工程措施影响滑坡地下水动态的数值模拟研究

大多数滑坡的发生与地下水活动有关 ,地下水的动态变化直接关系到滑坡的稳定性状况。因此 ,在滑坡治理工程中 ,首先需要研究各种影响因素和工程治理措施对坡体地下水位的影响方式 ,从而正确分析滑坡成因机制和制定合理的滑坡治理方案。基于工程滑坡实例研究 ,利用数值模拟 ,揭示了滑坡治理工程中地下排水洞的排水效果 ,分析了地表水集中入渗和设置抗滑桩后地下水渗流场的变化特征。表明数值模拟研究 ,可以有效地揭示工程措施及主要影响因素对滑坡地下水动态的影响方式 ,为滑坡治理奠定必要的基础     

水库滑坡地下水动态响应规律及浸润线计算模型

库水和降雨直接导致水库滑坡地下水变动,是诱发滑坡的主要因素。已有研究大多是基于监测数据探讨库水与降雨对滑坡变形的影响,未能揭示水库滑坡地下水响应规律,地下水浸润线计算模型没有同时考虑降雨和库水的影响,且模型边界条件与水库滑坡实际情况差别较大。为了揭示大型水库滑坡地下水动态响应规律,需要构建更接近实际情况的地下水位浸润线计算模型。通过三峡水库石榴树包滑坡地下水动态监测,揭示了库水水位变化和降雨条件下滑坡地下水水位动态响应规律,其地下水渗流场近似层流,滑坡前缘和中部的地下水水位与库水位几乎同步,滑坡后部的地下水水位主要受降雨影响,日降雨30 mm会引发地下水水位明显变动。在周期性库水位变化和随机降雨耦合条件下,建立了滑坡地下水非稳定渗流微分方程,解算出水库滑坡地下水位浸润线计算模型,并采用实际监测结果进行了验证。应用计算模型分析了不同工况条件下的滑坡渗流场,并得出滑坡内距前缘水平距离145 m内,库水对地下水有影响;引发地下水变动的降雨和库水位变化阈值分别为0.03,0.1 m/d,且不同的条件组合下降雨和库水位对地下水水位影响存在一定差异。     

降雨及库水位影响下麻地湾滑坡地下水响应特征分析

精细化衡量地下水对外界因素的响应规律对分析滑坡稳定性具有重要意义。考虑库岸边坡的稳定性同时受库水位和降雨作用影响,提出了一种基于数据挖掘的滑坡地下水响应特征的研究方法。以三峡库区麻地湾滑坡为例,首先通过特征时段分析和Granger检验确定地下水响应滞后期,然后基于响应滞后期确定地下水水位的影响因素,结合Apriori数据挖掘算法揭示了麻地湾滑坡地下水的响应特征。研究结果表明:滑坡前缘地下水变化与库水位波动相关性较大,滑坡中后缘地下水变化与降雨相关性较大; 麻地湾滑坡地下水对于降雨和库水位的最佳响应滞后期为1 d;滑坡后缘的地下水水位对降雨响应较为强烈,而前缘的地下水水位对库水位响应更为强烈。     

大型滑坡地下水系统的概念模型以长江三峡库区宝塔滑坡为例

本文以中国长江三峡工程库区大型滑坡宝塔滑坡为例 ,在地质结构研究的基础上 ,尝试通过地下水动力场、水化学场、水温度场和水的环境同位素的调查研究 ,查清地下水补给、径流、排泄条件和地下水随外界因素 (降雨、水库蓄水和人为入渗、排水等 )变化的规律 ,从而建立滑坡地下水系统的概念模型。这既是滑坡的地下水预测和变形预测的必要基础 ,也为滑坡的治理指明了方向。     

水在滑坡变形过程中所起作用的探讨

文章以黄腊石滑坡群中的两个相邻滑坡(大石板滑坡和石榴树包滑坡)为例,研究了水在这两个滑坡产生过程中的作用,结论为:长江水位的抬升一方面抬高了滑体中的地下水位,另一方面使石榴树包滑坡约1/3的滑体浸泡在江水中,造成其发生多次滑塌;降水一方面引发坡面泥石流,另一方面使滑体的地下水位出现变化,增加滑体重量,软化滑带;地下水的静水压力和动水压力是促使大石板滑坡产生变形的主要影响因素,却是石榴树包滑坡变形的次要影响因素,地下水在石榴树包滑坡变形中的作用主要表现为软化滑带、降低滑带的抗剪强度。     

离散单元法在水库库岸滑坡稳定性分析中的应用

在现场勘察和室内试验的基础上,建立了离散单元法的物理力学模型,并且考虑到水库蓄水对地下水渗流场的影响,定量地研究了地下水动水压力对滑坡体稳定性的影响。把该模型应用于三峡库区秭归县下土地岭滑坡的稳定性评价中,计算结果表明,滑坡的失稳主要是由于水库蓄水的影响,滑坡体内的地下水渗流场发生了变化,在自重力、地下水动水压力的共同作用下,滑坡体的后缘和中部滑体首先出现剪切滑移,进而扩展到整个滑坡体,使滑坡产生整体失稳。     

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。     

地下水渗流对崩坡积滑坡稳定性和变形的影响——以湖南安化春风滑坡群为例

为了研究地下水渗流对崩坡积滑坡变形的影响,通过分析现场调查勘察资料,在研究该滑坡所处的地质环境条件、滑坡的形态特征和变形特征的基础上,探讨了该滑坡的形成机制,对比了地下水渗流对崩坡积滑坡和老滑坡的影响,并开展了数值模拟。取得的认识有:（1）地形地貌、地层岩性、大气降水、人类工程活动是该滑坡形成的主要原因。在这些因素共同作用下,滑坡最终失稳变形,过程中可能发生多次滑动,形成现今的堆积形态。（2）降雨引起的地下水渗流对该崩坡积滑坡稳定性和变形的影响是十分显著的。对于局部架空现象较严重的崩坡积组成的Ⅲ号滑坡体,雨水更易入渗进入坡体,地下水渗流对其稳定性和变形的作用十分明显;而对于优势通道较少的Ⅰ号和Ⅱ号老滑坡体,局部架空现象相对较差,地下水渗流对其稳定性和变形的作用不显著。（3）降雨时间和降雨强度与滑坡稳定性负相关。降雨强度较小时、一定时间内降水对滑坡稳定性影响不大,但降雨较大时,滑坡稳定性将快速降低。     

断裂构造对滑坡的水力补给类型及作用机理分析

大型复杂滑坡受断裂构造的水力补给作用,常发育丰富的地下水。断裂构造水力补给主要受区域水文地质条件控制,具有水质、水量较为稳定等特点,对滑坡稳定性影响巨大且具有长期性。目前,有关断裂构造对滑坡的水力补给作用的研究成果较少,缺乏断裂构造对滑坡水力补给作用类型、形成条件等共性规律的系统性研究。本文通过分析研究国内断裂构造水力补给滑坡的典型实例,根据断裂构造的分布位置、力学性质及其对滑坡地下水的补给方式和水力联系等,将断裂构造对滑坡的水力补给类型划分为边界补给型、滑床补给型及复合型3种类型,分析了地下水对滑坡的4种作用机理——滑带孔隙水压力增高、滑床承压水顶托、滑带黏土矿物遇水膨胀及滑带化学溶蚀。研究成果对于揭示滑坡地下水运移规律、定量评价地下水对滑坡的作用及合理确定地下截排水设计等具有重要指导价值。     

降雨对滑坡的作用机理及动态模拟研究

从动态分析和数值模拟两方面讨论了滑坡过程中的地下水作用机理和地下水动力场的时空分布问题，建立了二维极限平衡状态下的临界水位高度模型和描述滑坡剖面二维不稳定流动问题的动力学模型；以临界水位高度模型对重庆土台镇滑坡稳定性分析的研究结果表明，该滑坡的防治措施宜首先考虑地表水防渗和地下排水方案，在滑坡位移监测的同时更应考虑位移、降雨量、地下水动态三者的结合；采用数值模型计算了长江三峡库区鸡扒子滑坡因降雨入渗而引起的地下水动力场的时空分布，研究结果表明，地下水水位和流速场的时空演化过程与滑坡发生的时空特点基本吻合，当降雨达到46h时，滑坡体中地下水流向与滑动面倾向基本一致，尤其是在滑体底部出现潜水流，此时的地下水流动对滑坡稳定性最为不利。     

考虑地下水作用的滑坡时间预测研究

结合三峡库区堆积层滑坡的具体情况讨论了地下水对滑坡的物理化学和力学作用,论证了地下水物理化学作用对三峡库区松散堆积层滑坡稳定性的影响远小于地下水动力作用对滑坡稳定性的影响.在此基础上,引入总压力水头,提出将地下水对滑坡的各种力学作用简化为总压力水头,结合加卸载响应比方法的思路,分别建立了基于库水位涨落和降雨影响的滑坡预...     

季节性冻结滞水促滑效应——滑坡发育的一种新因素

在综合分析西北季节性冻土地区滑坡发生时间规律和危险斜坡变形动态规律的基础上，提出季节性冻融作用产生的冻结滞水效应可使斜坡区地下水富集，土体软化范围扩大瞌 水压力增大，是本区滑坡发育的一种重要外动力因素，并对其作用机理和发生条件进行了论述。     

甘肃永靖黑方台地区灌溉诱发作用与黄土滑坡响应

黑方台地区自灌溉以来,诱发了大量的滑坡,但缺乏系统地对研究区的滑坡历史分析研究 在黑方台滑坡历史分析的基础上,研究灌溉引起的地下水位上升过程与滑坡的历史关系,对比分析不同时期的地下水位对滑坡稳定性、滑坡体积及后壁垮塌速度的影响.历史数据分析表明,灌溉引起的水位上升与滑坡发生的频率、体积存在明显的相关性,选取的典型滑坡稳定性计算结果显示滑坡具有多期逐级后退式特征,随着灌溉时间的增长,滑坡体积逐渐减小,但发生频率逐渐增大,基于DEM数据计算的滑坡变形也验证了计算结果.研究成果基本反演了灌溉引起的黄土滑坡历史过程,对黑方台滑坡的综合治理提供了数据支撑.     

位移-应力协同分析在新近纪软岩质滑坡监测中的应用——以陕西宝鸡市北坡滑坡为例

强降雨可诱发新近纪软岩质滑坡滑移变形。1955年至今,降雨在陕西宝鸡诱发超过十起大型滑坡灾害。2011年9月19日,宝鸡市区72 h内的降雨量达到332 mm,北坡金鼎寺、簸箕山与高家崖滑坡出现裂缝,威胁市区居民安全。为分析滑坡的变形机制与降雨触发的滑体内地下水位的波动关系,2012—2015年,开展了降雨量、地下水位、孔隙水压力、滑坡应力与位移等物理量的实时监测,统计分析了它们的频率、活动强度及累积变化规律,提出了滑坡的位移扩展模型。研究显示:(1)地下水的活动会影响新近纪软岩质滑坡的变形,但降雨量、地下水位、孔隙水压力、滑坡体应力与位移等物理量变化机制有差异,地下水位、孔隙水压力呈周期性变化,滑坡体的应力、位移的变化具有累积效应;(2)宝鸡市北坡滑坡运动变形具有蠕变、快速滑移两个阶段。降雨会触发的滑坡体各物理量出现加速变化,地下水位波动幅度为0.27~1m,孔隙水压力的变化幅度为10kPa,滑体浅层的水平应力变化幅度为5.6kPa;(3)在判断降雨能否诱发滑坡快速滑移过程中,既需分析滑体应力、位移变化的累积效应,又需分析新近纪软岩质滑带的摩擦破坏机制。     

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。     

Rainfall-induced landslides by deficit field matric suction in unsaturated soil slopes

Landslides are mainly triggered by decrease in the matric suction with deepening the wetting band by rainfall infiltrations. This paper reports rainfall-induced landslides in partially saturated soil slopes through a field study. A comprehensive analysis on Umyeonsan (Mt.) landslides in 2011 was highlighted. The incident involves the collapse of unsaturated soil slopes under extreme-rainfall event. Fundamental studies on the mechanism and the cause of landslides were carried out. A number of technical findings are of interest, including the failure mechanism of a depth of soil and effect of groundwater flow, the downward movement of wetting band and the increase of groundwater level. Based on this, an integrated analysis methodology for a rainfall-induced landslide is proposed in this paper that incorporates the field matric suction for obtaining hydraulic parameters of unsaturated soil. The field matric suction is shown to govern the rate of change in the water infiltration for the landslide analysis with respect to an antecedent rainfall. Special attention was given to a one-dimensional infiltration model to determine the wetting band depth in the absence of the field matric suction. The results indicate that landslide activities were primarily dependent on rainfall infiltration, soil properties, slope geometries, vegetation, and groundwater table positions. The proposed methodology has clearly demonstrated both shallow and deep-seated landslides and shows good agreement with the results of landslide investigations.     

地下水诱发渐进后退式黄土滑坡成因机理研究——以甘肃黑方台灌溉型黄土滑坡为例

黑方台位于我国甘肃省永靖县,该区由于长期灌溉导致地下水位上升,诱发了大量的黄土滑坡,其中最典型的一类滑坡为渐进后退式黄土滑坡。通过对比代表性滑坡多期Google影像,并结合现场调查分析了近年来新发生的滑坡,发现该类黄土滑坡具有典型的渐进后退式演化过程。现场调查和对典型滑坡剖面黄土含水率的实测发现,黄土层底部受地下水的长期浸泡软化所形成的软基效应是使黄土滑坡不断发生的主要原因,而滑坡发生后留下的弧形凹槽往往成为地下水局部集中汇聚和排泄点,滑源区被滑坡残留体覆盖导致地下水位局部雍高上涨,将导致同一滑坡发生多次渐进后退式破坏。     

甘肃黑方台地区灌溉型黄土滑坡形成机理与运动学特征——以焦家崖头13号滑坡为例

甘肃黑方台地区常年农业灌溉导致塬边产生大量的黄土滑坡,灌溉水长期入渗引起灌区地下水位上升,园地下水作用造成水敏性黄土遇水乃至饱水后强度劣化．进而产生斜坡失稳,因黄土滑坡剪出口高悬于上缓下陡的坡体中部,其成灾模式呈现出高位剪出后高速滑动．并产生远程运移,波及范围大,致灾后果严重。以甘肃省永靖县黑方台焦家崖头滑坡为例,在现场调查和地下水动态监测的基础上,对灌溉型黄土滑坡塑流-拉裂形成机理进行分析,并运用离散元模拟方法,对地下水位上升过程中模型底部饱水黄土软弱层的形成、演化过程和滑坡运动学特征进行模拟研究。结果表明,随地下水位的上升,模型底部软弱层范围不断增大：孔隙水压力主要作用于滑坡底部软弱层饱水黄土：地下水位高程上升至标高1682m时,滑坡产生整体破坏。     

甘肃黑方台地区灌溉型黄土滑坡形成机理 与运动学特征 ——以焦家崖头13号滑坡为例

甘肃黑方台地区常年农业灌溉导致塬边产生大量的黄土滑坡,灌溉水长期入渗引起灌区地下水位上升,因地下水作用造成水敏性黄土遇水乃至饱水后强度劣化,进而产生斜坡失稳,因黄土滑坡剪出口高悬于上缓下陡的坡体中部,其成灾模式呈现出高位剪出后高速滑动,并产生远程运移,波及范围大,致灾后果严重。以甘肃省永靖县黑方台焦家崖头滑坡为例,在现场调查和地下水动态监测的基础上,对灌溉型黄土滑坡塑流-拉裂形成机理进行分析,并运用离散元模拟方法,对地下水位上升过程中模型底部饱水黄土软弱层的形成、演化过程和滑坡运动学特征进行模拟研究。结果表明,随地下水位的上升,模型底部软弱层范围不断增大;孔隙水压力主要作用于滑坡底部软弱层饱水黄土;地下水位高程上升至标高1682m时,滑坡产生整体破坏。     

降雨型堆积层滑坡特征及稳定性分析

堆积层滑坡是滑坡的一种基本类型,其物质组成、结构等有别于其它类型滑坡。堆积层滑坡失稳绝大多数是由降雨或地下水位的变化而引起的,在降雨诱发堆积层滑坡稳定性分析中,必须考虑渗透力的作用。系统分析了堆积型滑坡发育环境及特征,推导了基于总应力法和有效应力法的可考虑渗透力的传递系数法,采用有效应力法计算滑坡稳定系数时,既要考虑地下水浮力作用,又要考虑地下水流动时的渗透力作用;采用总应力法计算滑坡稳定系数时,仅需考虑地下水流动时的渗透力作用。对一个工程实例进行了深入剖析,验证了考虑渗透力的传递系数法的可靠性。