三峡库区巫山县某崩塌体涌浪调查及计算分析

2008年11月23日,位于重庆市巫峡镇龙江村一社长江干流北岸的一山体在三峡水库蓄水及泄洪的影响下发生崩塌,激起10 m高的初始涌浪,爬坡浪对上下游一定范围内的码头、路面、航标、柑橘、灌木等造成不同程度的破坏。崩塌发生后第3 d对崩塌体的地质特征和上下游的涌浪爬坡痕迹及时进行现场调查。采用理论计算方法对崩塌体崩滑速度、入江体积、初始涌浪高度及涌浪的传播衰减、爬高进行计算,对比理论计算结果和调查数据得出:该崩塌体激起的涌浪在上游衰减速度快于下游衰减速度,且涌浪实际传播衰减过程中比计算值更早进入缓慢衰减阶段;潘家铮方法计算的初始涌浪高度及基于此而计算的传播浪爬坡高度与调查结果吻合较好,而采用守恒法计算初始涌浪高度偏低。此外,河道宽度变化、支流发育情况、走向变化等对涌浪衰减规律有较大的影响,理论计算公式中应充分考虑以上影响因素。     

意大利瓦洋特水库诱发滑坡的地质力学思考

意大利瓦洋特(Vajont)水库是一个用穿山隧洞将相邻的若干个峡欲河流联接起来的集成型大型水电工程.结合工程地质资料介绍了发生在1963年的这一起水库诱发大规模山体全滑坡事件，并通过对水库边坡和大坝在事件中的表现及事件本身的地质力学思考，总结得出了若干结论，主要有：①水库边坡山体滑坡是由于边坡受到长时间的库水浸泡造成的；②工程施工初期对工程地质研究的忽视是造成事故的主要原因；③缺少水库边坡位移监测系统、没能及时发出预警是滑坡事件遇难者数目巨大的主要原因；④具有向库内凸起的表面形状的混凝土拱坝能有效地抵抗滑坡土石方作用于库水而产生的涌浪作用；⑤当滑坡土方量特别巨大时，即使大坝不被破坏也不能避免灾难性的后果，因此特别需要针对涌浪的防灾措施.     

滑坡涌浪高性能有限元计算软件研发

高速运动的滑坡、泥石流及冰川等入水冲击水库、湖泊、河道及海湾等封闭水域内的水体时会诱发涌浪,并由此产生大规模的灾害。为有效防止涌浪灾害,需要研究涌浪特性与规模等的预测方法。为缩短大规模涌浪分析的计算时间,需要开发基于稀疏线性方程组多核多线程并行求解器的涌浪高性能有限元计算软件。本研究中,利用Intel MKL提供的共享内存机器上实现的稀疏线性方程组求解器PARDISO,开发了涌浪高性能有限元分析程序。垂直水坝溃坝的理论解和数值计算结果,以及室内实验结果与数值计算结果的比较情况表明,研发的涌浪高性能有限元软件可以快速得到可靠的计算结果。     

水库滑坡灾害致灾机理及防控技术研究与展望

随着中国高坝大库水利水电工程的相继运行,水库滑坡灾害已成为影响工程运行稳定和威胁沿岸人民生命财产安全的重大隐患,提升其综合防控能力是国家重大需求。水库滑坡是一个复杂的地质综合体,其变形破坏过程不仅与滑坡所在区域的地质条件特性相关,更取决于诱发因素如降雨、库水位变动等动态作用的影响,从开始孕育变形到最终失稳破坏一般需经历较长的历时,是一个不断累积发展的过程,不仅涉及降雨入渗与库水影响的时空叠加作用,更涉及多因素耦合下的渐进破坏机制,其致灾机理与防控难度极高。本文结合大量现场调查、室内外试验和数值模拟,总结了库区地质、水文等条件对于滑坡易感性及空间分布的影响规律,揭示了强降雨、库水位变动及多因素叠加作用下水库滑坡的累积灾变失稳机理;建立了离散元模型与流体力学模型（DEM-SPH）耦合的滑坡-涌浪模拟技术,能够较好地揭示高速滑坡体入河与水流的强碰撞及涌浪的非线性传播过程,可为滑坡致灾影响范围及应急避险方案制定提供科学依据;构建了无人机-3维激光扫描空地数据融合的大范围水库滑坡3维变形演化监测技术,并归纳总结了水库滑坡的综合治理技术。此外,针对多因素驱动下水库滑坡复杂致灾机理及防控技术方面的研究不足和局限性,展望了水库滑坡在灾变累积失稳与稳定评价、多源融合监测与智能预警、滑坡-涌浪流固耦合模拟与致灾影响评估、生态措施-支护结构联合治理技术方面的未来发展方向,期望为水库滑坡灾害防控减灾研究提供借鉴。     

猴子岩水库色玉滑坡涌浪灾害链CFD-DEM耦合数值模拟

滑坡涌浪是一种常见的地质灾害现象,由于滑坡体与水体之间存在复杂的流固耦合作用,使得传统的单一介质模型无法进行准确求解。为此,介绍一种基于计算流体力学方法（CFD）与离散单元法（DEM）的流固耦合模型CFD–DEM,采用计算流体力学方法（CFD）求解水体流动,采用离散单元法（DEM）模拟散粒体滑坡运动,充分利用不同计算模型的优势,对滑坡及涌浪演进过程进行数值模拟分析。首先,利用该耦合模型对Robbe–Saule开展的颗粒堆积体坍塌–涌浪试验进行了相同工况下的数值计算,从颗粒坍塌运动过程、涌浪高度演化过程等方面进行对比,结果表明模拟结果与试验结果吻合很好,验证了CFD–DEM流固耦合模型的有效性。然后,将该方法应用于四川省猴子岩水库色玉滑坡–涌浪灾害的演进过程分析,重现了该事件滑坡失稳运动、涌浪产生及传播、涌浪爬升、涌浪回流的全过程,计算结果显示：计算得到的电站进水口处涌浪高度与实测数据较为接近;色玉滑坡从失稳运动至静止堆积的持续时间约为20 s,颗粒平均速度最大达到16.12 m/s;滑坡引起的涌浪约在滑坡失稳10 s后传播到对岸,之后开始沿坡面向上爬升,最大爬升高度达到27.32 m。研究表明CFD–DEM流固耦合模型能够很好地应用于模拟山区河谷大规模滑坡涌浪灾害,可为库区防灾减灾提供高效的技术支持。     

猴子岩水库色玉滑坡涌浪灾害链CFD–DEM耦合数值模拟

滑坡涌浪是一种常见的地质灾害现象,由于滑坡体与水体之间存在复杂的流固耦合作用,使得传统的单一介质模型无法进行准确求解。为此,介绍一种基于计算流体力学方法（CFD）与离散单元法（DEM）的流固耦合模型CFD–DEM,采用计算流体力学方法（CFD）求解水体流动,采用离散单元法（DEM）模拟散粒体滑坡运动,充分利用不同计算模型的优势,对滑坡及涌浪演进过程进行数值模拟分析。首先,利用该耦合模型对Robbe–Saule开展的颗粒堆积体坍塌–涌浪试验进行了相同工况下的数值计算,从颗粒坍塌运动过程、涌浪高度演化过程等方面进行对比,结果表明模拟结果与试验结果吻合很好,验证了CFD–DEM流固耦合模型的有效性。然后,将该方法应用于四川省猴子岩水库色玉滑坡–涌浪灾害的演进过程分析,重现了该事件滑坡失稳运动、涌浪产生及传播、涌浪爬升、涌浪回流的全过程,计算结果显示：计算得到的电站进水口处涌浪高度与实测数据较为接近;色玉滑坡从失稳运动至静止堆积的持续时间约为20 s,颗粒平均速度最大达到16.12 m/s;滑坡引起的涌浪约在滑坡失稳10 s后传播到对岸,之后开始沿坡面向上爬升,最大爬升高度达到27.32 m。...     

Geo-studio软件在大型水库边坡稳定性评价中的应用

采用SLOPE/W程序对某工程水库边坡稳定性进行了分析计算,建立计算模型,采用M-P方法计算水库边坡在各种工况下的整体深层稳定的安全系数,并对地下水位对边坡稳定敏感性分析,进一步验证了该边坡整体深层稳定性,通过反演方法计算该边坡库岸段的稳定性并给出了加固措施,初步分析表明边坡若失稳后涌浪对大坝的安全影响较小.     

滑坡涌浪近场波特性研究综述

近场区滑坡涌浪野外实测数据采集难度巨大,基于理论分析、数值模拟和模型试验的研究日益增多,从近场涌浪波特性的角度对这些研究系统地开展文献综述非常必要.首先,基于不同的滑坡运动模型和简化方法,对比分析了已有滑坡涌浪近场波幅解析解表达式,阐明解析求解方法的局限性;随后,通过综述近场区涌浪在数值模拟方面的研究,指出该方法的优势...     

溃坝涌浪及其对重力坝影响的数值模拟

针对高坝库区滑坡涌浪对重力坝的影响问题,进行滑坡涌浪的产生、传播过程及其对重力坝的冲击作用特征研究.采用基于光滑粒子流体动力学(SPH)方法的涌浪-坝体相互耦合模型模拟库区滑坡涌浪的全过程,研究滑块位移-时间曲线以及涌浪过程中不同时刻滑块位置与流体特征,分析涌浪冲击对重力坝坝顶位移、坝体应力的影响以及坝面冲击压力的分布规律.数值模拟结果表明:重力坝受到的库水冲击作用包括滑坡冲击库水产生的涌浪波和水体受到挤压产生的压缩波,2种作用均会导致坝踵和坝体下游折坡点出现较大拉应力,在库区滑坡对坝体影响的研究中应同时考虑涌浪波和压缩波的作用.     

改善泄洪放空洞挑流消能效果的试验研究

采用水力模拟方法研究了某水库泄洪放空洞泄流状况及下游消能、冲刷、流态等问题.由于该泄洪放空洞属改建,轴向布置与下游河道边界不相适应,挑射水流入河后顶冲下游河道右岸防护堤,引起强烈的涌浪波动,以致壅高水位并造成流态紊乱,直接威胁堤防.通过分析研究,提出了将挑流鼻坎向左转角32°的优化方案,并采用束窄出口及圆弧扭面衔接的技术,调整挑射水流方向,有效保证了下游消能安全,同时避免了主流顶冲右岸堤防;由于消除了拦沙坎,下游出流平顺,边岸涌浪基本消失,大大降低了下游洪水位,削减了边岸回流强度与淘刷,保证了右岸施工营地的安全.     

Risk analysis model for landslide mass of high slope in dam area

In order to identify the threat of reservoir bank landslide to dam safety and reduce the risk of dam failure, impact factors of the landslide are analyzed. The concept of landslide risk degree is put forward to measure the threat of landslide to dam safety. The monotony of the landslide risk assessment function which changes with different affecting factors is analyzed qualitatively. Based on gene automatic programming, a data mining model of the landslide risk assessment function is constructed combined with impact factors of reservoir bank landslide on dam safety. And the assessment function of landslide risk has been excavated and established according to practical project information, which provides a valuable reference for analyzing the impact of landslide on dam risk.     

基于BOTDR监测技术抗滑桩上滑坡推力确定

针对目前滑坡推力确定方法研究中存在的问题及滑坡推力特征监测的要求,提出基于BOTDR监测数据确定滑坡推力的计算分析方法.通过在抗滑桩桩体内布置光纤传感器,监测抗滑桩在滑坡推力作用下的连续变形;应用抗滑桩桩身应变、弯矩及抗滑桩受力之间的函数关系,计算作用在抗滑桩上的水平推力.结果表明：利用BOTDR监测数据不但能够确定抗滑桩上作用滑坡推力的分布形式和大小,还能确定整个抗滑桩上的受力及滑面埋深.依据计算结果分析,同一排抗滑桩上的滑坡推力分布具有明显的分段特征,滑坡推力分布形式差别较大,靠近滑坡主轴线的中心段,滑坡推力最大,分布近似抛物线形;边缘段滑坡推力作用最弱,从边缘至中心段滑坡推力方向发生了偏转.     

Risk analysis model for landslide mass of high slope in dam area

In order to identify the threat of reservoir bank landslide to dam safety and reduce the risk of dam failure, impact factors of the landslide are analyzed. The concept of landslide risk degree is put forward to measure the threat of landslide to dam safety. The monotony of the landslide risk assessment function which changes with different affecting factors is analyzed qualitatively. Based on gene automatic programming, a data mining model of the landslide risk assessment function is constructed combined with impact factors of reservoir bank landslide on dam safety. And the assessment function of landslide risk has been excavated and established according to practical project information, which provides a valuable reference for analyzing the impact of landslide on dam risk.

     

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。     

对大比例尺滑坡灾害制图方法的探讨

目前大比例尺地质灾害图件往往将滑坡体的边界线与滑坡后壁的边界线相混淆,使制图者与读图者之间的交流受到了影响。本文对大比例尺滑坡灾害制图方法进行了探讨,希望在滑坡灾害制图时将滑坡体与滑坡后壁明确分开。     

基于FLAC3D的浮托型推移式滑坡稳定性分析

基于三峡库区典型浮托型推移式滑坡——云阳凉水井滑坡地质特征,建立计算模型和计算工况,采用强度折减法运用FLAC3D求解稳定系数,计算成果与传递系数法较符合;结合条块自身稳定系数变化量,用剪应变增量分析滑坡在各种工况下的变形特征：滑坡在长江高水位下稳定性最差;水位下降时前缘的变形大,降雨时后缘变形较大,该滑坡类型为浮托型推移式滑坡。     

Risk analysis model for landslide mass of high slope in dam area

In order to identify the threat of reservoir bank landslide to dam safety and reduce the risk of dam failure,impact factors of the landslide are analyzed.The concept of landslide risk degree is put forward to measure the threat of landslide to dam safety.The monotony of the landslide risk assessment function which changes with different affecting factors is analyzed qualitatively.Based on gene automatic programming,a data mining model of the landslide risk assessment function is constructed combined with im...     

均质黏土滑坡的运动特性研究

为研究均质黏土滑坡的运动特性,根据黏土滑坡特性定义圆弧形滑动面为最危险滑移面,基于质心法的运动假设,建立失稳后滑坡的物理运动模型,依据滑坡运动过程中功能转换关系,推导出滑坡滑动距离的预测公式,通过计算获取其运动加速度、速度、滑动距离等动力学参数,并将该方法计算得到的结果与雪橇模型结果对比。结果表明:均质黏土滑坡运动加速度在极短的时间内达到最大,而后逐渐降低;滑坡的运动速度在最初阶段增加较快,此后逐渐减小直至滑坡停止;该方法得到的最终水平滑动距离与雪橇模型计算结果基本一致,相对误差较小,仅为1.2%。     

基于地球多传感器网络信息的潜在滑坡判识模型

潜在滑坡的判识是滑坡预测预报中的关键问题,潜在滑坡早期判识能够有效减少灾害的发生。基于滑坡灾害诱发的各种影响因素,利用地球多源时空信息和多传感器网络,遥感监测潜在滑坡体,利用监测设备获取滑坡岩性、坡体结构、地貌形态、活动迹象等关键控制信息,从中选取滑坡灾害诱发的主要控制要素作为判识指标,建立基于多源信息的潜在滑坡多因素判识模型;特别是根据滑坡的成灾规律,分析潜在滑坡孕育过程中地貌形态改变、成灾条件变化与滑坡发生的临滑诱发条件,建立基于不同信息源的滑坡控制因素判识模型。最后,通过汶川地震灾区垮梁子滑坡体实例分析,验证潜在滑坡综合判识模型并进行优化,从而为滑坡灾害的早期判识预测提供依据。     

某滑坡成因分析及其治理方案建议

结合某滑波实例,分析了滑坡的形成机制及发展趋势,对滑面土抗剪强度参数选取以及采用不同方法进行滑坡稳定性计算作了探讨,并根据具体的工程要求提出了滑坡治理方案．