三峡库区泄滩滑坡滑带土特征研究

在滑坡地质灾害勘察过程中,如何准确地辨识滑带土的特征和确定滑动面的具体位置,是让大多数工程技术人员都感到头痛的问题。本文以三峡库区泄滩古滑坡为例,较为详细地介绍了泄滩滑坡滑体的结构特征,以及通过勘探平硐、钻孔岩芯和地表露头等多种手段揭露的滑带土的基本特征。研究结果表明,泄滩滑坡滑带土中不仅可见明显的擦痕、镜面以及碎块石印模,而且在个别钻孔可见滑带土呈糜棱岩化现象,地表露头还可见到滑带土在地下水和高速下滑过程中被碾压、搓揉原有结构被破坏后又重新胶结的痕迹。同时,在滑带以下还存在一层特殊的滑坡影响带。泄滩滑坡滑带土特征非常典型,具有一定的代表性,可供同行在实际工作中确定滑面时参考。     

泄滩滑坡碎块石土饱和与非饱和水力学参数的现场试验研究

碎块石土由于块石含量较高,块石粒径较大,其水力学参数的确定具有一定困难。首先,采用双套环法对三峡库区泄滩滑坡的滑体碎块石土饱和渗透系数进行了原位试验,并根据土层孔隙率、颗粒级配等因素采用相关经验公式对试验结果进行了分析。其次,结合使用张力计和体积含水率仪对其土水特征曲线进行了现场模拟试验,并采用Fredlund模型对试验结果进行了拟合分析。最后,根据土水特征曲线和饱和渗透系数,采用经验公式估算了其非饱和渗透系数。试验及分析表明,该滑坡的碎块石土层的饱和渗透系数为(1.78～3.2)×10-2 cm/s,为强渗透性;材料的细颗粒含量越少,有效粒径及控制粒径越大,不均匀系数越小,相应的渗透系数越大。相关研究成果可以为泄滩滑坡非饱和非稳定渗透计算提供参数依据,并对同类型土体非饱和水力学参数的确定具有一定的借鉴意义。     

考虑非饱和渗流作用下三峡库岸滑坡稳定性研究

水库水位的涨落对库岸滑坡稳定性有着显著影响。三峡水库水位涨落引起滑坡体内地下水位的变化,是非饱和到饱和过程。本文就非饱和渗流理论,在库水位涨落过程中,模拟了三峡库区马家沟滑坡暂态渗流场的变化,分析了库水位变动时孔隙水压力的变化。结合有限元强度折减法,将得到的暂态孔隙水压力以荷载方式叠加到有限元中,对该滑坡稳定性进行评价,并探讨了在一个水文周期内水位涨落时滑坡稳定性的变化。结果表明:不论库水位上升或下降,滑坡体的稳定性都显示先减小后增大的趋势。最后对马家沟滑坡提出了在库水位常规下降速度下抗滑桩与地表排水相结合的治理设计方案。     

三峡库区泄滩滑坡渗流场与应力场耦合分析

随着大规模梯级水电工程的不断发展,库岸滑坡的稳定性及潜在的涌浪灾害将是影响水电工程(群)全生命周期安全运行的关键因素。本文分别从库岸边坡稳定性及滑坡涌浪研究两个方面,对目前国内外的相关研究成果进行了系统总结和分析。在库岸边坡稳定性研究方面,越来越多的研究集中于降雨、库水位变动等水动力环境下的库岸边坡的水-岩耦合作用及稳定性演化的分析方法方面。通过对滑坡涌浪的物理模型试验法、解析法及数值模拟法3大类方法的优缺点分析,随着数值计算技术的飞速发展其在滑坡涌浪链生灾害动力学分析方面体现出其强大的生命力。库岸滑坡从渐进破坏→启动→高速运动、涌浪→堆积、涌浪传播与爬坡等构成了滑坡涌浪灾害链的不同阶段,也是一个连续的灾害过程,而不同阶段灾害特点又有很大的差异。然而,目前通常将库岸滑坡稳定性分析和涌浪分析分割开来,从而不能很好地反应这一灾害链过程。基于高性能数值计算技术,从全过程的物理力学机制出发构建灾害链的模拟和分析方法,将是目前的发展趋势,也是从解决库岸滑坡涌浪链生灾害动力学分析的关键。     

GeoStudio软件在土坡饱和—非饱和渗流分析中的应用

在对饱和-非饱和渗流数学模型简要分析的基础上,对影响渗流有限元计算分析结果的一些参数选取方法进行讨论,如非饱和土的水土特征曲线、渗透系数及毛细水头等。利用GeoStud io软件对降雨条件下的土质边坡内部渗流场进行模拟,分析地下水位线、坡体饱和度、压力水头随降雨时间的变化规律。模拟结果与实际情况比较吻合,可为土质边坡稳定性的分析提供参考依据。     

随机单裂隙饱和/非饱和渗透系数研究

裂隙易在降雨作用下诱发滑坡等灾害,裂隙的饱和/非饱和渗透特性是研究此类问题的关键。利用精密数控机床制作随机粗糙裂隙面,并研制了一套仪器进行此随机粗糙裂隙的渗流试验,得到了裂隙的饱和渗透系数,然后通过间接方法预测此裂隙的非饱和渗透系数。研究发现,当裂隙平均开度为0.4 mm时,其饱和渗透系数为0.1 m/s。通过立方定律得到的水力等效隙宽为0.35 mm,小于其平均隙宽。同时裂隙的渗透系数与平均隙宽的平方成正比,这与立方定律的趋势相一致。研究得到了不同隙宽裂隙的非饱和渗透系数函数,当基质吸力小于进气值时,渗透系数为一常数,即为饱和渗透系数;当基质吸力大于进气值时,裂隙板的渗透系数急剧减小。当裂隙板的基质吸力达到其残余含水率对应的吸力值时,裂隙板的渗透系数基本稳定。在此情况下,基质吸力的继续增加对渗透系数的影响非常小,很难使渗透系数减小。     

基于FLAC3D的饱和-非饱和渗流分析

当使用基于有限差分法的FLAC3D计算渗流场时,自由面位置过高,非饱和区渗透系数被定义成常数,这与实际情况不符。运用变单元渗透系数法,对其进行二次开发,并提出了修正的变单元渗透系数法,对非饱和区的渗透系数进行较为严格的理论修正,得出准确的连续光滑的自由面,求解出饱和-非饱和渗流场。利用有限元法与该方法进行对比,论证了该方法的可行性和有效性。提出了附着接触面的方法,解决了三维复杂边界中寻找溢出点的困难;并以实际的三维复杂工程为例,计算了某边坡的渗流场分布情况,经验证,结果准确。研究成果对研究饱和-非饱和渗流以及该软件中与渗流有关的计算具有有指导意义。     

基于遗传算法-支持向量机的滑坡渗透系数反演

求解库岸边坡岩土体的渗透系数是研究滑坡渗流场及多场演化的基础,一般通过原位试验和室内试验求得,但试验成本较高且试验位置具有一定的随机性。本文以三峡库区马家沟滑坡为例,提出一种利用地下水位动态观测资料反演滑坡岩土层渗透系数的方法。具体步骤为:（1）依据滑坡的勘察资料和水位观测数据,构建滑坡数值模型;（2）利用SPSS生成不同渗透系数正交试验组合,并将渗透系数代入数值模型中计算监测井的水位,得到不同渗透系数及其对应的模拟水位数据;（3）应用遗传算法优化的支持向量机构建坡体模拟水位与渗透系数的非线性映射关系,再通过代入实际动态监测水位值求得滑坡岩土层的渗透系数;（4）将求得的渗透系数代入数值模型,用计算的模拟水位与实际观测水位进行对比验证。研究结果表明:遗传算法优化的支持向量机具有良好的学习预测效果,能准确预测渗透系数与水位的关系。该反演方法具有高效、准确的优点,反演结果的精度满足实际应用需要。     

三峡库区树坪滑坡地下水渗流场分析

库岸边坡的地下水分布对其稳定性影响重大。以三峡库区树坪滑坡为例,基于Visual Modflow软件,对不同工况下的地下水渗流场进行数值模拟。结论表明：滑坡地下水位随着库水位波动而变化; 滑坡体后缘地下水受到影响较小,中部和前缘水头变化明显; 在库水位下降过程中,滑坡体内地下水随时间变化呈现水位不变、加速下降、降速减缓、稳定水位的趋势,且不同库水降速只对地下水位变化速率产生影响,对最终地下水位没有影响; 库水位降速越大,滑坡前缘地下水位变化越强烈,水力梯度也越大,且在滑坡东西两侧边界处形成的水力梯度最大。其成果将为库岸滑坡渗流场变化及稳定性分析提供一定的参考价值。     

三峡库区巴东红石包滑坡稳定性动态分析

巴东红石包滑坡位于巴东油库场地区,是三峡库区启动的重要地质灾害治理工程项目之一。通过对红石包滑坡内部水平位移和渗透水压力长期监测分析,表明其中的Ⅰ和Ⅱ号滑坡浅层存在缓慢变形,与降雨关系密切;其深层未见变形。说明红石包滑坡体在从2003年6月三峡水库蓄水至今仍处于稳定状态。但后续库水位的的不断抬高以及不同季节库水位频繁变化对滑坡的稳定性极为不利。为确保油库安全,仍应加强监测,密切注视滑坡动态。     

三峡库区地下水渗透压力对滑坡稳定性影响研究

论文对三峡库区滑坡防治工程设计中的渗透压力问题进行了较为系统的研究。针对设计中普遍出现的问题。强调了“有效应力法”的合理性。结合三峡水库蓄水以及库水波动,讨论了设计中的“工况”问题。作者认为。从防洪水位调度角度上看,库区存在从175m～145m骤降的现象,可作为校核“工况”考虑。渗透压力是库区滑坡防治设计必须考虑的重要因素。作者总结了圆弧型和折线型滑面的滑坡稳定性和推力计算公式。但是,三峡库区,在水位由175m下降为145m的过程中,滑坡稳定性并不都是降低的。对于滑带平缓且厚度不大的滑坡体来说。由于滑体水下面积减少,水力坡降较小,反而有利于滑坡体稳定,说明滑坡体浮力的降低速率要大于渗透压力的增加速率。     

三峡水库区万州独生基滑坡稳定性分析

独生基滑坡位于重庆市万州区长江右岸。为百安坝斜坡松散堆积层沿下伏软弱层面滑动的滑坡体。属于降雨及地表生活排水诱发、人类工程活动加剧变形而形成的新滑坡。论文在分析和研究滑坡区地质环境背景、平剖面形态、特征及诱发因素的基础上,采用传递系数法计算了滑坡体各工况及荷载组合条件下的稳定系数。通过计算,滑坡在天然状态、加载及暴雨条件下均处于不稳定状态。最后根据滑坡特征、主要诱发因素及其稳定性,针对滑坡体失稳特征,通过防治方案对比,初步拟定以抗滑桩工程进行治理,以保证滑坡体的稳定。     

三峡库区安渡滑坡成因机制分析与稳定性预测

奉节县安渡滑坡正处于蠕滑变形-加速变形阶段,其破坏力极大、影响甚广.本文在深入分析滑坡地质特征、结构特征和变形特征的基础上,对滑坡的成因机制和影响因素进行了深入研究.采用传递系数法计算并评价其稳定性.研究表明,安渡滑坡体目前处于不稳定状态,三峡水库蓄水到175m或遭遇长时间高强度的暴雨时,可能整体失稳.     

水位涨落对库岸滑坡孔隙水压力影响的非饱和渗流分析

以某水库库岸滑坡为工程背景,根据饱和-非饱和渗流控制方程,针对不同滑坡体渗透性和库水位升降速率,研究库水位变化条件下滑坡体内孔隙水压力的动态响应,得到：(1) 水位升降时,在相同的入渗条件下,饱和渗透系数对初始地下水位有明显的影响;增大饱和渗透系数能降低地下水位,使地下水位线变得平缓,滑坡体的动、静水压力减小,有利于稳定;(2) 增加库水位升降速率,地下水位响应滞后变得显著,地下水位线形态整体变陡,滑坡体的动水压力增大,不利于边坡稳定性。     

三峡库区黄土坡滑坡降雨入渗模型研究

传统的入渗模型未考虑坡角和降雨强度对滑坡入渗过程的影响,为了更好地描述黄土坡滑坡降雨入渗过程,在Green- Ampt入渗模型的基础上推导了考虑坡体倾角和小降雨强度影响的降雨入渗模型。为了获取改进的入渗模型参数,在黄土坡滑坡1#崩滑体上进行了双环渗透试验与降雨、土的含水率和基质吸力现场监测。结果表明,黄土坡滑坡1#崩滑体饱和渗透系数为4.81×10-5 m/s;降雨时体积含水率增加,降雨停止后体积含水率降低,深部表现出一定的滞后特性;基质吸力变化趋势与体积含水率相反,降雨使其减小,降雨停止后逐渐增大。通过双环渗透试验与现场监测,获取了黄土坡滑坡降雨入渗模型参数值。将入渗模型计算值与现场监测数据进行对比,该模型计算值与现场监测数据吻合,说明该降雨入渗模型可用于黄土坡滑坡降雨入渗分析。     

三峡库区马家沟滑坡滑体粗粒土蠕变试验研究

为进行滑坡建模和数值模拟的需要,针对三峡库区马家沟滑坡滑体粗粒土开展了三轴蠕变试验,研究了不同围压、不同应力水平下滑体土的蠕变变形规律。试验表明,滑体粗粒土具有明显的非线性蠕变特征,蠕变过程可分为减速蠕变和匀速蠕变2个阶段;围压和应力水平对蠕变速率和蠕变阶段划分有重要影响。采用应力-应变关系为指数函数,应变-时间为幂函数的Singh-Mitchell（简称S-M）蠕变模型描述粗粒土的蠕变特性,与试验数据对比表明,S-M蠕变模型与试验结果具有较好的一致性,能很好地描述该粗粒土的蠕变特性。