滑坡涌浪影响因素研究

滑坡涌浪问题是近水滑坡灾害链上的一个重要的研究内容,长期以来一直是滑坡界、水电工程领域研究的难点和热点。特别是一些灾难性的滑坡涌浪事故的发生,使人们越来越认识到涌浪作为近水岸滑坡灾害链上的一个重要派生灾害。本文运用耦合的欧拉与拉格朗日(CEL)算法采用多种正交数值试验的方法研究了滑坡体形状、滑坡体前缘形态、滑坡体体积、滑面摩擦角及水面宽度等对滑坡涌浪的影响。通过研究发现:对于同体积的滑体而言,楔形体的滑体形成的涌浪最大,且楔形体的前缘角度越大形成的涌浪高度越高,这种影响在近场范围内影响更为显著; 滑坡体的体积对涌浪高度影响较大,随着体积的增加浪高呈现明显的增加趋势; 在相同条件下,滑面的摩擦系数越大所形成的涌浪高度越小; 由于受到阻挡作用,随着水面宽度的减小,涌浪高度呈现增高的趋势,尤其是涌浪爬坡高度有明显的增加。     

某水电站库区滑坡滑速涌浪计算

对雅砻江流域某拟建电站库区边坡失稳后的滑速和涌浪高度进行计算。计算滑速采用潘家铮条分法,涌浪高度计算同时采用水科院经验公式法和潘家铮法两种方法。综合两种方法的计算结果获得库坝处滑坡产生的涌浪高度为0.41~0.88m,对拟建工程影响较小。此计算分析方法对类似工程具有借鉴意义。     

库岸滑坡涌浪经验估算方法对比分析

分别介绍了3种常用的库岸滑坡涌浪经验估算方法--美国土木工程学会推荐方法、潘家铮方法和水科院经验公式法。针对乐昌峡水库鹅公带古滑坡体滑坡涌浪预测问题,采用3种常用经验估算方法,并构建几何比尺1:150的物理模型,对设计洪水位和正常蓄水位条件下滑坡体不同滑速所产生的涌浪进行计算和测试。通过滑坡入水点对岸山坡涌浪爬高、坝前涌浪爬高和B3测点涌浪高度结果的对比分析,发现3种常用经验估算法计算结果差异较大,其中潘家铮方法与模型试验结果最为接近。通过对计算结果差异的进一步分析,推荐在采用经验估算法进行库岸滑坡涌浪预测时选择潘家铮方法,此外,还解释了物理模型试验中所出现的一些现象,可供库岸滑坡涌浪预测参考。     

基于离心机模型试验的甘肃江顶崖古滑坡复活机理研究

位于白龙江断裂带的甘肃舟曲江顶崖古滑坡规模巨大,受断裂活动、降雨入渗与河流侵蚀和人类工程活动等因素影响,多次发生复活-堵塞白龙江灾害事件,造成极大危害。为研究江顶崖古滑坡的复活机理,本文在野外地质调查的基础上,重点开展了滑体在含水率为10%、15%和20%条件下的离心机模型试验。研究表明:在滑体含水率为10%情况下,试验结束后仅在坡体中后部产生少量裂缝,但滑坡体整体还处于稳定状态; 而在滑体含水率为15%和20%情况下,滑坡均发生了破坏,在滑体含水率分别为15%、20%情况下坡体失稳所需离心加速度分别为100g和50g。试验测试分析表明,江顶崖古滑坡为推移式滑坡,其变形先从坡体中后部开始,坡体中后部产生裂缝,随后裂缝逐渐向前缘扩展,最终裂缝贯通造成滑坡滑动破坏。滑坡体的变形过程主要分为3个阶段: ①变形启动阶段(裂缝开始形成阶段); ②变形加速阶段(裂缝加速发展阶段); ③失稳阶段。通过离心模拟试验,结合野外调查分析,认为江顶崖古滑坡复活的因素主要受降雨和孔隙水压力的影响,是受前缘河流侵蚀牵引、降雨入渗造成滑坡中后部推移的耦合滑动。     

基于SPH-DEM流-固耦合算法的滑坡涌浪模拟

采用光滑粒子流体动力学(SPH)方法和离散单元法(DEM),并基于达西渗透试验原理,提出一种SPH-DEM耦合算法用于处理宏观尺度下离散体与流体之间的相互作用问题,并基于该流-固耦合方法采用FORTRAN语言建立滑坡涌浪数学模型。模拟了块体滑坡问题,并与试验数据进行对比以验证该耦合方法的有效性。模拟分析了离散体滑坡产生涌浪以及涌浪传播的过程,分析比较了数值模拟得到的最大涌浪高度与经验公式结果间的关系。研究表明:采用该耦合方法模拟水下块体滑坡问题得到的结果与试验数据吻合良好;模拟离散体滑坡涌浪问题时,较清晰地反映了滑坡体对水的排挤到涌浪的产生过程、水在滑坡体中的渗透过程和滑坡体与水耦合作用发生变形的过程;不同公式分析方法得到的最大涌浪高度之间均有一定差别,算例中滑坡体受重力作用沿倾斜坡面滑动入水过程更接近于潘家铮法的垂直运动模式,因此,模拟结果与之最为接近。     

散粒体滑坡涌浪运动特征与能量转化规律研究

滑坡涌浪灾害造成的伤亡和损失一般远超滑坡灾害本身,已引起广泛关注。针对该类灾害的预测评价一直是研究的难点,精细刻画滑坡涌浪运动特征和能量转化规律是解决问题的关键和前提。因此,以天然碎石模拟散粒体滑坡,建立缩尺的矩形水槽滑坡涌浪三维物理试验模型,研究滑坡体积、速度和水深对堆积体形态和涌浪特征的影响以及滑体与水体能量转化规律。研究结论包括：（1）滑体通过冲击、挤压和抬升水体形成涌浪的特征受滑体规模和形态影响显著;厚度大且速度快的滑体趋向产生非线性过渡波,厚度小且速度低的滑体一般产生非线性震荡波;（2）基于试验提出的体积效应和速度效应揭示了一定水深的涌浪规模与滑坡体积和速度呈正相关规律,水深效应则解释了一定波能的涌浪在波形和速度上的分布差异,结果表明浅水比深水工况涌浪高度平均高出67%、波速平均高出51.17%;(3)基于试验的数值反演总结了滑体势能与波能转化率为1.00%～3.07%,由于三维试验中滑体与水体在水平和环向的扩散造成更多能量耗散,相较二维试验转化率较低。通过探讨散粒体滑坡运动过程和首浪产生、传播及爬高特征,揭示滑体-水体能量转化基本规律,研究成果对滑坡涌浪防灾减灾工作具有一定...     

滑坡联动在滑坡及滑坡群中作用分析——以千将坪滑坡为例

受2003年7月13日千将坪滑坡的影响,位于其北东侧牵引区的千将坪东滑坡大范围出现了因拉张和剪切作用形成的裂隙。本文研究了因滑坡联动作用而形成的牵引区特征,对千将坪滑坡发生时在千将坪东滑坡体上所产生的裂隙形成作用方式进行了研究,并分析了千将坪滑坡体不同部位在滑坡滑动过程中的相互牵引与影响方式。通过研究分析,将滑坡滑动时的牵引方式简单分为以拉张卸荷为主和以边界剪切为主的两种模式,并以这两种牵引模式来分析白果树滑坡群中各个滑坡之间的相互制约关系,拟通过从滑坡联动作用阐述千将坪滑坡以东白果树滑坡群的整体稳定及局部失稳对滑坡群整体稳定性的影响。     

四川省盐源玻璃村特大型玄武岩古滑坡复活机制

受前期14 d持续累计350.6 mm降雨影响,2018年7月19日盐源玻璃村一巨型玄武岩古滑坡体发生大规模复活,复活体积为1 390×104 m3,损坏房屋186间,造成重大经济损失。基于现场调查、无人机航测、钻探揭露、物理力学试验及数值模拟分析,在查明滑坡体地质结构、失稳特征基础上,对其影响因素及复活机制进行了探讨。研究结果表明,破碎岩土体及地形地貌是滑坡复活的孕灾基础,持续降雨及其引起的地下水位升高是滑坡复活的诱发因素。复活滑坡可分为主滑区和侧滑区两种破坏模式不同的区域。降雨作用下滑坡体内渗流场明显变化,孔隙水压力增大,导致7月13日古滑坡体开始发生变形,稳定性系数逐渐降低。受微地貌约束,主滑区具有多级、多次失稳,渐进破坏的特点。侧滑区斜坡前缘临空条件受坡脚主滑坡控制,在主滑坡运动过程中,侧滑区坡体位移量、最大剪切应变增量逐渐增大,塑性区扩展,破坏过程表现出与主滑坡一定的关联性和滞后性。分析表明,受地下水长期影响,滑带土体强度逐渐削弱,降雨导致坡体渗流作用加剧,抗剪强度降低,从而诱发滑坡复活。     

滑坡涌浪的二维有限元分析

应用二维非稳定流方程，导出滑坡涌浪的二维有了发 元模型：编写了相应的计算程序，预测了某水库边坡失稳产生的涌浪首波高度。     

滑坡速度预测的计算方法探讨

滑坡速度预测一直是一个比较复杂的问题。采用潘家铮提出的基于垂直条分的滑速计算方法求解条块的运动速度,并以三峡库区某滑坡为实例,对其滑动加速度及速度进行分析。同时,采用不连续变形分析方法（DDA）对滑坡体的滑动全过程进行了模拟,二者对滑速发展趋势的预测基本吻合, 而且DDA模拟较全面地反映了滑坡运动在时间和空间的发展变化特征,清楚地再现了滑坡发生、发展、失稳的全过程,可作为预测滑坡滑速的有效分析方法。     

三峡水库库岸滑坡涌浪物理模型试验

三峡水库自2003年开始蓄水以来, 库岸滑坡变形明显加剧, 滑坡变形不仅造成建筑物破坏, 高速滑坡滑入水库还会产生很大的涌浪, 其潜在的危害性远远超过滑坡本身.2003年7月13日发生在三峡库区的千将坪滑坡就是由水库蓄水诱发所致, 滑坡最高涌浪达到39 m, 在水库传播达30 km之远, 涌浪造成了人员伤亡与财产损失.为了更好地研究水库滑坡涌浪特征和传播规律, 以三峡库区重大科研项目为依托, 采用室内大型物理模拟实验手段, 对三峡库区滑坡涌浪开展了深入研究.通过对三峡库区已经开展勘探的潜在滑坡的地质资料进行统计分析, 按照正交试验设计方法, 制定了包含滑坡规模、入水速度、滑动面倾角、水深、岸坡坡角等综合影响因素的试验方案, 以三峡库区白水河滑坡上下游河道为原型, 建立了1∶200比例尺的河道物理模型, 采用试验控制系统、试验量测系统开展了滑坡涌浪三维物理模型试验.通过细致的物理模型实验, 得到了不同试验条件下的三峡库区滑坡涌浪物理模型实验观测数据.分析滑坡涌浪形态变化, 明确了滑坡最大首浪的含义.在此基础上, 以国内外经典的Noda和潘家铮提出的滑坡涌浪公式为基础, 基于试验量测数据, 提出了三峡库区滑坡涌浪计算公式.最后以三峡库区正在变形的白水河滑坡为例进行了滑坡涌浪预测研究, 预测了滑坡最大首浪高度和沿水库传播的涌浪衰减规律.      

基于离散单元法的滑坡堆积及其涌浪计算

采用离散单元法对水库库岸边坡的动态破坏过程进行了研究,给出了计算流程并开发了相应的软件。介绍了离散单元法的基本原理,分析了常用的计算滑坡速度方法的不足及用离散单元法的优势,基于离散单元法提供的块体运动信息并结合波动方程模拟了滑坡体滑入水库时所激起的涌浪。此外,采用离散单元法研究了滑坡的堆积形状。通过算例验证了方法的可行性与程序的正确性。算例结果表明：块体在坡面上运动时,用离散单元法计算得到的块体的速度和能量法与潘家铮法一致,且更方便、更高效;由于涌浪的叠加,多个块体所激起的涌浪高度比单个块体的涌浪高一些,这表明在进行涌浪分析时,考虑多块体的涌浪叠加效应是至关重要的,滑坡的堆积形状为滑坡的灾害评估提供了依据。通过自行开发的离散单元法软件模拟了块体的滑动和涌浪的产生及其传播过程,其模拟结果为研究边坡的滑动破坏的启动、破坏过程及滑坡的风险评价提供了新的思路。     

大渡河新华古滑坡体成因机制及稳定性研究

新华古滑坡体位于拟建水电站坝址线上游12km处,体积巨大,水库设计蓄水高程在滑体剪出口之上,且该区属高烈度区,滑体一旦失稳,可能造成涌浪、甚至堵江和堰塞溃坝,影响严重。目前,古滑体有拉裂缝等变形迹象,属滑移拉裂性质,且古滑坡变形属重力蠕滑性质。稳定性评价结果表明,在天然、暴雨、蓄水及水位骤降等工况下,滑体均处于基本稳定状态。而在考虑地震时,其稳定性迅速降低,滑体有可能整体失稳。     

三峡库岸滑坡变形特征及影响因素分析

三峡库区涉水滑坡主要影响因素是水位和降雨量,也是库区滑坡体失稳的主要影响因素和诱发因素。库区每年重复着水位升降不利于滑坡的稳定,而降雨特别是大强度的降雨也诱发产生滑坡。当水位波动遇到降雨,出现工况叠加,滑坡将加剧。因此,有必要对影响滑坡变形的主导因素进行了解分析。2016年6月三峡库区全面展开了自动化监测,使得数据统计方便可靠。本文采用滑坡变形速率、降雨量、库水位变化、最大水位变化速率、淹没程度,运用灰色关联度分析法对涉水滑坡进行了计算分析。水位下降阶段,文中土质滑坡变形受库水位影响最大。水位上升阶段,该土质滑坡上部变形受降雨影响最大,下部受水位影响最大。文中岩质滑坡总是受库水位影响最大。     

基于离心模型试验的库岸滑坡变形特征研究

三峡库区蓄水后，大量库岸滑坡发生复活变形，为研究滑坡随库水位升降的变形特征和机制，以库区典型直线形滑面形态滑坡为地质原型，概化设计了大尺度离心模型试验，通过模拟两个水位升降过程，布设高速相机和传感器，获取了滑坡变形演化全过程高清影像、孔压和土压?时间变化曲线，可得以下研究结果：在水位首次下降时，孔压和土压逐渐减小，当下降15 min后滑坡发生整体蠕滑变形，首先是前部产生横向张拉裂缝，中后部则是以竖直位移为主的蠕滑压密变形过程，水位停止下降2 min后变形停止，表明变形对库水位变化具有一定滞后性；当水位再次下降时，前部沿原破裂面再次下滑并失稳，中后部则无变形，变形演化具有典型牵引式特征。在库水首次入渗滑坡时，坡体孔隙水压力对库水位升降具有明显的滞后性，而在下一次水位升降过程中，这种滞后性明显减弱。该类滑坡受水位下降的动水压力效应影响较大，在滑坡变形过程中，中后部滑体变形在竖直方向的蠕滑压密行为使得中后部稳定性有所提高，因此，在后期蓄水过程中不再发生变形，试验现象与实际库岸滑坡吻合。试验揭示了三峡库区该类滑坡在水位升降条件下的变形破坏模式及长期演化趋势，为库区地灾防治提供了参考依据。     

水库蓄水对库岸滑坡的影响研究

水库蓄水将显著改变库岸的水文地质条件,进而影响滑坡的稳定状态。以鄂西南某水库为例,阐述了库水位对滑坡稳定性影响的一般规律,并采用剩余推力法计算分析了滑带土抗剪参数、库水位变化和地下水疏干系数对库岸滑坡的影响。在此基础上,对蓄水后库岸滑坡的变形模式进行了模拟分析。研究表明,水库蓄水不仅使滑坡稳定性发生变化,滑坡的变形模式也将由推移式转变为牵引式。     

水库滑坡涌浪传播有限元数值模拟

库岸滑坡涌浪危害巨大,正确预测库区可能的滑坡涌浪非常重要,是工程可行性论证的重要内容之一。将浅水控制方程应用于滑坡涌浪数值模拟,控制方程采用简便且具有较高精度的两步Taylor-Galerkin方法进行求解。通过算例对数值模型的应用进行验证,结果表明,涌浪产生后将以入水点为源点迅速向四周推进并不断衰减,且随传播距离的增加浪高降幅逐渐减小。计算的涌浪高度及水位变化规律与实测资料吻合得很好,并将滑坡涌浪的沿程传播过程可视化。研究结果表明,文中方法模拟滑坡涌浪传播是有效可行的,可用于滑坡涌浪灾害的预测和防治。     

李家峡水电站坝前水库滑坡蓄水前后稳定性预测

基于位移监测、数值计算、室内和现场试验等成果,从动力学角度开展了李家峡坝前水库滑坡稳定性预测的系统研究,获得了其滑带土的蠕变特性及水库滑坡的蠕滑机制,提出滑面剪应力比和滑带土黏滞系数的增减是决定滑坡能否从蠕滑转入剧滑的内在条件;通过模拟水库运行环境,完成了代表性滑块的现场促滑试验,研究表明:该类试验既是论证滑坡蠕滑机制的可靠方法,也是水库滑坡增稳治理的有效手段之一.     

金沙江干流水电工程区岸坡失稳危险性预测及防治对策

笔者通过调查研究和综合分析金沙江干流水电工程区岸坡地质背景和岩体力学环境条件，定性分析与定量评价相结合，采用与三峡工程库区岸坡失稳危险性评价相类比的方法，针对崩滑体失稳按总体积的1／8和1／11入江方量进行了计算和按美国土木工程学会涌浪图解计算法计算了入水点及在向家坝坝址、溪洛渡坝址和邻近城镇的涌浪高度，并围绕大坝施工安全、库区周边城镇安全，水库运营安全等方面对岸坡失稳的危险性进行了评价预测，提出了岸坡失稳的防治对策。评价结果表明，向家坝库区和溪洛渡库区土质岸坡坍塌及崩滑体入江和涌浪不会影响水库的正常运行及长期效益。