水-岩耦合三维有限元法在滑坡分析中的应用

赵树岭滑坡是三峡库区大型滑坡之一,其稳定性直接关系着巴东新县城沿江大道的安全和新县城土地的规划利用.在分析赵树岭滑坡基本特征的基础上,运用水-岩耦合三维有限元数值模拟对不同库水位变动状态下的地下水水位变化和滑坡稳定性进行了分析,预测了三峡水库蓄水后滑坡稳定性的发展趋势和地下水渗流特征.模拟结果表明,水库蓄水及水位波动是影响滑坡稳定性的最主要因素,蓄水后滑坡稳定性明显恶化,必须加以治理;水-岩耦合有限元法可以较好地考虑岩土体多相系统内应力场和渗流场的互相影响,能够阐明库水位变动对地下水带来的改变及其与滑坡稳定性的关系,可用于分析、评价受地表水和地下水影响明显的大型滑坡的稳定性.     

物元模型在滑坡灾害风险预测中的应用

应用物元理论，提出了滑坡灾害风险预测物元综合评判的基本流程，并以危险性预测为例讨论了物元集合的建立、等级关联度的确定等关键技术问题，建立了滑坡灾害风险综合评判的物元模型；运用物元模型与GIS技术相结合，对三峡水库蓄水条件下巴东新县城的滑坡灾害进行了危险性、易损性、风险性综合预测研究，证明了物元模型在区域滑坡灾害风险预测中的应用可行性；同时指出了所存在的问题及可能解决的途径。     

BP模型在区域滑坡灾害风险预测中的应用

滑坡灾害具有整体性、动态性、开放性和随机性的特点,而人工神经网络属于非线性动态系统,具有符合区域滑坡灾害风险预测的研究特点。应用BP模型,建立了区域滑坡灾害风险的预测流程,并与GIS技术相结合,对三峡水库蓄水条件下巴东新县城的滑坡灾害进行了危险性、易损性、风险性综合预测研究,证明了BP模型在区域滑坡灾害风险预测中的应用可行性,同时指出了所存在的问题及可能解决的途径。     

千将坪滑坡三维极限平衡分析

千将坪滑坡位于长江南岸支流青干河左岸,是三峡水库蓄水一个月后发生的水库新生型滑坡。通过千将坪滑坡恢复到原貌,采用三维极限平衡法对滑坡的整体稳定性和失稳下滑的触发因素进行了分析,探讨了水库蓄水和连续降雨对滑坡稳定性的影响。计算分析成果表明,水库蓄水后的浸泡软化作用使滑坡体稳定条件急剧恶化,蓄水和强降雨的联合作用最终导致千将坪滑坡产生大规模深层滑动。     

滑坡稳定性变化与地下水非稳定渗流初探--以三峡库区黄蜡石滑坡群石榴树包滑坡为例

把滑坡体离散化为一定数量的条块,基于水均衡原理建立了滑坡体地下水一维非稳定渗流的差分方程组,其中考虑了滑坡体地下水通过弱透水滑动带的越流排泄,对动态边界提出了处理方法.以三峡库区黄蜡石滑坡群的石榴树包滑坡为例,根据三峡水库蓄水前和蓄水后排泄区的不同水位条件,模拟了在强降雨过程中滑坡地下水的动态过程.结合考虑地下水渗透力的传递系数法,计算了石榴树包滑坡稳定性系数随时间的变化,结果表明无论是在三峡水库蓄水前还是蓄水后的极端降雨条件下石榴树包滑坡都是不安全的.在地下水非稳定渗流的影响下,滑坡稳定性对降雨和排泄区水位的响应具有滞后性.     

三峡水库区陈家沟滑坡地质特征与防治措施

在研究了三峡水库区奉节县陈家沟滑坡的工程地质条件及滑坡体基本特征的基础上，介绍了该滑坡的结构及变形特征。从滑坡形成条件、诱发变形因素两方面分析了滑坡形成的原因及诱发坡体失稳的主要因素；据岩土样品的试验值、现场大剪值，结合地区经验值及反算值，确定计算滑坡稳定性及剩余滑坡推力的抗剪强度参数，考虑到未来三峡水库蓄水，在不同工况下对滑坡体进行稳定性计算。结果表明：在天然及暴雨情况下，滑坡整体均处于稳定状态；次级滑坡体在饱水及水库蓄水后，处于临界蠕滑或失稳状态。结合工程实际对滑坡治理进行初步研究，提出回填压脚专档为幸捕以排水的综合治理措施。     

三峡库区白衣庵滑坡防治工程研究

白衣庵滑坡是一个以古崩滑体为主体的古、老、新滑坡组成的滑坡群。白衣阉滑坡防治工程的目标是避免暴雨或持续降雨条件下滑坡的局部复活，提高三峡水库蓄水后水位变动条件下滑坡的整体稳定性。通过3种防治工程方案比选论证，确定白衣庵滑坡的治理工程方案为地表排水、后缘削方减载和前缘填方反压。滑坡稳定性校核计算表明，治理工程实施后在特殊荷载条件下滑坡主剖面的稳定性系数达到设计标准1.15-1.2。按审查通过的工程方案分别进行了工程设计和滑坡治理工程效果监测设计。     

水在千将坪滑坡中的作用机理

千将坪滑坡是三峡水库蓄水后,库区发生的第一例灾害性滑坡。本文以千将坪滑坡地质结构为基础,结合滑坡发育特征,采用敏感性分析方法,研究了水库蓄水和降雨作用下滑坡稳定性系数随着一系列对水作用敏感的滑坡参数的变化规律,探讨了水在千将坪滑坡中的定量作用机理。研究结果显示,水在千将坪滑坡的中的作用,以其对切层段泥岩抗剪强度的弱化作用对滑坡稳定性的影响最为显著,其余依次为对滑坡施加浮托力、弱化顺层段主滑带抗剪强度和增大滑体容重,地下水位上升、滑带内孔隙水压力增大对滑坡稳定性的影响微弱。千将坪滑坡的发生是三峡水库蓄水和持续性降雨叠加作用的结果,但是水库蓄水对滑坡稳定性的影响程度大于降雨,后者对滑坡的发生可能起了触发因素的作用。     

基于非饱和渗流的水库库岸滑坡稳定性计算

三峡水库蓄水后,库水位涨落和降雨入渗是导致滑坡的主要因素。本文以秭归县下土地岭滑坡为例,在一个水文年内根据库区水位调控方案并考虑库区降雨情况,运用非饱和土力学的渗流和抗剪强度理论,对滑坡稳定性进行了分析,得出在库水位涨落和降雨条件下滑坡渗流和稳定性的变化规律,对库区滑坡稳定性评价和治理有一定的指导作用。     

三峡库区秭归县头道河Ⅱ号滑坡特征及稳定性评价

针对三峡库区秭归县头道河Ⅱ号滑坡现状条件下的明显变形迹象,对该滑坡进行了综合的分析和研究,并详细介绍了该滑坡的地质背景及滑坡特征。采用剩余推力法,对滑坡体在各种不同工况下的稳定性作了分析,并对滑坡体在三峡水库蓄水以后的稳定性作了合理评价。结果表明,滑坡体在目前状态下基本稳定,三峡水库蓄水以后．将对滑坡体稳定性产生较大影响,极有可能导致滑坡体失稳,据此结合工程实际提出了治理高程175m以上滑体和土体为主,同时布置抗滑桩等的防治措施及建议。     

库水位下降条件下斜坡稳定性研究

采用核磁共振（NMR）技术反演水文地质参数,在此基础上,基于非饱和土强度理论,对现有滑坡剩余推力法进行改进。以三峡工程库区赵树岭滑坡为例,对库水位以不同速度下降时不同时刻的滑坡稳定性进行了研究,结果表明：在库水位下降过程中会出现稳定性系数达到极小值的现象。下降速度越大,稳定性极小值越小,出现极小值的时刻也相对早。     

基于NMR的库区滑坡三维稳定性数值模拟

传统的勘探、测试手段, 难以获取可靠的滑坡岩土体水文参数, 直接影响滑坡研究的建模、评价工作.应用核磁共振找水方法并结合其他方法建立滑坡三维地质模型, 并提出基于NMR技术的库区滑坡稳定性研究思路.以赵树岭滑坡进行测试, 获取了岩土体的水文地质参数数据, 确定出该滑坡具有两层地下水, 上部潜水含水层, 下部微承压含水层; 具有两层滑面.该技术的分析结果与钻孔数据吻合较好, 可为建立符合实际的滑坡模型提供可靠依据.利用自编渗流-应力耦合有限元程序和ANSYS进行了145 m、175 m及175m降至145 m滑坡的稳定性模拟.结果表明: 145 m及175 m水位, 该滑坡整体处于稳定状态, 前缘随水位抬升局部破坏范围扩大; 175 m降到145 m时, 坡整体稳定性接近极限状态.且滑坡后缘局部位置出现小规模变形破坏的可能.      

传递系数法的模型试验验证

基于强度储备法和超载法的两种传递系数法已被广泛用于评价岩质滑坡的稳定性,目前对该方法的验证都是用极限平衡法和有限元等数值分析方法进行相互分析比较。以三峡库区巴东赵树岭滑坡原型为背景,采用岩石相似材料模型试验方法对这两种方法的可靠性进行了验证。研究结果表明：这两种方法计算的稳定系数都偏于保守。基于超载法的理论稳定系数较接近试验情况,并且其条块间允许有拉应力的假设符合模型破坏特征,而基于强度储备法的稳定性系数与试验情况相差较大;在实际工程中,采用基于超载法的传递系数法是可靠的。     

库水位骤降时的滑坡稳定性评价方法研究

三峡水库蓄水及水位波动,将极大地改变滑坡体内的水文地质条件,库水位骤降和暴雨入渗是导致滑坡的主要因素。库水位骤降时的滑坡稳定性评价是滑坡防治中的一个难题。根据三峡水库水位调控方案和库区滑坡地下水作用的力学模式,利用有限元模拟库水位从175 m骤降至145 m时的滑坡暂态渗流场。建立了渗透力作用下滑坡稳定性评价的不平衡推力法。研究表明：滑坡的渗透系数和库水位下降速度是影响滑坡稳定性的主要因素,当库区堆积层滑坡渗透系数小于0.864 m/d,库水位发生骤降为2 m/d。库水位骤降时滑坡稳定性降到最小的水位通常在175 m水位以下10～20 m处。其研究为库区 175 m水位滑坡治理提供了科学依据。     

三峡库区安渡滑坡成因机制分析与稳定性预测

奉节县安渡滑坡正处于蠕滑变形—加速变形阶段,其破坏力极大、影响甚广。本文在深入分析滑坡地质特征、结构特征和变形特征的基础上,对滑坡的成因机制和影响因素进行了深入研究。采用传递系数法计算并评价其稳定性。研究表明,安渡滑坡体目前处于不稳定状态,三峡水库蓄水到175m或遭遇长时间高强度的暴雨时,可能整体失稳。     

三峡库区浮托减重型滑坡对库水升降的响应规律

三峡大坝自2003年蓄水以来,库区形成大量涉水滑坡。长江三峡库区的浮托减重型滑坡随库水位升降,变形非协调性增加,此类滑坡变形与库水位关系的不明确性,为其监测预警预报工作带来困惑。以木鱼包滑坡为研究对象,通过全自动GPS变形监测系统获取的滑坡监测资料,结合多次的野外考察、15年专业监测和库水位升降等资料进行分析,运用有限元软件Geo-studio进行数值模拟,模拟库水位以不同速率在175~145m间升降下对滑坡稳定性的影响。研究表明:(1)库水位由145m升至175m的过程中,滑坡的稳定系数变化为先减后增再减,库水上升速率越大,前期稳定系数减小的时间段越小,随后稳定系数增加的速率也越快;(2)在库水位由175m下降到145m的过程中,整个稳定系数变化趋势为先减小后增大,呈“V”字形,存在一个最危险水面,不同的库水下降速率对应的最危险水面高度也不一样,库水位以0.4,0.6,0.8,1.0,1.6m/d的速率下降时对应的最危险水位分别在169.8,167.8,162.6,162.0,162.2m左右;(3)木鱼包滑坡作为三峡库区典型的浮托减重性滑坡,在库水位大幅度及周期性升降的影响下,一直保持着蠕滑状态,平均日位移量为0.4mm/d,目前处于基本稳定状态。所得结论对三峡库区浮托减重型滑坡预警预报工作有一定的参考与借鉴意义。     

动水压力型滑坡对库水位升降作用的响应以三峡库区树坪滑坡为例

三峡库区涉水型滑坡众多,库水位周期性涨落引起库岸滑坡岩土体物理性质的改变,还使得滑体内渗流场发生变化,进而影响滑坡体稳定性。为研究库水位升降作用对涉水边坡稳定性的影响,基于三峡库区重大涉水滑坡分类,对动水压力型滑坡进行分析。以三峡库区秭归县树坪滑坡为例,利用Geo-Studio软件的SEEP模块及SLOPE分别对滑坡渗流场与稳定性进行计算,分析不同滑体渗透系数及不同库水位升降速率对动水压力型滑坡的影响规律。结果表明:对于动水压力型滑坡,库水位上升过程中,地下水位线有下凹趋势,稳定性系数有所增大; 库水位下降过程中,地下水位线有上凸现象,且稳定性系数明显减小; 库水位升降速率越大,滑体渗透系数越小,库水位变动对滑坡渗流及稳定性影响越明显。     

利用NMR研究三峡工程库区赵树岭滑坡稳定性

核磁共振找水仪(NMR)应用于滑坡地下水研究具有广泛的前景。本文以三峡工程库区巴东县赵树岭滑坡为例,说明利用NMR测试成果确定岩土层水文地质参数的方法,同时根据滑体含水量变化特征,进行滑坡的地下水含水层划分、滑动面确定,改进滑坡稳定性计算。利用NMR测试所测定的滑坡体地下水特征,进行赵树岭滑坡刚体极限平衡分析和有限元数值模拟,结果表明地下水特征对滑坡稳定影响很大,利用NMR可以更准确和有效地进行滑坡稳定性研究。     

三峡库区巴东红石包滑坡稳定性动态分析

巴东红石包滑坡位于巴东油库场地区,是三峡库区启动的重要地质灾害治理工程项目之一。通过对红石包滑坡内部水平位移和渗透水压力长期监测分析,表明其中的Ⅰ和Ⅱ号滑坡浅层存在缓慢变形,与降雨关系密切;其深层未见变形。说明红石包滑坡体在从2003年6月三峡水库蓄水至今仍处于稳定状态。但后续库水位的的不断抬高以及不同季节库水位频繁变化对滑坡的稳定性极为不利。为确保油库安全,仍应加强监测,密切注视滑坡动态。