渭北黄土塬边斜坡稳定性与地下水关系初探

以黄土塬边斜坡为例，建立地下水位与斜坡稳定性系数的关系。结果表明，在不考虑其它因素的影响下，斜坡的稳定性系数随着斜坡内地下水位的上升逐渐下降直至临界状态，地下水位每上升1m、斜坡稳定性系数约降低0．025，据此可对斜坡的稳定性进行评价和预测。     

灌溉引起地下水位上升对斜坡稳定性的影响——以甘肃黑方台为例

灌溉诱发黄土滑坡是黄土高原地区一种常见的地质灾害,其实质是地下水位上升,引起黄土基质吸力下降,强度降低,最终导致黄土斜坡失稳的过程。以甘肃黑方台典型黄土斜坡为例,在非饱和土特性试验基础上,通过饱和-非饱和渗流分析,研究了地下水位上升引起的黄土斜坡内部渗流场的变化特征,探讨了地下水位变化对斜坡稳定性的影响。结果表明:地下水位上升,对斜坡内部孔压分布影响较大;地下水位上升,导致饱和区域增大,非饱和区基质吸力降低;斜坡内部基质吸力的降低与地下水位呈线性关系。以渗流分析为基础,对典型斜坡进行了极限平衡分析,结果表明,地下水位上升与稳定性系数下降基本上呈线性关系,在距离坡顶100 m位置的黄土层中地下水位约21 m时,边坡出现失稳。     

灌溉诱发黄土滑坡的发育机制研究

黄土滑坡机理是黄土地质灾害领域研究的热点,而黄土介质干湿演替水-力特性变化、地下水动力场响应以及由此造成的斜坡稳定性变化是其形成的关键。本文在黑方台非饱和黄土水-力特性测试的基础上,结合斜坡地带灌溉引起的非饱和渗流演化过程与发展趋势,探讨了这种滑坡的发育机制。结果表明:随着灌溉持续,长期的正水均衡场引起地下水位上升,包气带增湿后非饱和黄土的吸力下降,强度显著降低,同时饱和区孔压上升,斜坡地带水力梯度增大,提高了水流的渗透力,致使斜坡稳定性下降,斜坡稳定系数随地下水位上升呈线性降低,当地下水位升至55m时达到坡体极限平衡状态,遇有利触发条件即可能失稳滑动,但地下水位变化对最危险滑面位置影响较小。     

地下水位上升对黄土斜坡稳定性的影响研究

黄土滑坡灾害发育机理的研究对于区域内防灾减灾具有重要的理论和现实意义。本文以泾阳庙店西村为例,在非饱和土特性试验基础上,建立典型斜坡的饱和—非饱和渗流模型,模拟了灌溉诱发地下水位上升对于斜坡渗流场的影响。计算结果显示,地下水位上升将引起斜坡内部孔隙水压力分布显著变化。综合边坡稳定性计算结果,边坡稳定性随着地下水位的上升逐渐减小,在地下水位上升至30 m时边坡处于极限平衡状态。     

填土斜坡的排水条件对斜坡稳定性的影响

降雨是导致斜坡破坏的主要原因。地下水位上升和在土中渗流引起土体应力状态的变化是导致斜坡在降雨过程中或降雨后变形与破坏的关键因素。填土斜坡的稳定性不仅取决于填土的强度,还与填土斜坡的排水条件密切相关。适当的排水条件不仅可以限制斜坡中地下水位上升的高度,而且可以及时消散因材料剪切收缩而生成的超孔隙水压力,防止土体液化,避免斜坡整体流动破坏。本文采用完全耦合有效应力分析程序和与状态相关的剪胀性砂土模型模拟地下水位上升过程中填土排水条件对压实填土斜坡稳定性的影响。完全耦合有效应力分析方法可以模拟孔隙水和土骨架间包括浮力和渗流在内的相互作用。分析结果表明斜坡排水条件是影响斜坡因地下水位上升而变形和破坏的重要因素,加固松散填土斜坡时必须设置适当的排水与泄水装置。     

地下水位上升下黄土斜坡稳定性分析

黄土高原一些地区,由于塬上引水灌溉使得地下水位不断抬升,造成黄土滑坡频繁发生。地下水位变化严重影响着黄土斜坡的稳定性。基于饱和-非饱和渗流理论和延伸的摩尔-库伦破坏准则,结合室内饱和和非饱和试验结果,针对泾阳南塬一典型黄土斜坡,考虑地下水位上升情况下,对其进行了瞬态饱和-非饱和渗流分析;然后将计算得到的瞬态孔隙水压力分布用于斜坡的极限平衡分析。结果表明:地下水位上升对暂态渗流场和斜坡稳定性有明显影响;考虑非饱和渗流和吸力强度的边坡稳定分析方法更加符合实际情况。     

宝鸡市狄家坡滑坡稳定性研究

宝鸡市狄家坡斜坡是一个古滑坡。在调查滑坡区水文地质和工程地质条件的前提下, 本文描述了滑坡的形态与物质结构、滑坡表层的变形破坏特征及其影响因素, 探讨了古滑坡的发生机制。引用可以任意条分块体的Sarma方法, 研究了该滑坡在自然、地震、饱水和三者同时存在共四种状态下的稳定性, 并进行了斜坡表层黄土坡体的稳定性对于地下水位上升的敏感性分析。基本结论是, 狄家坡滑坡在整体上是稳定的, 其表层的黄土坡体在地下水位上升时会发生失稳破坏。最后, 提出了进行滑坡防治的工程对策。     

三峡水库水位变动下的库岸滑坡稳定性评价

水库岸坡滑坡稳定性主要受库水位涨落的影响。由于库区水位变化可概化为二维非稳定流,地下水位变化可采用有限元模拟。三峡水库正常运行时的水位涨落速度在0.6～4.0m/d、高程145～175m之间变化,通过有限元法对库区的马家沟滑坡模拟表明:库水位和滑坡体内的地下水位同步升降,水力梯度很小,因此水位涨落对滑坡的影响主要是浮托力作用。在此条件下,采用Morgenstern-Price法对滑坡稳定性进行计算表明,随着水位上升,滑坡稳定性降低,水位上升到165m时,稳定性达到最小,水位再上升则稳定性增大,当滑坡完全淹没在水下时的稳定性高于未被淹没的情况,滑坡最终的稳定性按最小稳定系数评价。     

台风暴雨条件下滑坡地下水渗流特征及成因机制

台风暴雨常引发大量的滑坡灾害,造成生命财产损失,因而研究台风暴雨条件下滑坡地下水渗流特征及成因机制对滑坡的防治、预警预报具有重要意义.以浙江省中林村滑坡为例,采用有限元数值方法,模拟了台风暴雨的两种常见工况（工况1:等强度降雨;工况2:渐变强度降雨）下滑坡地下水的暂态渗流场及稳定性.结果表明:两种工况条件下,滑坡地下水渗流特征基本相同,地下水位响应迅速,地下水位位于强风化和中风化接触面附近,且在坡脚形成溢流;但是工况1较工况2地下水水位上升速度快、幅度大;滑坡稳定系数与地下水水位及降雨强度等密切相关,在高强度降雨条件下,随地下水水位上升稳定系数快速下降,水位稳定以后,稳定系数下降速度减缓;中林村滑坡为典型的滑塌-拉裂-蠕滑缓动型变形破坏模式,台风暴雨引起斜坡岩土体地下水水位上升,基质吸力降低和孔隙水压力增加是其发生变形破坏的主要原因.本文所得结论能够为东南沿海地区台风暴雨诱发滑坡的预测预报与防治提供理论支持.      

平原地区浅层地下水降雨入渗补给研究

本文用实测资料统计计算分析了惠北试区降雨对浅层地下水资源的补给。用非线性回归问题的迭代法，求出了雨前不同埋深条件下，次降雨与地下水位上升的关系式，并提出了能引起地下水位上升的最小次降雨量(也称临界雨量)，用本区41年的降雨资料对地下水资源的补给进行了统计计算，导出了相关性很好的年降雨量与年入渗补给量的关系式，求出了多年降雨入渗补给系数。     

蒸汽凝水滴渗诱发的一个非饱和黄土滑坡机理研究

2010年10月21—22日,陕西延炼厂区储油罐下方的斜坡发生缓慢滑移,造成了巨大的经济损失。滑坡发生前当地没有降雨或地震,为探究其形成过程,在边坡上取代表性土样进行土水特征曲线测试、配制不同含水率土样,进行常规三轴试验和直剪试验,以确定土体的非饱和渗透曲线和强度参数。建立边坡滑动前的有限元模型,进行非饱和渗透与非饱和强度的耦合分析,得到凝结水入渗过程中边坡的应力场,据此可得不同时间段的边坡稳定系数,揭示其破坏过程。结果表明,水蒸气凝结水在斜坡内长期滴渗,使得坡体地下水位缓慢上升,地下水位浸润潜在滑面前,稳定系数基本不变,待地下水位开始浸润边坡潜在滑面时,稳定系数开始迅速降低,最终导致斜坡破坏。     

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。     

雷州半岛降雨历程影响地下水动态变化的特征

通过对雷州半岛逐日的降水量和地下水位进行连续测量，分析研究了该区地下水位动态的变化规律，结果表明：（1）雷州半岛地下水位存在年周期的变化规律，水位上升期大约在6-10月的雨季，其余时间为水位下降期，（2）在地下水补给区，地下水位上升期间地下水位累积增幅与逐旬累积雨量有明显的正相关关系；在水位下降期，地下水位的下降速度与地下水位也呈正相关关系；（3）在目前的开采条件下，丰水年的降雨对地下水资源进行有效的补给和恢复。     

甘肃永靖黑方台斜坡稳定的灌溉塬边距探讨

黑方台地区引水灌溉引发一系列滑坡灾害,基于塬区灌溉边界距塬边的距离的定义,界定了"灌溉塬边距"的概念。利用GEOSTUDIO软件建立了斜坡水文地质模型和数学模型,在此基础上研究了灌溉塬边距模型对地下水的分布规律影响;分析了灌溉塬边距与斜坡稳定性关系;基于灌溉塬边距与稳定系数的相关关系,建立灰色关联预测模型,计算塬边斜坡稳定的灌溉塬边距。计算结果表明:灌溉10年间,灌溉塬边距由100 m减至0 m时,斜坡体内最大渗透流速增加,塬区和塬边坡体内地下水位线均有不同程度的上升,斜坡稳定系数呈递减趋势;塬边斜坡稳定的灌溉安全距离,即灌溉塬边距应大于77.8 m;得到的结论是:灌溉塬边距是影响塬边斜坡体内地下水位抬升和斜坡稳定的关键因素,合理地控制塬区农业引水灌溉塬边距是控制塬边斜坡灾害的根本措施。     

诱发滑坡的地下水流系统响应历史与趋势——以甘肃黑方台灌区为例

灌溉的地下水系统响应是黑方台地区灌溉诱发地质灾害研究的基础.黑方台台塬自上而下由黄土、砂砾石和基岩3个含水岩组构成.以对斜坡稳定性影响最大的黄土含水系统为研究对象,分析了灌溉前后水均衡变化,采用数值模拟的方法恢复了引水灌溉引起的地下水流系统演化过程,对不同灌溉量下地下水流系统发展趋势进行了预测.结果表明,黑方台地区长期大量引水灌溉打破了地下水均衡,改变了地下水系统的天然状态,使地下水的分布及其水流系统发生了很大变化,中心部位地下水位44年间上升了至少20m,减少灌溉量至350× 104m3/a地下水位将呈下降趋势.研究成果可为黑方台滑坡地质灾害综合治理提供科学依据.     

离心试验中的地下水模拟控制研究

为了通过离心模型试验研究地下水位变化对边坡稳定性的影响,设计和使用了一套地下水模拟控制系统。这套系统包括了供水系统以及水位控制系统。通过设置孔压传感器,反馈水位信息以及旋转中电磁阀的开合,可以控制地下水位的上升与下降。由于离心机旋转的特性,孔压的测定以及传感器位置确定存在一定误差,研究了这些误差对试验结果的影响。通过一个地下水上升的砂土边坡离心模型试验,成功应用了该套地下水模拟控制系统。     

一个值得重视的水文地质问题：地下水位持续上升

地下水位持续上升问题已成为当前一个国际性问题，上升的原因是多方面的，主要是水质恶化和开采量减少。地下水位持续上升带来一系列水文地毯，环境和建筑工程问题，可采取一定措施加以预防和治理，其方法是以数值法为手段，进行水质水量模拟预报，预防，处理相应的水危害和规划城市建设。     

库水位等速上升作用下岸坡地下水浸润线的计算

大量研究表明,地下水对边坡稳定性起着决定性作用。在边坡稳定性计算地下水位时,浸润线位置的确定尤为重要。本文从一维非稳定渗流运动的基本微分方程出发,建立库水位上升作用下坡体内浸润线计算模型,通过拉普拉斯变换,推导出浸润线的计算方程。利用抛物线模型推导出平均含水层厚度的计算公式。     

台塬塬顶裂缝对黄土斜坡水文响应的影响

针对黑方台黄土滑坡,从现场灌溉试验监测数据和数值模拟分析着手,研究灌溉过程中台塬斜坡的水文响应以及对黄土斜坡稳定性的影响。结果表明：短期的灌溉并不能对地下水位形成有效的补给,但是却容易引起斜坡浅部范围内体积含水量增加,从而使得抗剪强度降低,最终在台缘顶部发生滑塌,台塬顶部裂缝的存在会使得浅部体积含水量增加速度加快,加速土体弱化,更易发生台塬顶部的滑塌;从长期灌溉模拟来看,裂缝的存在会加速地下水位的上升。从数据上论证了黄土斜坡受裂缝的影响特性,为研究黄土滑坡与地表水入渗的关系提供数据参考。此外,数值模拟与监测数据有很好的对应关系,用其模拟灌溉引起的斜坡水文响应是可行的。     

地下水渗流场对库区滑坡稳定性影响的数值模拟——以白马库区羊角滩滑坡为例

针对库水位变化条件下滑坡的稳定性定量评价复杂问题,考虑降雨和库水位变化对地下水渗流场变化规律的影响机制,采用饱和-非饱和渗流的基本理论,运用渗流模拟有限元法,对重庆市武隆区羊角滩滑坡在6种不同工况下的库区滑坡的稳定性开展了模拟研究。结果表明: ①降雨工况下,降雨对地下水渗流场都有影响,滑坡中部位置受地下水位影响最大,前后部影响小,降雨条件下,滑坡稳定性随着降雨历时的增加而变小,到达一定阶段后,滑坡已经滑动,滑坡稳定性系数不再变化; ②库水位工况下,主要影响滑坡前缘,地下水位是随库水位变化而迅速变化的,随着库水位的上涨,滑坡稳定性系数呈现先减小后增大的趋势; ③地下水位的骤升对浮托作用影响有限,对压坡作用影响较大,同时降低了渗流力的影响,对滑坡稳定起到了积极作用,地下水位的骤降增大了渗流力,减弱了前缘库水位的压坡作用,滑坡失稳的可能性最大。可为库区该类滑坡的稳定性现状及发展趋势预判提供科学依据。