库水位波动条件下不同桩位抗滑桩抗滑稳定性研究

水库滑坡抗滑桩治理设计工作中,桩位的合理选择直接关系到工程安全和造价。以张桓候庙园区东侧滑坡为例,在分析滑坡地质条件的基础上,依据三峡水库实际运行条件进行不同桩位滑坡变形规律及稳定性变化规律的GeoStudio数值模拟研究。结果表明：①库水位上升时,滑坡前缘位移减小,后缘位移增大。滑坡前缘在水位下降和最低水位时出现位移极大值;滑坡后缘在水位上升和最高水位时出现位移极大值。②对滑坡后缘位移最有效的控制桩位为位于地面高程175 m的下滑段接近滑坡最大推力区域的桩位Ⅰ,对前缘和中部位移最有效的控制桩位是位于距滑坡剪出口130 m阻滑段的桩位Ⅱ,最优桩位是桩位Ⅱ。考虑水位波动的影响,提出了对现有抗滑桩设计的设计安全系数修正方法,为水库滑坡抗滑桩设计提供参考。     

库岸古滑坡复活变形特征及双滑带稳定性响应

三峡库区存在大量的双滑带及多滑带古滑坡,目前对库岸双滑带滑坡变形复活特征及稳定性响应特征的研究较少.以塔坪滑坡为例,通过工程地质勘察和监测资料分析,揭示了该滑坡变形复活特征.并进一步开展了库水位和降雨联合作用下塔坪滑坡的渗流场和稳定性数值模拟计算,揭示了不同滑带对库水位波动和降雨的响应特征.结果表明,塔坪滑坡为阶梯式变形模式,每年的雨季和库水位下降期,滑坡变形速度增大.滑坡表现为显著的前缘牵引式渐进破坏模式.降雨主要对浅层滑带的稳定性产生较大的影响,对深层滑带的影响较小.库水位抬升,浅层滑带的稳定性降低,深层滑带的稳定性增大;库水位下降,浅层滑带的稳定性增大,深层滑带稳定性减小.     

降雨条件下抗滑桩边坡三维稳定性分析

目前对抗滑桩边坡稳定性的研究多集中于无雨状态下,而降雨是触发滑坡的主要诱因,因此有必要对降雨条件下抗滑桩边坡的稳定性进行研究。本文以ABAQUS软件为平台,采用Python语言及内置接口程序对其进行二次开发,基于迭代算法确定降雨边界,并考虑桩土之间的接触效应,采用饱和-非饱和渗流结合有限元强度折减法对降雨条件下抗滑桩边坡的稳定性进行数值模拟;并与不考虑降雨时得到的抗滑桩边坡稳定性结果进行对比研究。通过研究发现考虑与不考虑降雨所得到的抗滑桩边坡的稳定性变化规律是不同的:当不考虑降雨时,桩间距越小,抗滑桩的抗滑效果越好;而在降雨条件下,桩间距越小,越不利于雨水下泄,过小的桩间距反而起不到很好的抗滑效果。当不考虑降雨时,将抗滑桩置于边坡中部时,具有较好的抗滑效果,这与前人的研究结论是一致的;而在降雨条件下,坡脚处具有较高的水力梯度,此时将抗滑桩置于坡中与坡脚之间的位置能起到较好的抗滑效果。因此,在多雨地区设桩要充分考虑当地的降雨情况而选定桩间距及桩位。研究结论可为在多雨地区进行抗滑桩设计及布设提供参考依据。     

双排门式抗滑桩的空间计算模型

滑坡推力大时单排抗滑桩不能产生良好的抗滑效果,而抵抗力大、桩顶位移小的双排门架式抗滑桩能有效地限制支挡结构的变形。目前的计算方法忽略了双排抗滑桩间联系梁和圈梁所起的变形协调及桩梁岩土间的相互作用,具有一定的局限性。针对这一问题,将双排门架式抗滑桩视为桩梁岩土共同作用的单层多跨框架结构,综合考虑桩间土拱效应、框梁及联系梁对双排门架式抗滑桩的空间协同作用,提出了桩梁土空间协同作用下的双排门架式抗滑桩受力模型;基于静力平衡及变形协调原理,建立了双排门架式抗滑桩受力模型的变形方程;采用有限元理论编制了双排门架式抗滑桩的有限元程序,计算内力和变形特性;最后在三峡库区防治工程中对研究成果进行了验证,计算结果及对比分析表明该模型符合于抗滑桩的特性。     

库水位波动条件下黄土坡临江1~#崩滑堆积体稳定性研究

水库蓄水是诱发三峡地区库岸滑坡的主要因素之一,开展库水位波动条件下滑坡稳定性研究意义重大。通过现场地质调查、原位监测、理论分析和数值模拟等手段,对三峡库区黄土坡临江1~#崩滑堆积体在库水位波动条件下的稳定性进行了研究。利用现场监测数据,分析了滑坡体地下水位与库区水位的关系、滑坡体深部不同高程处位移随时间的变化值以及库水位波动对滑坡体变形的影响。采用三维离散元程序"3DDEC",对临江1~#崩滑堆积体进行了数值模拟,分析了库水位波动条件下滑坡体内应力、应变的变化规律,并提出了考虑干湿循环作用的强度折减法,定义了安全系数的求解方法。研究结果表明,三维离散元法结合强度折减法研究水库滑坡是可行的;黄土坡临江1~#崩滑堆积体在目前的调水曲线作用下处于稳定状态;由2013年12月16日巴东地震前后滑坡堆积体的变形可现低烈度地震对滑坡体的稳定性影响不大。     

MIDAS-GTS在滑坡稳定性分析及治理中的应用

北川羌族自治县都坝乡场镇兴建时,坡体前缘开挖卸荷,斜坡后部崩滑堆积体在自重作用和降雨诱发下向前推移致使前缘已建挡墙发生变形。为保证坡脚场镇居民的安全,须对该滑坡的现状稳定性进行评价并采取可靠的治理措施。事前采用MIDAS-GTS建立该滑坡二维模型,分析了其现状稳定性,与实际变形较吻合,滑坡处于欠稳定状态。根据研究提出了抗滑支挡方案,并对布设抗滑桩治理后的效果进行评价,设桩后滑坡稳定性显著提高。该应用为类似工程项目的稳定性及治理效果分析可提供参考。     

三峡库区巫山县塔坪H1滑坡变形机制

自2008 年三峡库区175 m试验性蓄水以来,受库水波动及强降雨影响,沿江库岸发生多起顺向古滑坡变形灾害。以三峡库区巫山县塔坪H1滑坡为例,结合近十年滑坡调查勘察与变形监测资料,分析了该滑坡蓄水后的变形特征。通过研究分析认为:（1）塔坪H1滑坡为顺层古岩质滑坡,岩体呈碎裂状,岩性主要为三叠系香溪组软硬相间的砂岩、泥页岩,岩层间夹多套软弱夹层,形成了多级滑带控制的滑坡变形。（2）滑坡变形分为3个区域,位移量变形最大的滑坡前缘消落带区域,最大水平位移已达80 cm,其次是处于缓慢变形状态的曲尺场镇前部区域和后部相对稳定的曲尺场镇区域。（3）数值模拟结果显示,库水位周期性波动影响着滑坡前缘涉水区域稳定性变化,短时强降雨沿岩体结构面入渗会加速滑坡中前部区域稳定性快速下降。在水位波动和短时强降雨的共同影响下,塔坪H1滑坡在每年汛期呈现缓慢变形。目前塔坪H1滑坡中前部处于持续变形阶段,亟需开展滑坡防治工程,提高滑坡稳定性,确保场镇安全。     

三峡库区藕塘滑坡变形失稳机制研究

三峡库区藕塘滑坡是巨型顺层基岩古滑坡,滑坡面积1.78km2,体积约9.0107m3,威胁3900余人的生命财产安全,涉及场镇整体搬迁,同时对长江航道形成潜在堵塞隐患,是近年来三峡库区重大滑坡灾害之一。基于大量的现场地质调查及工程地质勘探,详细介绍了滑坡地质地貌及地质结构特征; 充分利用现场监测数据,深入分析了滑坡变形特征; 在此基础上,从地质成因和环境成因两方面对滑坡变形失稳机制展开系统研究,并结合滑坡稳定性计算对其变形发展的趋势进行了预测。相关的结论主要包括:(1)该滑坡具有多级多期次滑动特征,主要表现为三级滑动,且空间形态具有视向倾斜滑动的特征; (2)特殊的地形地貌、地层岩性及地质构造等因素是滑坡长期孕育形成的地质内因; (3)库水位周期性波动及集中降雨是诱发滑坡复活变形的环境外因,研究表明该滑坡变形与库水位下降及集中降雨的相关性显著; 库水位下降导致坡体内外地下水落差形成指向坡外的渗透压力,促进滑坡体变形; 集中降雨则增加滑坡体自重和下滑力,并使得大量的水富集于易滑软层,软化滑带土,促使滑坡蠕动变形加速; (4)三级滑坡体与西侧变形区在极端工况下存在欠稳定状态可能性,推断现阶段滑坡以局部失稳破坏形式为主。鉴于此,建议进一步加强监测,采取相应的工程防治措施。     

基于FEM的边坡抗滑治理效果分析

本文以三峡库区巴东县太矶头滑坡整治工程为对象,通过非线性有限元法（FEM）,模拟抗滑桩在边坡体中的与土体的相互作用,通过对设抗滑桩前后滑坡体的应力分析,探讨桩土共同作用的一些规律,为滑坡防治工程设计提供参考,并对抗滑治理效果进行分析。     

顺层缓倾型水库滑坡稳定性物理模拟试验研究—以向家坪滑坡为例

深入研究顺层缓倾型水库滑坡的变形破坏规律、影响因素以及失稳条件, 以三峡库区向家坪滑坡为典型实例, 基于相似理论建立地质物理模型, 考虑水位升降、降雨(含汛期)等诱发因素, 通过监测滑坡模型的位移、土压力及孔隙水压力的时空演化规律, 掌握滑坡的变形特征和规律。结果表明:库水位上升, 坡体前缘不断被浸没, 致使土体结构松散, 前缘发生滑移式滑塌; 库水位下降, 其位移、土压力和孔隙水压力在坡体中部和后缘均无变化, 但前缘破坏范围扩大, 延伸至中部; 库水位的独立变动仅影响下伏滑床水位, 但当其与后缘的基岩裂隙水耦合作用时, 可改变滑床的承压水头; 汛期降雨较小, 对滑坡稳定性影响不大, 仅土压力和孔隙水压有小幅度的变化, 没有位移变形; 在暴雨作用下, 中部和后缘先后发生变形, 土体应力累积和释放。库水位下降时, 强降雨将改变坡体原始应力状态, 坡体产生微小变形; 在极端条件下向家坪滑坡发生滑动的可能性较大, 库水位的下降、暴雨和后缘水位相互耦合作用导致坡体变形破坏。研究结果可为库区地质灾害防治和减灾提供科学依据。     

库水位涨落对库岸滑坡稳定性的影响

三峡水库正常蓄水后, 库水位在175~145m之间周期性波动, 滑坡地下水渗流状态将会发生较大的改变, 可能导致滑坡失稳.因此, 研究库水位周期性波动下滑坡的稳定性具有十分重要的意义.提出了土水特征曲线的多项式约束优化模型和采用饱和-非饱和渗流数值模型.以赵树岭滑坡为例, 利用有限元数值计算了库水位在175~145m之间波动下地下水渗流场, 将计算得到的孔隙水压力用于滑坡的极限平衡分析, 探讨了库水位上升和下降对库岸滑坡稳定性的影响.研究表明: 多项式优化模型可以很好地拟合非饱和土的土水特征曲线; 库水位上升时滑坡稳定性系数总体逐渐增大, 库水位下降时滑坡稳定性系数总体逐渐减小; 无论是库水位上升还是下降到库水位155m时, 其稳定性系数最小; 同一库水位下, 库水位上升时的稳定性系数比下降时的稳定性系数大.      

优化方法在库岸斜坡稳定性评价中的应用

对三峡库区归州老滑坡在库水位从175m下降到145m过程的滑坡稳定性进行研究,通过黄金分割方法优化计算时步,利用MIDAS/GTS有限元软件分析了库水位下降时岸坡内孔隙水压力的变化及由此引起的岸坡稳定性变化,确定了库水位下降量与库岸斜坡稳定安全系数的关系,结果表明:将优化方法用到库岸斜坡稳定性分析中,可提高计算效率;在库水位下降过程中,斜坡的稳定安全系数不是单调降低,而存在一个极小值;三峡库区归州老滑坡基本稳定。     

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。     

基于BOTDR的滑坡抗滑桩工作状态评价及分析

针对传统感测技术存在的问题,本文采用BOTDR分布式光纤感测技术对马家沟滑坡抗滑桩变形进行长期监测分析。在BOTDR监测数据的基础上,对抗滑桩内力进行反演分析,然后与抗滑桩理论设计值进行对比,从抗滑桩内力分布状态及外在环境影响因素两方面对抗滑桩稳定性进行了分析和评价,结果表明:马家沟滑坡在距地表 19m和27 m深度处存在两条滑动面;2015年3月之前,马家沟滑坡整体变形较小,处于相对稳定状态,之后抗滑桩逐渐发挥抗滑作用;目前,抗滑桩剪力已接近设计值,抗滑桩处于不稳定状态,需要加强监测;抗滑桩的变形主要受库水位控制,降雨影响较小。库水位降低时,抗滑桩变形增大,库水位升高时,抗滑桩变形趋于稳定。BOTDR监测技术为长期化、精细化评价抗滑桩稳定性状态提供了十分先进的监测手段。     

基于振动台试验的抗滑桩加固斜坡桥基研究

基于工程实践中研究斜坡桥基抗震加固的需要,设计并完成前后排抗滑桩加固滑坡桥基的振动台模型试验。通过加载不同频率、加速度峰值的正弦波,分析振动时桥墩基桩、抗滑桩的受力变形规律,探讨滑坡破坏发展过程和动力响应特性。试验结果显示,前后排抗滑桩均应与桥基保持合理距离,有利于桥墩基础的受力变形;受桥梁上部结构的动力影响,桥墩基桩应变沿桩深衰减,衰减速度与土体抗力相关;当后排抗滑桩开裂后,桩身应变骤降,桩后土压力出现卸荷效应,但抗滑桩仍有潜在的承载能力,同时滑坡从稳定性最差的区域开始破坏,逐渐产生频段耦合效应,在后排抗滑桩达到承载极限前,频段耦合效应显著,达到承载极限后,卸荷效应显著。     

多排埋入式抗滑桩在武隆县政府滑坡中的应用

武隆县政府滑坡规模巨大,滑坡体长280～340 m,滑坡体厚15～35 m,滑坡推力最大达9 000 kN/m,采用一排抗滑桩难以抵挡如此巨大的滑坡推力。设计采用了多排埋入式抗滑桩进行支挡,将桩的长度减小了约1/3,节省了工程投资。介绍了该滑坡采用埋入式抗滑桩的设计计算方法,重点介绍了采用有限元强度折减法对多排桩的推力及桩的长度设计与计算,供同行或类似工程参考。     

Field monitoring and deformation characteristics of a landslide with piles in the Three Gorges Reservoir area

Landslides often occur within the reservoir area behind dams. In China, a common strategy for stabilizing these landslides is to install large piles through the landslide and into the stable ground below. The piles interact with the landslide and constitute a landslide-stabilizing pile system. The deformation of this system under the reservoir operation is more complicated than the deformation of the landslide itself. Understanding the behaviour of this system is very important to the long-term safety of landslides stabilized with piles in reservoirs. The Majiagou landslide, which was selected as a case study, was triggered by the first impoundment of the reservoir behind the Three Gorges dam. A row of anti-slide piles was installed in the landslide in 2007, but monitoring results found these were ineffective at stabilizing the landslide. Subsequently, in 2011, two longer test piles and an integrated monitoring system were installed in the landslide to better understand the failure mode of the landslide and to measure the deformation characteristics of the landslide-stabilizing pile system. Monitoring results show that the Majiagou landslide is a translational landslide with three slip surfaces. The test piles provided local resistance and partially slowed down the sliding mass behind the piles, and the landslide deformation response to external factors decreased for a time. However, after 2 years, the deformation of the landslide-stabilizing pile system reverted to seasonal stepwise cumulative displacements influenced by cycles of reservoir drawdown and rainfall. The monitoring results provide fundamental data for evaluating the long-term performance of anti-slide piles and for assessing long-term stability of the stabilized landslide under the reservoir operation.     

滑坡防治前后滑带土基质吸力特征研究

降雨使坡内地下水位上升,坡体的基质吸力和暂态孔隙水压力会随着降雨过程和时间呈现不同的变化趋势。采用抗滑桩、挡墙等工程防治后,针对滑坡体滑带土的性质变化以及抗滑结构的设置是否会影响到滑坡体的自然排水通道,导致坡体地下水位的抬升,从而影响滑坡防治效果等问题进行了研究。以鹰厦线K290滑坡为主线,通过开展滑坡饱和-非饱和渗流模型试验与数值分析,探讨了降雨入渗及地下水位变化下滑坡体及滑带土体积含水率与基质吸力的变化规律,以及其对滑坡防治前后坡体渗流场的影响。在此基础上,探讨了滑带土基质吸力对抗剪强度的贡献。研究表明：防治前后滑坡体及滑带土基质吸力受降雨强度等条件影响明显,不同深度处滑带土基质吸力变化呈现不同的变化规律,在土质滑坡的防治中应考虑抗滑桩的布置对滑带土性质的影响。     

考虑土拱效应的悬臂式抗滑桩最大桩间距确定

合理桩间距的确定是抗滑桩设计的重要内容之一。认为抗滑桩的抗滑能力主要来自桩身迎荷面的阻滑能力和桩侧的阻滑能力这两个方面。在假定抗滑桩这两方面的阻滑能力均充分发挥的基础上,从桩侧摩阻力与桩后土拱极限剪切作用厚度范围内的摩阻力与拱后滑坡推力之间的静力平衡条件出发,基于Mohr-Coulomb强度准则,简化摩阻力的分布形式,建立悬臂式抗滑桩桩间距的计算公式。在此基础上,进一步研究了滑坡体的黏聚力、滑坡推力及抗滑桩的截面尺寸等因素对桩间距的影响。参数分析结果表明：桩侧阻滑能力在整个抗滑桩的抗滑能力中占有重要比例,且主要受桩侧面宽度控制;滑坡土体的黏聚力、内摩擦角,桩截面宽度等因素对抗滑桩最大桩间距具有较大程度影响。     

锚索抗滑桩与岩土体相互作用研究

就目前锚索抗滑桩的研究现状来看，基本上都是将锚索和抗滑桩分开计算，忽略了锚索与抗滑桩之间存在的相互作用关系。针对这一问题，对锚索-抗滑桩-岩土体相互作用系统的计算方法进行了研究。提出了在锚索抗滑桩设计计算中，除了应考虑锚索的强度外。还应该考虑锚索的伸长量，使其与桩的变形相协调。在此基础上，建立了新的锚索抗滑桩计算理论。本文用该方法进行了工程实例分析，并与其他计算方法所得结果进行了对比。