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。     

某水电站近坝堆积体形成演化机制及稳定性研究

研究的堆积体位于怒江下游某拟建水电站坝址附近,其稳定与否对水电站施工及运营均影响重大,因此有必要对其稳定性进行分析评价。通过对该堆积体基本地质条件与特征的调查分析,对其形成机制进行了阐释,并对其整体和局部稳定性作了定量计算,为工程提供可靠的指导依据。     

某近坝库岸堆积体形成机制及稳定性分析

研究表明,近坝堆积体的稳定性对水库的施工和运营影响重大。本文研究的堆积体位于云南某拟建水电站坝址附近,其稳定与否将直接关系到坝址与厂房安全,因此有必要对其稳定性进行分析评价。通过对该堆积体基本地质条件与特征的调查分析,对其形成机制进行了分析,并对其稳定性作了定性和定量评价,为坝址选择、厂房设计、施工等提供了可靠依据。     

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。     

某水电站坝前堆积体稳定性的三维数值模拟分析

某水电站坝前堆积体边坡的稳定性关系到该大坝的建设与运营。野外工作发现,它是深切冲沟型崩塌式堆积体,由下伏基岩和松散的堆积物组成。在1 360~1 450 m高程之间堆积体有一个较为明显的收口转向特征,这有利于增加其稳定性。在野外工作的基础上,采用目前较为通用的两种三维有限元软件(3D-Sigma和3D-Flac)对其稳定性进行数值模拟研究。结果表明：（1）堆积体的应力场主要表现为以自重应力场为主,其应力分布主要受岩性控制;（2）堆积体的潜在滑动面为堆积体与其下伏基岩接触部位的一定范围内;（3）堆积体的位移表现为向坡外(临空面方向)滑移,且中前缘的位移量相对较大;（4）堆积体前缘的收口效应改善了其应力状态,增加了稳定性;（5）堆积体的整体稳定性较好,在1 472~1 610 m高程之间的堆积体有可能发生局部的中浅层破坏。     

水位骤降条件下含砂层堆积体边坡稳定性分析

砂土遇水湿化后,其强度呈现出一定幅度的降低,这对含砂层堆积体边坡稳定性非常不利。本文以我国西南某库区堆积体边坡为例,对砂层在水位骤降条件下对边坡稳定性的影响进行了深入研究。该堆积体在纵向上可划分为三层(第①层、第②层、第③层),其中第②层和第③层堆积体中含砂量较大,表现出明显的河流相堆积体的特征。在此基础上,采用有限元数值模拟的方法(FEM)对该堆积体边坡在蓄水和水位骤降条件下的孔隙水压力特征进行模拟,而后,采用极限平衡法(LEM)、考虑非饱和土的基质吸力,对边坡在水位骤降条件下的稳定性进行分析。最后,对比含砂层堆积体边坡模型和不含砂层堆积体边坡模型,对砂层在水位骤降条件下对边坡稳定性的影响做了较为深入的分析和探讨。     

汶马高速公路千枚岩堆积体岩块定向性试验研究

汶川－马尔康高速公路（简称汶马高速）沿线发育大量的千枚岩堆积体,施工开挖形成的千枚岩堆积体边坡的稳定性显著影响着该公路施工及运营安全。以往对千枚岩堆积体的研究多将其视为均质碎块石土边坡,较少关注其特有的结构特征——千枚岩岩块的定向性,导致工程实践中边坡的失稳破坏。千枚岩为片理构造的变质岩,岩块具有显著的扁平化特征,沿坡运动后以一定的方向性停积。野外调研表明,堆积体中扁平状岩块的倾向与边坡坡面倾向相近,将此称之为岩块定向性,并认为该定向性是影响堆积体边坡稳定性的重要因素。以汶马高速千枚岩堆积体为研究对象,设计物理模型试验研究千枚岩堆积体岩块定向性特征及其影响因素。在此基础上开展考虑岩块定向特征的堆积体大型直接剪切试验,探索岩块定向性对千枚岩堆积体边坡稳定性的影响。结果表明,坡度及堆积体中细颗粒含量对岩块定向性有显著影响,坡度为20°～30°时,定向性最明显,且随细颗粒的含量增大而增大;边坡稳定性分析时的潜在滑面抗剪强度由于岩块定向性而显著降低。     

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     

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。     

古水水电站工程区域堆积体边坡工程地质分析

西南地区水电工程中堆积体边坡的稳定性问题研究对水电工程建设极为重要。堆积体边坡研究中比较关键的问题包括:堆积体的历史成因、不同条件下的力学参数取值和稳定性分析。本文通过对古水水电站坝址区域内下覆为板岩、上覆为堆积体的工程地质条件进行了相关分析,得到了该区域上覆堆积体和下覆板岩倾倒变形的历史演化过程:在冰水的携带作用下,边坡顶部的岩土体逐步向下迁移而形成堆积体,并且表现出明显的层状效应;板状岩体在构造运动、河谷下切和风化卸荷等共同作用下,加之上覆堆积体重量的不断增加,从而发生折断并导致倾倒变形。在对冰水堆积体物理力学特性分析的基础上,结合现场的工程地质调查,得到了区域内堆积体边坡的变形破坏模式表现为顺软弱面整体滑动破坏和局部圆弧型滑动。     

某尾矿坝毛细水带内的坝体材料物理力学特性研究

毛细水的存在将使尾矿坝坝体材料的物理力学特性发生较大变化,这种变化对尾矿坝的安全稳定势必产生影响,而国内外在此方面的研究工作却鲜有报道。为此,开展了某尾矿坝坝体材料现场取样、室内土工试验工作,并采用自制的毛细水带分层取样试验装置开展了长达6个月的毛细水上升测试工作,通过分层取样及土工试验,得到了毛细水带内尾矿砂的物理力学特性,进而系统地研究了毛细水带尾矿砂的含水率、重度、黏聚力、内摩擦角等物理力学指标随毛细水高度的变化特征。研究发现,毛细水带内尾矿砂的含水率和重度均随毛细高度而减小;黏聚力和内摩擦角的变化均随毛细高度和含水率呈先增大后减小的变化规律,其中内摩擦角的变化规律与以往相关研究所得结论并不完全相符,分析指出,这是由于毛细水和尾矿砂颗粒的表面特性所导致的;简要分析了抗剪强度随毛细高度的变化规律,发现其受毛细作用影响较大,呈先增大后减小的变化趋势。研究结果为坝体、边坡等工程的稳定性研究工作提供了一种新思路,为今后建立考虑毛细水作用下尾矿坝稳定性分析方法和理论奠定了基础。     

西南某水电站坝肩抗力体长期稳定性分析

水电工程对坝肩抗力体长期稳定性要求极高,因此,对于复杂岩土体坝肩抗力体在水推力作用下的稳定性评价显得尤为重要。西南某水电工程坝肩岩体普遍发育有蚀变岩,因此需对其抗力体长期稳定性进行评价。根据考虑蚀变岩体流变特性的黏-弹-塑性本构模型,对水库蓄水运行期抗力体边坡应力、形变场等特征进行了三维数值模拟研究。研究表明,坝肩抗力体在蓄水6个月后三次应力场基本形成,即此时抗力体处于最危险状态,可能会出现蚀变岩带与断层交叉部位的局部破坏; 通过对蓄水5a后模拟得到的变形值及塑性区变化情况分析,得出坝肩抗力体整体上是长期稳定的。     

某高坝工程坝肩侧裂结构面基本特征及量化模型研究

某高拱坝工程, 坝肩抗滑稳定的侧裂边界主要受与河流呈小角度斜交的随机结构面 (基体结构面 )控制。查明这类结构面的工程地质性状, 提出其量化评价指标, 对该高拱坝工程坝肩稳定性评价和相应设计参数的取值具有重要的工程实际意义。本文基于大量的现场调查工作, 获取了侧裂结构面数万个现场实测数据。基于这些数据, 作者对侧裂结构面的发育状况和工程地质特征作了全面的分析和定量评价。在此基础上, 提出了坝肩抗力体部位侧裂结构面的工程分区。该分区采用结构面的发育密度作为指标, 能简明直观地描述抗力体部位结构面的发育状况和宏观连通特性。最后, 作者根据本文的研究成果, 从抗滑稳定的边界条件特性出发, 对该高拱坝工程坝肩抗滑稳定性条件作出了评价。     

高陡边坡变形及其对坝体安全稳定影响研究进展

高陡边坡变形及其对坝体安全稳定的影响,是高山峡谷型流域水利工程施工建设与安全运行所普遍面临的重要科学问题。一是高陡边坡稳定性研究,通过坝体两岸高陡边坡变形监测理论和方法研究,为实现动态反馈提供可靠的分析数据,再评价高陡边坡安全稳定性。二是高陡边坡变形对坝体安全稳定影响研究,通过分析岸坡与坝体间的相互作用,明确高陡边坡变形对坝体安全稳定的影响机制、作用范围和作用程度。在总结上述研究内容进展的基础上,归纳了本研究方向亟需解决的4个关键科学问题：时变监控方法、高精度数值仿真、智能优化反分析、边坡对坝体影响的理论计算方法,认为应进一步开展高陡边坡与坝体间相互影响机制及加固措施研究,为高陡边坡变形及其对坝体安全稳定影响研究提供思路。     

淮南六方堤多层土堤基塑流稳定性计算

本文研究了台阶状六方堤堤体荷重的弗里哀级数展开式和堤基应力计算系数的计算原理,通过堤基应力计算和塑流判别,对六方堤多层土堤基塑流稳定性进行了评价。     

青海省黑泉水库混凝土面板坝的工程地质问题与工程处理措施

黑泉混凝土面板坝高 1 2 3.5 0m ,位居中国已建成的混凝土面板坝第四。坝址地形破碎 ,构造发育 ,工程地质条件复杂 ,河床第四纪砂卵砾石层存在不利于坝体稳定和变形的夹层 ,大坝设计采取了一些独具特色的结构措施 ,较好地适应了特殊的地质条件。本文重点分析了大坝的工程地质条件及相应的工程处理措施。     

基于界面元法的向家坝重力坝深层抗滑稳定分析

重力坝的深层抗滑稳定分析多采用刚体极限平衡分析方法和非线性有限元法,但通常的刚体极限平衡法不能反映坝基岩体渐近失稳过程和破坏的力学机制,非线性有限元法则难以解决坝基中软弱结构面位移不连续问题。结合向家坝工程,建立了泄④坝段的计算模型,采用界面元法进行了大坝深层抗滑稳定分析,给出了坝基中破坏区的范围和分布,以及坝基的渐进破坏过程和可能滑体的抗滑稳定安全系数等成果,为坝基处理措施提供了重要的技术参考依据。研究结果表明,所建立的分析方法可以自然描述坝基岩体各种介质的错动、张开和滑移等不连续变形的特征,可用于重力坝坝基的深层抗滑稳定 分析。     

厂坝联合条件下重力坝应力及抗滑稳定分析

关于厂坝联合作用对重力坝坝基抗滑稳定的影响一直是水利水电工程中比较关注的问题。针对这一问题,结合金安桥水电站重力坝工程,通过弹塑性有限元方法和坝基抗滑稳定系数的计算进行了探讨和分析。结果表明,对于水电站的河床坝段,不论是通过传统研究方法 法,超载法还是强度储备安全系数计算方法,都说明通过厂坝联合的共同作用,可有效地提高坝基浅层抗滑稳定性能,但提高效果不很明显。另外,采用厂坝联合作用后,可有效地降低坝体内的最大压应力和拉应力,使坝体内的应力分布更加均匀,可使厂坝连接处的发电进水钢管的挠度曲线比较光滑连续,减小了因挠度突变而产生不利的附加应力,有利于发电进水钢管的正常安全运行。     

复杂地质条件下多结构面对重力坝坝基稳定性的影响及处理

武都重力坝坝基地质条件复杂,发育有断层、层间错动带等多种不利地质构造,且结构面相互交错组合形成多条潜在滑移面,坝基深层抗滑稳定问题突出。为了研究多结构面对坝基深层抗滑稳定的影响及加固处理,结合武都重力坝19#坝段,建立了三维数值模型进行有限元分析。首先,对坝基中各软弱结构面的力学参数进行敏感性分析,研究影响坝基稳定的主要因素,揭示了坝踵处倾向下游的10f2、F31断层对坝基抗滑稳定影响较大,应进行重点加固处理。在该基础上,在断层10f2、F31拟定不同深度的混凝土置换,对断层置换混凝土的深度进行敏感性分析,得出不同置换深度下坝基的超载稳定安全系数。结果表明,断层10f2、F31的置换深约19 m时可以达到良好的加固效果,位移和应力值得到良好的改善,坝基塑性区域明显减小,抗滑稳定安全系数得到明显提高,并满足设计规范要求。研究成果对武都重力坝工程的加固处理提供了重要的科学依据,对类似工程的稳定分析与加固处理具有参考价值。