果进行对比分析。结果表明：白家包滑坡累积位移曲线呈“阶跃状”特征;滑坡稳定性受库水位升降和降雨的综合影响,库水位下降时稳定性系数减小,上升时稳定性系数增大,降雨也能在一定程度上降低滑坡稳定性;175~145 m加降雨工况下滑坡最小稳定性系数为1.034,处于欠稳定状态;各监测点Hurst指数均介于0.5~1之间,表明未来滑坡变形将持续加剧,与滑坡变形定性分析及稳定性数值模拟结果一致。     

推移式滑坡模型试验推力加载方法的研究

滑坡物理模型试验过程中采用的加载方式常与所模拟的滑坡原型相关,为了准确模拟推移式滑坡的变形破坏过程,采取在模型坡体后缘施加推力的方式进行加载。为验证该方法的可行性,以简化的刚性滑块为例,将推力加载方法与模型试验中常用的倾斜模型加载方法进行对比分析。结果表明推力加载方法与倾斜模型加载方法相同,均可连续地改变安全系数。为研究整个坡体在后缘施加推力后其坡体内部的应力应变场与推移式滑坡的相似性,分别进行了数值模拟试验与滑坡物理模型试验。试验结果表明,滑坡体随着坡体后缘推力的增大,其剪切破坏逐渐由后缘向前缘发展,直至剪切面贯通发生滑动失稳,其变形破坏特征与推移式滑坡特征基本吻合,验证了后缘施加推力的方法模拟推移式滑坡变形破坏过程的可行性。