基于圆弧型滑面搜索的松散堆积体边坡坍岸宽度预测方程

西南某龙头水库自2006年底蓄水后,库区部分松散堆积体发生16处规模不等的坍滑变形,严重影响了坡体上居民的生命财产安全及环湖公路的正常运行。本文在现场地质调查、勘探及试验成果尤其是查明不同蓄水位下导致的坍岸边界基础上,对不同成因、不同粒度成分组成的堆积层边坡系统按圆弧型潜在滑面进行了坍岸预测分析,得出了不同土质类型、地形坡度以及不同蓄水位条件下的塌岸宽度。以此为基础,对坍岸宽度与土质类型(具体为内聚力C和内摩擦角φ)、地形坡度α、蓄水位与剪出口之间的高差Δh以及坡体内地下水动水压力等表征指标进行了综合相关分析,初步得出了不同条件控制下以粗碎屑土为特点的松散堆积体坍岸宽度(B)的预测方程。     

三峡水库塌岸影响因素的物理模拟研究

水库蓄水后库岸边坡失稳破坏是一个复杂的过程,其塌岸模式及塌岸规模往往受多种因素的影响。文章在对三峡库区典型塌岸段地质条件调查研究的基础上,利用物理模拟手段,系统地研究了水库岸坡土体材料、岸坡坡角、库水位、降雨强度对岸坡流失量的影响。研究结果表明,三峡水库存在冲磨蚀型及滑移型两种主要的塌岸模式。岸坡土体流失量与岸坡坡角、岸坡物质组成、降雨强度等成正相关关系,且各因素对流失量的影响程度不同,岸坡物质组成及岸坡坡角是主要影响因素。各因素对岸坡流失量的影响还存在临界值,超过此临界值时,该因素对塌岸的影响将变得非常明显。由于物理模拟经历的时间较短,试验所得规律仅适用于水库蓄水后一定时期内塌岸的研究。     

库水位等速上升中均质库岸塌岸现象及浸润线试验研究

为了研究库水位等速上升过程中均质水库岸坡的塌岸现象及岸坡内浸润线的变化特点,以取自三峡库区的含黏粒粉砂为主要试验土料,设计了3个不同结构的均质岸坡模型,对每个模型进行了4种不同速率的水位上升试验。试验结果表明,库水位上升速率越大,均质水库岸坡的塌岸现象越易发生;在库水位上升过程中,库水和地下水与岸坡土体的相互作用同时存在对岸坡稳定有利和不利的因素,其中地下水浸没区的毛细力消失是引起塌岸的关键因素;试验测得浸润线与理论计算结果的比较分析表明,浸润线的理论计算方法可能过高地估计浸润线的位置。     

三峡库区175米试验性蓄水期间塌岸调查分析

为掌握三峡库区高水位蓄水及水库试运行期间塌岸情况,在175米试验性蓄水期间(2008年10月和2012年12月)对三峡库区长江干流进行了2次塌岸调查,分别发现塌岸87处和88处,塌岸长度占干流岸坡总长度的0.62%,主要分布在秭归至巫山段。库区塌岸可归纳为4种单体形态和3种常见组合特征。塌岸发生模式上有独发式和群发式2种,塌岸发展模式有后退式、侧向发展式、邻近新增式和组合式等4种。库区塌岸主要受地层岩性及地形坡度控制,地形坡度30°以上、伸入河流的土质岸坡是塌岸易发区域。调查与分析得出,175米高水位试验性蓄水期间,三峡库区塌岸发育不多,且危害性较小。总体上,库区塌岸形势较为乐观,库岸防护工程取得了明显成效。     

庆阳黄土区芡子沟水库蓄水前后的塌岸评价

芡子沟水库工程位于鄂尔多斯盆地南部的陇东黄土塬区,属董志塬的东北部边缘。地貌属黄土塬及塬边残塬梁峁沟壑区。工程区内总体以黄土塬为主,黄土塬面平坦开阔,塬边沟壑纵横,地形破碎,黄土残塬之间多为梁、峁、崾岘等地貌形态。根据地貌的成因类型及形态特征分为黄土塬区、残塬梁峁沟壑区及河谷区等地貌单元,本水库修建于残塬沟壑区。芡子沟黄土水库蓄水2 a后,对蓄水前后的库岸塌岸进行了对比分析研究,总结确定出可靠的黄土地区水库塌岸计算参数,Q2离石黄土水上稳定坡角72°～87°,水下稳定坡角23°～33°;(Q_4)滑坡重力堆积体及坡积岸坡水上稳定坡角60°～85°,水下稳定坡角19°～25°。地形地貌、地层岩性对塌岸的发展起着决定性作用。     

苗尾水电站赵子坪岸坡变形失稳的地下水动力作用分析

库水位变动是诱发库岸边坡变形失稳的主要因素。为探究库水位变动下倾倒变形岩体破坏后形成的堆积体斜坡的地下水动力作用,以云南澜沧江的苗尾水电站赵子坪滑坡为研究对象,通过现场地质调查和勘探确定了滑坡形态和坡体结构特征;再结合监测数据深入分析了滑坡在地下水动力作用下的变形失稳机制,并基于非饱和土力学理论和有限元法对其失稳机制进行进一步验证。结果显示:赵子坪岸坡为原始倾倒岩体变形破坏后上部强倾倒岩体沿着折断面发生滑动而形成的堆积体斜坡,内部呈层状堆积的片石表明其还保留了部分倾倒岩体的结构特征。水库蓄水后,由于松散的倾倒堆积体为库水渗入坡体创造了良好的条件,地下水位随库水位升高而快速升高,导致孔隙水压力增大而滑坡阻滑段有效应力减小,从而造成稳定性降低,滑坡易沿着由倾倒折断面演化而成的基覆界面发生滑动破坏。     

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。     

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理,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,孔压和土压变化时间曲线,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,水位停止下降两分钟后变形停止,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。     

干湿循环作用下岸坡消落带土体抗剪强度劣化规律及其对岸坡稳定性影响研究

三峡水库蓄水运行之后,库水位每年都在145 m的防洪水位和175 m的蓄水发电水位之间或缓慢或快速地升降变化,岸坡消落带区域岩土体长期处于干湿循环状态,其力学参数的劣化规律将直接影响岸坡的变形稳定。基于此,设计并进行了典型岸坡消落带土体的干湿循环作用试验。结果表明:(1)在干湿循环作用过程中,土体抗剪强度参数劣化幅度非常明显,其中,前4次干湿循环作用导致的抗剪强度参数劣化幅度占总劣化度的75%左右,4次干湿循环作用之后,劣化趋势逐渐趋于平缓;(2)在干湿循环作用下,土样内部的微观裂纹、裂隙反复张开闭合,逐渐发育、汇集,土样由密实状态逐渐变为内部裂纹发育的松散状态,土样内部的损伤是导致其抗剪强度参数逐渐劣化的根本原因;(3)考虑干湿循环作用下消落带土体参数劣化时,岸坡消落带区域局部安全系数劣化趋势明显,总体趋势与消落带土体抗剪强度参数劣化规律一致,而且岸坡消落带区域附近的局部滑动迹象明显,这与现场踏勘所见到的该区域明显发育的裂缝、下挫现象是一致的。研究成果对库水作用下岸坡的长期变形稳定评价具有较大的参考意义,相关分析方法也可以为类似试验提供参考。     

地下水与开挖作用下堆积层滑坡体滑动机制分析

川东红层地区修建的巴中达州万州高速公路在穿越第四系堆积层时,堆积层滑坡灾害频繁发生,这类滑坡滑动面为平缓的岩土界面。地下水渗流分布影响下的坡体非饱和强度特征和开挖卸荷是引发这类滑坡灾害的主要因素。在室内非饱和直剪试验提取土体力学参数基础上,结合非饱和土渗流分析软件和岩土应力变形分析软件对滑坡机制进行深入分析。分析表明:地下水的渗流分布孕育了岩土界面附近的滑带土,为边坡的滑动失稳提供潜在可能性。堆积层渗流场特征决定着坡体基质吸力的分布,基质吸力的分布特征导致了堆积层土体由顶部往底部的非饱和抗剪强度的逐层弱化,最终形成沿平缓岩土界面分布的抗剪强度最低的一层软弱土体。在路堑边坡开挖致使的不平衡力影响下,岩土界面附近的软弱土体表现出最为显著的屈服和变形,堆积层坡体中部沿着岩土界面的软弱土体发生剪切蠕滑,滑体后缘出现张拉破坏,形成拉裂缝和拉裂槽,并于滑体前缘发生剪切挤压,随着滑体的蠕滑发展,滑体内地下水逐渐消散并在开挖面处渗出。     

三峡库区塌岸的物理模拟研究

三峡水库正常蓄水以后,涉水岸坡岩土体内部的地下水动力场和应力场都将发生较大的改变,再加上库水位变动、风浪侵蚀以及暴雨等外部营力作用,岸坡稳定性将发生显著变化,并可能导致塌岸的发生。为了研究三峡水库的塌岸模式和成因机理,本文在查明三峡库区塌岸工程地质条件的基础上,采用物理模拟手段,利用正交设计原理,分析研究了塌岸模式及塌岸宽度与岸坡坡角、水位、降雨强度、土质及波浪等影响因素的关系和敏感程度。     

浅谈水库边坡稳定性

随着水库蓄水后水位的变化,其库岸的水文地质环境必然发生改变,水库边坡自然平衡发生破坏,地下水与岩土体之间发生复杂的物理化学作用,从而使库岸边坡有别于其他非水库边坡.从水库边坡的特点出发,对水库边坡的破坏形式、滑坡塌岸的形成机理和预测方法进行了简要的阐述.     

长江三峡库区巴东县王家咀至观音桥段塌岸模式与预测

三峡库区巴东段是岸坡塌岸的高发区,塌岸灾害在很大程度上影响了库区的安全生产生活。通过实际调查,选取深厚松散堆积层浅表部滑移型塌岸、沿基-覆界面滑移型塌岸、基岩崩塌型塌岸、沿结构面滑移型塌岸、冲刷浪坎型塌岸五种多发易发的典型塌岸进行研究,分析发生塌岸的斜坡地质环境条件及其塌岸后的形态特征。运用岸坡结构法与卡丘金法对典型塌岸进行预测,结果显示岸坡结构法更适用于山区水库的塌岸预测。通过实际调查发现,研究区内土质岸坡的稳定坡角在26°左右,该值可为巴东段岸坡塌岸预测与防治工程提供参考。     

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。     

重庆市万州区塌岸模式及影响因素分析

1 引言 三峡水库蓄水后,库岸地质环境条件将发生较大改变,各类松散堆积层及软岩组成的库岸,受库水浸泡、风浪冲击、水流侵蚀以及干湿交替的长期作用,使库岸岩、土体风化加剧,抗剪强度降低,必将不同程度地产生塌岸.     

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。     

金沙江巴塘水电站1#滑坡塌岸影响区详细划分研究

受库岸地层岩性、地质构造和库水位升降等因素影响,水库蓄水过程中经常遇见塌岸类的水库地质问题,影响水库的正常运营和库岸周边居民生产生活。在以往研究中,塌岸范围已经研究较多,但将其详细划分,目前研究尚少,盲目治理、夸大治理,务必会造成不必要的浪费。本文以金沙江某水电站滑坡为例,结合水库塌岸模式、预测方法及分级界定,通过野外调查、室内外试验以及参考其它工程经验,综合分析并研究了塌岸的影响区,并将其详细地划分为待观区和处理区,针对不同的区,做出更加合理、经济的处置方案。     

金沙江巴塘水电站1#滑坡塌岸影响区详细划分研究

受库岸地层岩性、地质构造和库水位升降等因素影响,水库蓄水过程中经常遇见塌岸类的水库地质问题,影响水库的正常运营和库岸周边居民生产生活。在以往研究中,塌岸范围已经研究较多,但将其详细划分,目前研究尚少,盲目治理、夸大治理,务必会造成不必要的浪费。本文以金沙江某水电站滑坡为例,结合水库塌岸模式、预测方法及分级界定,通过野外调查、室内外试验以及参考其它工程经验,综合分析并研究了塌岸的影响区,并将其详细地划分为待观区和处理区,针对不同的区,做出更加合理、经济的处置方案。     

基于变形分区确定某反倾岩质岸坡变形体锁固段

对处于蠕滑阶段的边坡而言,准确确定蠕滑段和锁固段是进行稳定性评价及演化趋势预测的基础和前提。以我国西南山区某水库型岸坡变形体为例,在综合分析岸坡工程地质条件的基础上,通过联合运用野外现场地质调查、地表位移监测、钻孔、平硐、深部位移监测、物探等多种勘察手段,查明了岸坡的结构特征,并分别对岸坡进行地表和深部变形分区。 在此基础上,结合当前稳定性现状,划分出岸坡蠕滑段与锁固段。结果表明:(1)岸坡在河谷下切过程中发生了弯曲倾倒变形,弯曲折断面深度为20～80m;(2)岸坡前部为蠕滑段,中部为锁固段,后部为拉裂段,具备滑移-拉裂-剪断三段式发育特征。研究结果可直接用于该岸坡变形体的稳定性评价,且对于同类型处于蠕滑阶段边坡的勘察手段及综合分析具有一定的借鉴意义。     

含弱透水层岸坡地下水渗流特征的数值分析

库岸滑坡同坡体内地下水渗流场的动态变化具有密切的关系。传统的饱和土渗流分析方法无法正确描述水位升降过程中岸坡内孔压场的动态变化规律。从饱和-非饱和非稳定渗流理论出发,选取典型的岩土体的渗流参数,对含有弱透水夹层的理想层状岸坡进行有限元数值分析,得到水位升降过程中岸坡内孔隙水的渗流规律。同时,也得到了坡体内基质吸力和体积含水率随库水位升降变化的历时曲线。分析表明,岩土体的饱和渗透系数、土水特征曲线以及坡体的结构特征等共同决定了水位升降过程中岸坡内孔隙水压力和浸润线的分布。模拟结果可为库岸尤其是含弱透水层边坡的稳定性评价及岸坡的排水加固提供参考依据。