非饱和堤岸的渗流特征及其稳定性研究

通过试验确定了非饱和黏土层的土-水特征曲线和强度参数,通过理论分析建立了非饱和堤岸渗流-应力耦合模型。在此基础上,利用耦合计算程序分析了非饱和土堤岸在河水位变动时的非稳定渗流场特征,结合强度折减有限元法分析了河水位反复升降后非饱和堤岸稳定性的变化。结果表明：水位快速上升时,堤脚渗透流速下降后又逐步上升并趋向稳定,河水位快速上升使堤岸边坡的稳定性降低,随着渗流场中孔隙水压力的调整,堤岸边坡的安全系数又有所回升;河水位骤降时,黏性土层饱和度变化相对滞后,水位骤降加大了堤岸的渗透流速,边坡的稳定性迅速降低,水位下降约120 h后堤岸边坡进入较危险时段;非饱和土的基质吸力提高了堤岸边坡整体稳定性,河水位反复升降降低了堤岸边坡整体稳定性,且河水位越低,水位反复升降对堤岸稳定性产生的影响越大     

库水位升降作用下大型堆积体边坡变形破坏预测

库岸边坡的变形破坏及稳定性研究是目前国内外研究的热点之一。基于水电站库区一大型堆积体边坡,通过现场原位直剪试验获取岩土体的力学参数,利用岩土数值分析FLAC3D软件,考虑了堆积体与基岩基覆接触带介质的应变软化特性,对水库蓄水和下降过程中边坡的变形破坏特征进行了分析预测。结果表明,在库水升降作用下变形主要发生在堆积体内部;根据堆积体的变形特征可分为3个区：前缘牵引变形区,变形量最大;中间过渡区,变形量最小;后缘被牵引变形区,变形量介于前缘和中间之间。模拟过程中,在坡体的不同位置设置位移监测点,得到了蓄水和水位下降过程中各监测点的位移时程曲线,监测结果显示,水位下降时堆积体前缘易形成局部失稳。通过剪应变增量判断堆积体边坡在库水作用下可形成2个潜在的滑动破坏面     

强降雨对库岸堆积体边坡稳定性影响的离心模型试验和数值模拟研究

堆积体广泛分布于我国西南大江大河的河谷地带,在降雨条件下其稳定性直接关系到大坝的安全稳定。设计了水库库岸堆积体边坡强降雨离心模型试验系统,开展了强降雨诱发库岸堆积体边坡失稳离心模型试验,对降雨作用下滑坡地质演化及灾变过程进行研究。基于试验结果,进一步开展数值模拟研究,分析了满库容不同降雨强度下强降雨对不同库水位及堆积体渗透性的边坡稳定性影响。结果表明：水库蓄水阶段堆积体边坡前缘在浮托力和泡水软化作用下造成抗滑力下降。但指向坡体内的渗透压力对坡体起到加固作用。两种竞争机制作用下产生的后缘细微裂缝对降雨阶段边坡变形发展产生重要影响。降雨主要造成坡表侵蚀及径流,少部分从裂缝入渗造成后缘浅层下沉。若不加处理,则边坡有可能发生推移式整体破坏。因此,库岸堆积体边坡后缘裂缝的处置是地质灾害防治的关键。     

库水位升降速率对雅安双家坪堆积体滑坡稳定性影响模拟分析

水库蓄水后库岸边坡的稳定性一直是研究的热点,库水位周期性涨落使得坡体内部渗流场发生变化进而影响其应力场,应力场作用于岩土体产生变形,其中水库水位升降速率对滑坡稳定性的影响尤为显著。本文以瀑布沟水电站库区双家坪滑坡为研究对象,在调查分析的基础上,基于非饱和土力学理论,考虑水—土特征曲线与渗透特性,对库水作用下的双家坪堆积体滑坡稳态—瞬态进行渗流场—稳定性数值计算。运用GeoStudio软件中的seep模块模拟库水作用下滑坡体地下水变化,计算出不同库水位升降速率条件下堆积体滑坡内部渗流场的变化并将结果耦合至slope模块中进行稳定性计算,研究结果表明:水位抬升阶段,滑坡的稳定性表现为先升高再降低,且水位抬升速率越大,滑坡稳定性升高后衰减的程度越大;水位下降阶段,滑坡的稳定性表现为先降低再逐渐回升的趋势,且水位下降速率越大,滑坡稳定性下降后再回升的程度越低。该研究结果对于库区地质灾害防灾减灾、监测预警以及水库合理调蓄具有重要的意义。     

降雨条件下松散堆积体边坡稳定性离心模型试验研究

采用新型介质雾化喷嘴离心场降雨模拟设备,进行了模拟降雨及格栅支护措施条件下松散堆积体边坡的离心模型对比试验。离心机模型与原型试验比尺为1:80,试验过程通过非接触定点高速摄影系统并结合粒子图像测速（particle image velocimetry）技术分析了试验过程中边坡的位移场变化。试验结果表明,松散堆积体边坡在未降雨条件下是十分稳定的;在进行模拟降雨后,边坡顶部沉降及坡面水平位移随降雨量的增大逐渐发展,尤其边坡表面区域发生明显变形;边坡的破坏模式有别于传统的圆弧滑动,在持续强降雨作用下,坡面逐层产生破坏,最终形成泥石流形态;通过采取坡面土工防护格栅支护条件后,堆积体边坡在降雨条件下稳定性显著提高,故采用边坡防护格栅是提高松散堆积体边坡稳定性的有效途径。     

煤矿排土场边坡变形失稳特征FLAC~(3D)模拟分析

煤矿排土场边坡是一类特殊的人工堆积边坡,它的变形破坏具有自身的特点。由于其堆积材料的特征性,使得煤矸石堆积体及其下部粘土层具有较强的应变软化特征。本文结合四川某煤矿排土场边坡,运用FLAC3D程序对该排土场边坡失稳变形特征进行三维数值模拟分析,分析结果表明:①通过参数软化重现该类边坡失稳变形过程是可行的;②可以通过边坡位移特征寻找其滑面形态和失稳区域;③最大不平衡力是否收敛可以判定边坡的稳定状态。④模拟结果与实际吻合。     

库水位骤降影响下岸坡稳定性分析研究

库水位骤降是引起库区岸坡失稳的一个重要因素，为分析库水位骤降条件下岸坡稳定性的变化，利用刚体极限平衡中条分法计算原理，对库水位骤降条件下的滑动力矩及抗滑力矩进行分析，以某抽水蓄能下水库为例，采用数值模拟软件SEEP-W中渗流模块，研究库水位骤降情况下岸坡渗流力及孔隙水压力的变化，并依据SWOPE-W模块，对水位骤降条件下的岸坡稳定性进行分析计算。计算结果表明：随着库水位的下降，岸坡稳定性系数总体呈现先减小后增大的趋势，但增大的量值较小，最终稳定性系数趋于稳定。     

基于 Fuzzy-AHP 的堆积体边坡稳定性评价研究

为快速评价运营期高速公路堆积体边坡稳定性并采取科学的预防性养护对策,在现场调查湖南省多条高速公路堆积体边坡的基础上,考虑评价模型的科学性与公路边坡养护的可操作性,总结现有国内外堆积体边坡研究成果,并根据堆积体边坡的特点选择合理的边坡稳定性指标,建立堆积体边坡稳定性分析的模糊层次分析模型。层次模型由2级5类17项评价指标组成,包括: (1)堆积体结构特征(基岩岩性、接触面特性、碎石含量、堆积体土厚度、堆积体胶结程度); (2)边坡断面特征(坡度、坡高、坡向与岩层产状的关系); (3)水力特征(排水系统、降雨量、地下水); (4)工程防护及绿化(防护结构、加固结构、植被覆盖率); (5)其他因素(边坡破坏历史、地震烈度、开挖方法)。此模型基于模糊数学理论及层次分析方法,通过AHP方法(层次分析法)确定指标权重,然后结合Fuzzy方法(模糊数学方法)计算相对隶属度向量,通过模糊综合评判对堆积体边坡的稳定性进行分析,确定边坡稳定性分级。最后通过工程实例验证了该模型的正确性。结果表明,应用该模型可以使堆积体边坡稳定性评价更全面,更科学合理,更符合公路边坡工程实际。该方法简便可行,结论可靠,具有一定的优越性,可为高速公路边坡养护决策提供有益参考。     

某水电站左坝肩上方堆积体成因机制分析及稳定性评价

针对国内西南水电工程建设中经常遇到的堆积体边坡问题,结合现场调查在地表看到的地质现象,以及钻孔岩芯资料,在分析区域地质环境、降雨等条件的基础上,对堆积体边坡的稳定性进行了宏观定性评价。在地质分析的基础上,指出该堆积体具有多期次复合成因的特征,是怒江峡谷岸坡演化的典型模式之一,并进一步提出了该堆积体成因机制的内外动力耦合作用模式。由于该堆积体边坡特殊的空间结构特征和其处于重要工程部位的特点,采用有限差分强度折减法对边坡在天然状态、暴雨、地震等工况下的稳定性进行了分析评价,为工程建设的顺利进行和暴雨等工况下可能的局部加固处理提供合理的依据,并为流域内类似成因和结构的堆积体边坡稳定性评价提供参考     

降雨和库水联合作用下边坡稳定性变化规律

降雨与库水位骤降是影响边坡稳定性的重要因素。为研究不同类型降雨(平均型,前峰型,中峰型,后峰型)联合库水位骤降情况下某自拟边坡渗流特性以及稳定性的变化规律,利用Geostudio软件对不同类型降雨联合库水位骤降工况下的边坡渗流特性以及稳定性的变化规律进行了数值模拟,结果表明:库水位下降过程中孔压变化有一个"响应延迟"现象,且随着距离库岸距离的变大越来越明显;库水位下降速率越大,最小稳定系数出现的时间越早,最小稳定系数越小;在静库水位作用下不同类型降雨影响了最大孔压峰值的出现时间,前峰型最小稳定系数最大,后峰型最小稳定系数最小;不同时段降雨改变了孔压瞬时变化规律;平均型降雨,前峰型降雨,中峰型降雨最小稳定系数随着降雨发生时间的延后而越小,而后峰型降雨最小稳定系数出现在库水位下降过程中(10～20 d),且后峰型降雨容易导致边坡失稳。研究成果为不同类型降雨联合库水位骤降工况下边坡渗透稳定性规律提供了一个直观的认识。     

四川甘孜孟底水电站库区坝前堆积体稳定性数值分析

孟底沟沟口右岸堆积体体积高达1500×104m3,其稳定性直接关系到下游孟底电站的建设和运营。研究该堆积体在库水位变化影响下的潜在破坏模式及评价其稳定性对防治工作具有重要的指导意义。本文针对水库蓄水对该堆积体稳定性的影响,在工程地质勘察的基础上,分别采用三维有限差分数值模拟对其稳定性进行了详细的定性分析,并结合二维数值模拟对两条典型剖面的稳定性做出了定量评价。研究结果表明:(1)初始水位时,天然工况下该堆积体基本处于稳定状态;(2)蓄水后稳定性明显恶化,尤其在暴雨的影响下,堆积体极可能沿着基覆界面出现蠕滑变形,引起堆积体发生叠瓦状的后退式破坏。     

含水砂层对堆积体稳定性的影响研究

受复杂地质环境的影响,我国西南岷江上游沿岸普遍发育一种前缘多分布有一层或多层具一定厚度含水砂层的特殊堆积体。大量工程实践表明,工程开挖的扰动可导致砂层出现明显侧向变形,进而导致整个堆积体的失稳破坏。本文采用数值计算的方法,结合某典型堆积体对开挖条件下砂层影响其整体稳定性的作用机理进行了较为深入的分析和探讨。     

水库蓄水过程中堆积体边坡瞬态稳定性分析

由现场试验结合Fredlund和Xing方法确定了堆积体的非饱和渗透性函数分布曲线。根据概化的地质模型,建立了非饱和渗流分析的有限元模型,模拟得到蓄水过程中不同时刻坡体中孔隙水压力的分布。把暂态孔隙水压力的分布和非饱和土强度理论应用到普遍极限平衡法（GLE）中,进行了库水上升过程中边坡瞬态稳定性分析。结果表明,库水上升过程中,坡体整体稳定性是下降的,而在受库水变动影响的局部区域,其稳定性系数随着库水位的上升表现出先减小后增大的趋势,即存在一个危险水位,在一定条件下,可能会诱发坡体下部局部区域失稳。     

降雨作用下堆积层滑坡的模型试验研究

通过模型试验,研究不同材料堆积体在降雨作用下的滑坡机理。模型试验中,针对凹形堆积体边坡进行了不同堆积材料的试验。试验结果分别记录了黏性土、砂土以及碎石土边坡随降雨时效的坡面变形特征、边坡内部孔隙水压力变化特征,并对监测结果进行了分析。试验结果表明:孔压的变化规律与坡面变形规律具有一致性,降雨通过影响边坡内部孔隙水压力的变化来影响边坡的稳定性。同时,拟合了降雨量与边坡位移的关系,并对比了不同堆积材料对边坡稳定性的影响。     

蓄水后库岸堆积体边坡变形特征及其稳定性分析

水库蓄水极易诱发库区地质灾害,所以研究水库库岸堆积体边坡在蓄水前后的变形特征及其稳定性具有重要意义。本文基于现场详细的工程地质勘察资料和监测资料,分析了堆积体边坡的结构特征和变形特征;在此基础上,对堆积体的形成和变形机制进行了探讨;最后,采用离散元数值计算方法,对堆积体边坡在蓄水前后的稳定性进行了计算分析。研究结果表明：堆积体形成于古滑坡,水库在短时间（两个月）内大幅度抬高水位近40.00 m,从而激活了古滑坡,导致变形的产生;排水洞和排水孔的施工有效降低了坡体内地下水位,有效减缓了变形的发展,部分测点变形有收敛趋势,但仍需进一步观测。     

洪水浸泡和水位骤降情况下黄河下游堤防堤岸稳定性分析

水库库岸边坡稳定在水位骤降工况下的研究目前已比较成熟,但对黄河下游堤防在水位骤降工况下的堤坡稳定状态却研究甚少。通过选取黄河下游标准化堤防某段堤岸边坡为研究对象,建立有限元渗流模型,提出黄河下游堤防的水位骤降速度标准,同时分析了在水位骤降速度为2、4、5 m/d时的坡内浸润线变化、堤岸稳定性变化,以及在水位骤降组合洪水浸泡最不利工况下的堤岸稳定状态。通过分析,给出水位下降情况、水位下降组合浸泡情况下的堤岸稳定状态图,并从图中可以查出在某一水位下降速度、洪水水位降至某一高程处的堤岸稳定状态,为工程人员在堤防建设中运用和推广提供了便利。     

非饱和地震滑坡堆积体降雨破坏水-力耦合行为的试验研究

降雨滑坡的水-力耦合过程和机理研究是开展准确预测预报的基础和前提。本研究选取典型滑坡模型,采用足尺人工降雨模型试验模拟了典型砾石土滑坡堆积体破坏过程,并采用Brooks-Corey(BC)和van Genuchten(VG)模型分别建立了降雨入渗吸湿过程的土-水特征曲线,再通过一维非饱和无限边坡稳定性分析模型对滑坡开展应力状态和稳定性分析。研究揭示了斜坡破坏过程是优先流和基质流的双渗流场共同作用的结果,而VG模型适用于吸湿条件下宽级配砾石土优先流的土-水特征曲线的重构;稳定性计算和试验过程的对比分析表明试验中斜坡的变形破坏过程中观测到的含水量、基质吸力和地表倾斜角度的变化过程与计算的吸力应力、稳定系数的演进过程有显著的对应关系。通过试验还揭示了非饱和滑坡堆积体渗流潜蚀现象,定量分析了细颗粒迁移程度。本研究基于物理模型试验,揭示了降雨激发条件下滑坡堆积体形成优先流作用的土-水特征曲线和变形破坏的水力耦合过程,可为地震滑坡堆积体非饱和失稳的预测预警提供参考和基础。     

非饱和地震滑坡堆积体降雨破坏水-力耦合行为的试验研究

降雨滑坡的水-力耦合过程和机理研究是开展准确预测预报的基础和前提。本研究选取典型滑坡模型,采用足尺人工降雨模型试验模拟了典型砾石土滑坡堆积体破坏过程,并采用Brooks-Corey(BC)和van Genuchten(VG)模型分别建立了降雨入渗吸湿过程的土-水特征曲线,再通过一维非饱和无限边坡稳定性分析模型对滑坡开展应力状态和稳定性分析。研究揭示了斜坡破坏过程是优先流和基质流的双渗流场共同作用的结果,而VG模型适用于吸湿条件下宽级配砾石土优先流的土-水特征曲线的重构;稳定性计算和试验过程的对比分析表明试验中斜坡的变形破坏过程中观测到的含水量、基质吸力和地表倾斜角度的变化过程与计算的吸力应力、稳定系数的演进过程有显著的对应关系。通过试验还揭示了非饱和滑坡堆积体渗流潜蚀现象,定量分析了细颗粒迁移程度。本研究基于物理模型试验,揭示了降雨激发条件下滑坡堆积体形成优先流作用的土-水特征曲线和变形破坏的水力耦合过程,可为地震滑坡堆积体非饱和失稳的预测预警提供参考和基础。     

黄土丘陵区堆积体边坡对上方来水的侵蚀响应

为探明上方来水类型对工程堆积体高陡边坡下部冲刷侵蚀的定量影响,以神府高速公路沿线典型工程堆积体陡坡坡面(36°)为例,设计4种上方来水类型,通过野外放水冲刷试验分析了不同上方来水类型下堆积体坡面的径流侵蚀输沙过程.结果表明:①上方来水类型对堆积体坡面下部的产流影响较小,却干扰了坡面侵蚀产沙过程,造成土壤流失量增加;②径流深、单宽径流侵蚀力和水流功率均可以较好地预测堆积体边坡下部输沙模数的变化;③单宽径流侵蚀功率可以作为表征坡面尺度次径流事件中径流侵蚀力变化的指标.研究结果可为工程堆积体土壤侵蚀强度评价、侵蚀模型建立及新增水土流失防治提供参考.     

基于尖点突变模型饱水边坡稳定性分析

为分析不同饱水条件下露天矿坑边坡稳定性,基于尖点突变理论,考虑矿坑水位变化对滑坡面岩体的劣化作用,构建饱水条件下边坡稳定性分析尖点突变模型。结果表明:不同饱水条件下对边坡岩石力学性质产生损伤,损伤演化方程符合负指数变化规律,并根据弱化规律建立非线性饱水弱化函数;对饱水滑面介质建立本构方程,引入饱水弱化函数,构建不同饱水条件下边坡稳定性分析尖点突变模型;根据尖点突变模型判别式得到,饱水作用对岩石损伤越大,判别值逐渐趋于0,边坡状态由稳定向失稳方向转变。研究成果可为边坡体内部含有的地质构造,如软弱结构等,以及受水位影响的库岸边坡稳定性分析提供有益思路。