离心试验中的地下水模拟控制研究

为了通过离心模型试验研究地下水位变化对边坡稳定性的影响,设计和使用了一套地下水模拟控制系统。这套系统包括了供水系统以及水位控制系统。通过设置孔压传感器,反馈水位信息以及旋转中电磁阀的开合,可以控制地下水位的上升与下降。由于离心机旋转的特性,孔压的测定以及传感器位置确定存在一定误差,研究了这些误差对试验结果的影响。通过一个地下水上升的砂土边坡离心模型试验,成功应用了该套地下水模拟控制系统。     

地下水对岩土工程的影响分析及对策

地下水对岩土工程的设计、施工影响巨大。静止地下水位、地下水位下降、地下水位上升、无压渗流、有压渗流、承压水等地下水动态变化,会引起岩土的力学性质指标发生改变,同时产生水压力、浮力、渗透压力、渗透力,引起滑坡、地面沉降、基坑隆起、流土等一系列工程问题。文章分析探讨了地下水对地基、边坡稳定的破坏机理、影响因素,给出了地面沉降量、地基回弹量、抗渗流稳定性、边坡稳定性等计算公式。针对地下水产生的各种工程问题,提出了相应的对策及建议。     

库水位变化对库岸稳定的影响

澜沧江上某水电站蓄水运行后,库水位的变动对库岸边坡的稳定性有较大影响。以该电站库区的一个库岸为例,根据库水位调度规划及当地水文资料,运用土体渗流理论以及极限平衡方法对库岸边坡进行稳定性分析,同时在灵敏度分析的基础上,研究库岸渗透系数和库水位变化对库岸边坡稳定性的影响。结果表明:在库水位上升阶段,当库岸边坡渗透系数很大时(k=2.5×10-4m/s),库岸地下水位将和库水位同步上升,将降低边坡的安全系数;当库岸边坡渗透系数很小时(k=2.5×10-6m/s),库岸边坡地下水位的上升将滞后于库水位的上升,导致作用在库岸边坡上,有利于库岸边坡的稳定;在库水位下降阶段,当库水位下降速率小于等于库岸边坡渗透系数时,库岸边坡地下水位随着库水位的下降而降低,库岸边坡的稳定性随着库水位的降低而增加;当库水位下降速率大于库岸边坡渗透系数时,库岸边坡地下水位的下降将滞后于库水位的下降,产生动水压力作用于库岸边坡,不利于库岸边坡的稳定。并提出了水库蓄水阶段应尽量保持在2 m/d内的上升速度,水位下降阶段应将水位下降速度控制在1 m/d之内的建议。该研究对水库安全运行具有一定指导作用。     

地下水位随机性影响下的边坡可靠性分析

在边坡稳定性评价模型中可将地下水的水压力总分为静水压力和动水压力。建立考虑水压力的剩余推力法边坡稳定性力学分析模型。推导了利用已知两点地下水位求解其间任一点地下水位和含水层厚度的求解公式。将地下水位和滑面的抗剪强度指标作为随机变量,利用已有数据求其分布特征,提出基于Monte-Carlo法与剩余推力法的边坡可靠性分析方法,并对某公路边坡进行可靠性分析。计算结果表明地下水位的变化与边坡失效概率的变化成正相关关系。在地下水位变化较大的7、8、9月,将地下水位作为随机变量计算得到的边坡失效概率为60%左右,而将地下水位作为确定量计算的边坡失效概率为10%~30%;在地下水位变化不大的其它月份,二者差别不大,但前者总大于后者。     

填方边坡稳定性影响因素敏感性分析

以重庆某核电场地填方边坡为例,采用均匀试验设计法安排试验,运用回归分析法对比分析各个因素对边坡稳定性影响的差异,得到各影响因素对填方边坡稳定的敏感性.影响边坡稳定性的主要因素为填料内摩擦角￠、边坡坡度α和地下水水位Hw.根据各影响因素对边坡稳定性的敏感性大小,填方边坡的设计和施工中可采取更具针对性的工程措施.     

地下水渗流场对库区滑坡稳定性影响的数值模拟——以白马库区羊角滩滑坡为例

针对库水位变化条件下滑坡的稳定性定量评价复杂问题,考虑降雨和库水位变化对地下水渗流场变化规律的影响机制,采用饱和-非饱和渗流的基本理论,运用渗流模拟有限元法,对重庆市武隆区羊角滩滑坡在6种不同工况下的库区滑坡的稳定性开展了模拟研究。结果表明: ①降雨工况下,降雨对地下水渗流场都有影响,滑坡中部位置受地下水位影响最大,前后部影响小,降雨条件下,滑坡稳定性随着降雨历时的增加而变小,到达一定阶段后,滑坡已经滑动,滑坡稳定性系数不再变化; ②库水位工况下,主要影响滑坡前缘,地下水位是随库水位变化而迅速变化的,随着库水位的上涨,滑坡稳定性系数呈现先减小后增大的趋势; ③地下水位的骤升对浮托作用影响有限,对压坡作用影响较大,同时降低了渗流力的影响,对滑坡稳定起到了积极作用,地下水位的骤降增大了渗流力,减弱了前缘库水位的压坡作用,滑坡失稳的可能性最大。可为库区该类滑坡的稳定性现状及发展趋势预判提供科学依据。     

基于ARDL模型的滑坡地下水水位预测

滑坡稳定性与地下水水位变化有密切的关系,准确预测滑坡地下水位的波动过程,能有效地开展滑坡预警并降低成本。利用中林滑坡的监测数据,建立降雨量和地下水水位的自回归分布滞后(ARDL)模型,能突破隐藏裂隙的优先流难以刻画的局限,确定降雨引起地下水水位变化的滞后时间、影响系数和有效时段。通过统计在不同降雨强度下地下水水位变幅的变异系数,分析影响滑坡地下水水位的有效降雨量阈值,并对ARDL模型进行修正。将模型预测值与实测值进行对比,验证模型对滑坡地下水水位预测的有效性。研究表明,修正后的模型能更好地预测强降雨条件下滑坡地下水水位迅速涨落的过程。     

库水位等速上升作用下岸坡地下水浸润线的计算

大量研究表明,地下水对边坡稳定性起着决定性作用。在边坡稳定性计算地下水位时,浸润线位置的确定尤为重要。本文从一维非稳定渗流运动的基本微分方程出发,建立库水位上升作用下坡体内浸润线计算模型,通过拉普拉斯变换,推导出浸润线的计算方程。利用抛物线模型推导出平均含水层厚度的计算公式。     

地下水对碎石土类边坡稳定性影响分析

在碎石土类边坡中常常发育地下水管网渗流系统,他们控制地下水水位上升,对保持边坡稳定十分重要。当坡脚开挖或坡体堆载时,会破坏管道状地下水排泄系统,从而导致地下水水位升高,使潜在滑面上的孔隙水压升高,最终导致滑坡的发生。本文综合分析了滑坡与水相互作用机理,并以官家滑坡为例,通过对滑坡稳定性计算中与地下水有关的各因素敏感性分析．发现地下水位变化对孔隙压力比、水头高度和水力坡度的影响极大的影响了碎石土边坡的稳定性;通过官家滑坡极限状态的塑性变形发现,碎石土边坡的变形破坏往往是在部分脆弱部位,通过长期蠕变积累首先展开,并逐渐扩展至整个滑面,由此得到在滑坡稳定性计算中,强度参数按照饱水面积比影响下经衰减的数值进行计算,所得到的稳定性系数更符合工程实际现状,对滑坡剩余推力的计算和治理设计具有积极的指导意义。     

地下水水位管理研究进展综述

地下水位变化是地下水资源量多寡最直接的表现形式,是地下水管理最重要的控制性指标。对地下水水位进行管理,可实现对地下水资源的量化管理。通过对地下水位与生态及地质环境的关系、地下水位阈值、地下水管理水位划定等几个方面进行综述,力图从相对全面的角度认识当前地下水水位管理的发展。在回顾地下水水位管理以上研究进展的基础上,对我国地下水水位管理面临的问题、地下水管理策略、复合型地区地下水水位管理等发展趋势进行了探讨,为相关研究人员提供一定的参考。     

某水利工程岸边坡稳定性影响分析研究

水位变化对将对库岸边坡的稳定性产生影响,为了提高水库的安全管理水平,通过BIM及FLAC3D软件对某水库边坡水位变化下边坡稳定分析。结果表明天然工况下,边坡处于稳定状态;暴雨工况下,边坡基本为稳定的,但可能出现局部垮塌,尤其是在其中部陡坎带和北侧的前缘;蓄水条件下,正常蓄水位以上坡体基本不受影响,坡体前缘在长期浸泡作用下,坡体内粉砂质泥岩对堆积体位移具有控制作用。     

降雨及地下水对边坡稳定性动态影响的初步研究

论述了降雨及地下水对边坡稳定性的动态影响及作用特征。这种影响特征具有典型的周期性和滞后性，通过对坡体地下水位的动态模拟，取得了边坡稳定性随时间而变化的规律认识。     

基于灰色系统理论的改进SMR法初探

综合灰色系统理论与传统的边坡岩体质量分级方法(SMR法),提出改进SMR法。传统的岩体质量分级方法中定量指标取值离散性很大,造成质量分级结果阶梯变化。灰色系统理论的灰度特征对解决这类小样本、离散性的问题有很好的适用性。首先对传统质量分级方法的评价指标进行灰类划分,确定各指标所占权重,再构建评价指标的三角白化权函数,并基于最大隶属度准则对边坡岩体进行质量分级。最后结合工程边坡实例,与一般工程RMR(岩体质量分级)与SMR法比较,改进SMR法的评价结果更加吻合工程现状,且质量分级稳定性高,表明其应用于边坡岩体质量分级是科学和准确的。     

地下水在弱膨胀性土边坡稳定中的影响

地下水是影响边坡稳定一个重要因素,主要体现为内、外两个方面的影响。经常考虑的地下水对边坡地层重度、强度等方面的影响属于内的方面;地下水还可能对边坡岩土体产生如浮托力、静水压力、动水压力、渗透力等附加力属于外的方面。通过对一弱膨胀性土边坡失稳各阶段、各影响因素下的分析,阐述了地下水在弱膨胀性土边坡稳定分析中内、外方面的不利影响。并得出结论：在边坡稳定分析时,仅考虑地下水对地层重度、抗剪强度等指标的影响,其分析结果偏于不安全;尤其是边坡地层为弱膨胀性土时,浸水后强度大幅下降,应采用浸水试验指标进行边坡稳定性复核;其次还应考虑地下水渗流排泄对边坡产生的附加荷载。     

地下水在黄腊石边坡稳定性中的作用规律与评价

本文在对长江三峡区黄腊石边坡地下水位的实际监测资料及边坡工程地质条件系统分析的基础上,运用岩土塑性力学基本原理建立了充水条件下堆积层边坡坡体临界塑性区滑移深度数学评价模型,并运用该评价模型对部分充水条件下黄腊石边坡的临界滑移塑性区深度进行了计算与评价。并以此评价结果为基础,运用剩余下滑推力法确定了该边坡稳定性的时空动态变化规律,发现了地下水及其变化已成为影响和控制黄腊石石榴树包边坡整体稳定性最为敏感的关键因素,为该边坡稳定性趋势预测与防治提供了依据。     

某机场高填方地基的地下水问题探讨

文章首先简要介绍了某机场高填方修建前工程区的水文、水文地质条件，然后根据施工中和工后较长时间内高填方体内的孔隙水压力、钻孔水位及坡脚部位盲沟出水量的观测成果，综合分析了高填方体内地下水分布情况，进而就因坡脚部位地下水引起的工程问题(主要为沉降变形和坡体稳定性)进行了分析评价。最后认为坡脚部位高出原地面12m，相对稳定的地下水位将对工程造成非常不利的影响。     

Visual Modflow在甘肃某矿区地下水数值模拟中的应用

在分析甘肃某矿区的水文地质条件基础上,建立了研究区水文地质概念模型,运用国际的可视化标准软件 Visual Modflow 对研究区地下水进行了数值模拟计算,预测了区内地下水水位随时间缓慢上升,地下水处于微弱正均衡状态,地下水位将以高于1 m幅度升降,极限水位是1.6 m,矿区地下水水位边界线将向东南侧(厂址范围)移动约214 m,距离厂址范围边界最近287 m,地下水水位上升后对拟建厂址范围内项目建设无安全影响,同时为今后研究矿区地下水资源的合理开发利用、矿区建设及环境保护等提供了科学依据.     

水库滑坡地下水动态响应规律及浸润线计算模型

库水和降雨直接导致水库滑坡地下水变动,是诱发滑坡的主要因素。已有研究大多是基于监测数据探讨库水与降雨对滑坡变形的影响,未能揭示水库滑坡地下水响应规律,地下水浸润线计算模型没有同时考虑降雨和库水的影响,且模型边界条件与水库滑坡实际情况差别较大。为了揭示大型水库滑坡地下水动态响应规律,需要构建更接近实际情况的地下水位浸润线计算模型。通过三峡水库石榴树包滑坡地下水动态监测,揭示了库水水位变化和降雨条件下滑坡地下水水位动态响应规律,其地下水渗流场近似层流,滑坡前缘和中部的地下水水位与库水位几乎同步,滑坡后部的地下水水位主要受降雨影响,日降雨30 mm会引发地下水水位明显变动。在周期性库水位变化和随机降雨耦合条件下,建立了滑坡地下水非稳定渗流微分方程,解算出水库滑坡地下水位浸润线计算模型,并采用实际监测结果进行了验证。应用计算模型分析了不同工况条件下的滑坡渗流场,并得出滑坡内距前缘水平距离145 m内,库水对地下水有影响;引发地下水变动的降雨和库水位变化阈值分别为0.03,0.1 m/d,且不同的条件组合下降雨和库水位对地下水水位影响存在一定差异。     

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。     

海河流域地下水生态水位研究

针对海河流域的生态环境问题,提出海河流域地下水生态水位的概念。本文就山前平原区、中部平原区和东部滨海平原区地下水的不同特点,开发和利用现状的不同,分别提出了海河流域各地区深层和浅层的地下水生态水位,并根据海河流域地下水位现状,提出保持或恢复地下水生态水位的措施。