水库型堆积层滑坡位移方向协调性参数及其失稳判据研究

水库型堆积层边坡位移受库水位循环涨落及降雨的影响,具有波动与震荡的特点,然而其位移变化与突变多为库水位涨落及降雨所引起,并非一定缘于边坡稳定性降低。因此,运用传统单维度位移预测参数与判据分析该类滑坡稳定性时,经常会引起误判。针对传统单维度位移预测参数与失稳判据的局限性,本文根据滑坡全息论的基本原理,提出垂直位移方向率这一水库型堆积层边坡稳定性评价的位移方向协调性参数,并深入分析与确定了水库型堆积层边坡弹性压缩变形阶段和塑性失稳变形阶段该参数与其稳定性演化的定量关系。在此基础上,根据数理统计趋势位移分析原理,建立了边坡稳定性判据准则,并运用新滩边坡F系列监测点实际位移数据进行了垂直位移方向率的稳定性计算与分析。预测分析结果与该边坡实际稳定性演化阶段相吻合,说明垂直位移方向率参数在水库型堆积层滑坡稳定性评价与监测预警中具有一定的有效性。     

三峡库区白家包阶跃型滑坡动态变形特征与机理

三峡库区内许多滑坡受库水位周期性涨落及降雨的影响,其变形时间曲线呈阶梯状,滑坡变形呈现出阶跃型动态变形演化特征。为了深入研究阶跃型滑坡的动态变形机理,评价预测该类型滑坡的稳定性及发展趋势,本文以白家包滑坡为例,根据现场地质调查及勘查资料,充分利用挖掘十多年的监测数据,分析其动态变形特征、变形机理、影响因素和稳定性,预测其动态变形发展趋势。结果表明此类滑坡由于渗透性能较差,当水库退水时,坡体内地下水向水库排水缓慢,形成地下水与库水位的正落差,指向坡体外侧的渗透压力增大,使得坡体稳定性降低。并且库水位下降速率越大,滑坡位移速率就越大。     

库水与降雨对凉水井滑坡变形及稳定性的影响

三峡库区内大量的涉水库岸边坡,其稳定性不仅受库水涨落的影响,而且还受到库区降雨的影响。为了分析凉水井滑坡在库水下降及降雨联合作用下的变形与稳定性响应规律,利用Geostudio有限元软件分析了8种不同工况下凉水井滑坡的变形特征与稳定性演化规律,定义并获取了滑坡各处的降雨响应因子与联合响应因子。变形结果表明,滑坡前缘变形主要受库水下降控制,而后缘变形则受控于降雨;库水降雨联合作用时滑坡表现出牵引式的运动特征,且在滑坡中后部出现了一个变形响应“迟钝”的区域。稳定性分析表明,滑坡稳定性主要受库水下降控制,其稳定系数随下降速度的增加而降低。但当库水下降速度大于0.6 m/d时,随着库水下降速度增加滑坡稳定系数的降幅逐渐减小,库水下降速度大于1.0 m/d时,库水下降速度的增加对稳定性影响较小,其稳定性对50年一遇的暴雨更加敏感。     

不同库水消落方式下动水压力型滑坡变形与稳定性响应研究

水库滑坡灾害是大型水库运行调度工作中备受关注的问题。为了科学指导汛期水库运行调度中的滑坡灾害风险防控,基于库水动力作用效应及类型分析,通过大型离心模型试验和数值模拟研究了库水下降诱发滑坡变形破坏机理,重点分析了库水持续性下降、不同间歇期下降、相同间歇期多阶段下降三种消落方式下的滑坡稳定性响应规律。研究表明:在库水下降末期,随着坡面静水压力的快速消落,滑体内地下水位严重滞后于库水位变动,易产生高的动水压力、导致滑坡变形破坏。在库水位持续下降过程中,库水下降速率越大,地下水头差和水力梯度越大,则稳定性会持续下降。不同间歇期下降相比持续性下降,地下水力梯度比降低,可缓解库水位持续快速下降导致的地下水滞后及动水压力影响,稳定性下降速率会减缓。而相同间歇期多阶段下降则可进一步减小影响,稳定性降幅明显减小。     

库水位对库岸边坡稳定性的影响

水库蓄水改变了库区两岸的水文地质条件,造成库岸边坡稳定性也发生较大变化。以甘肃省九甸峡水库燕子坪28#滑坡为例,通过分析滑坡监测点位移变化,定量化分析水库蓄水对库岸边坡稳定性的影响规律。基于监测点位移的差别将滑坡分为Ⅰ、Ⅱ_1、Ⅱ_2和Ⅲ四个区,分析结果表明:1蓄水位较低的监测期滑坡较为稳定,整个滑坡变形遵循原有属性;2蓄水过程中滑坡具有明显的分块、分区和季节性变化特征,其稳定性呈稳定—较不稳定—稳定的变化趋势;3蓄水位在一定范围内,库水位下降有利于库岸边坡的稳定;4蓄水过程中燕子坪滑坡属于复活古滑坡。     

三峡库区木鱼包滑坡不同库水升降速率变形响应离心模型试验研究

本文采用地表位移监测和离心机模型试验研究了木鱼包滑坡在不同库水升降速率条件下的变形响应规律,取得以下认识:(1)木鱼包滑坡在重力和库水等因素作用下,促滑段不断挤压抗滑段而发生推移式蠕滑变形。(2)木鱼包滑坡变形主要受库水位高程和升降速率影响,降雨对滑坡的变形影响有限。165～175 m水位时,较高的库水上升速率才能造成月累计位移量大于30 mm的滑坡变形事件,而较低的库水下降速率则能造成大量月累计位移量大于30 mm的滑坡变形事件。145～165 m水位时,滑坡对库水升降速率的变形响应降低,滑坡月累计变形量基本处于30 mm以下。(3)滑坡的变形与库水浮力和动水压力有关。库水升降速率较小时,坡体内外水头差很小,库水浮力控制滑坡的变形;在库水升降速率提升后,坡体内外水头差增大导致动水压力增强,促使滑坡在库水抬升阶段的变形减弱,而在库水下降阶段的变形得到加强。(4)木鱼包滑坡的变形响应表现出自调节自适应性,首次蓄水对滑坡稳定性影响最为显著,后续的周期性库水升降过程中,对库水变动响应的敏感性有所减弱。以上研究结果可为三峡库区滑坡防治和库水调度优化提供有益借鉴。     

库水位变化和降雨作用下三门洞滑坡流固耦合分析

目前对三门洞滑坡的已有研究都重点关注稳定系数和变形特征,缺乏对孔隙水压力及应力演化特征的系统性研究。采用Abaqus建立滑坡的三维计算模型,推导库水位变化和降雨入渗的耦合边界条件,提出基于莫尔-库伦和最大拉应力准则相结合的复合准则,模拟滑坡在库水位变化和降雨共同作用下的变形演化过程。系统探讨了滑坡的孔隙水压力分布、位移场、应力场和塑性区分布特征,并综合数值模拟结果分析了库水位变化和降雨入渗条件下的边坡稳定性问题。结果表明:在强降雨和库水位缓慢下降综合作用下,三门洞滑坡在滑坡中后部和前缘分别出现局部的张拉和剪切破坏,滑体内渗流场发生较大变化,导致滑体内孔隙水压力、应力、位移和等效塑性应变整体增大,但并未出现塑性破坏区,边坡整体处于稳定状态。     

水库型滑坡稳定性动态变化过程有限元分析

以长江干流上大型岩床土质涉水白水河滑坡为研究对象,结合地质勘察、宏观变形迹象及监测成果分析,对水库型滑坡的变形特点及水动力作用下的稳定性进行了有限元分析,揭示了库水位变化、降雨对滑坡稳定性影响的特点。结果表明,白水河滑坡的变形和稳定性主要受库水位下降和强降雨的影响。研究成果可为水库型滑坡的灾害防治提供参考。     

库水位升降作用下铅厂沟滑坡稳定性研究

以云南观音岩水电站右岸铅厂沟滑坡为例,在现场地质调查的基础上,通过室内试验和反演的方法确定滑坡岩土体物理力学参数,运用Geo－Studio计算滑坡体在不同工况下的安全系数。结果表明,在原河床水位下,铅厂沟滑坡体稳定性较好。水库蓄水后,随着库水位升高,铅厂沟滑坡体稳定性会降低。当库水位骤降时,坡体稳定性亦会略微下降。若遇暴雨或地震等恶劣状况,坡体稳定性会大幅度降低。对此提出了削坡减载的治理措施,并对治理后的边坡进行稳定性分析。结果表明,经削坡治理后,坡体稳定性有较大提高,满足相应的安全储备要求。     

坡体位移对库水位变化响应的模型试验研究

根据三峡水库的运行情况,以三峡库区某一滑坡为原型,用模型试验的方法模拟了滑坡体各部分的位移对水库水位变化的响应情况。试验采用位移传感器和非接触式光学测量法两套位移测量系统来监测滑坡体的位移。分析了滑坡体在库水位影响下的位移特征,并得出了滑坡体在库水位变化过程中位移发展的一般规律,试验发现大部分的位移发生在水库水位上升阶段和消落阶段,水位稳定在135m和175m的过程中滑坡体的位移变化不明显。     

基于储备池运算和分形插值的滑坡位移预测

滑坡地质灾害的预警可通过监测并预测滑坡位移实现。滑坡演化过程机制复杂,在无法得到准确机理模型的情况下,建立数据驱动的滑坡位移模型是模拟滑坡演化趋势的有效途径。针对滑坡演化的复杂非线性以及动态特性,建立基于储备池运算的动态神经网络滑坡位移预测模型。为了使储备池得到更充分的训练,进一步引入分形插值方法对滑坡位移测量序列进行扩展。预测方法用于3种不同发展趋势的典型滑坡,都得到了精确的预测结果。方法为实现具有复杂动态特性的滑坡位移短时序预测问题提供了解决方案。     

三峡库区某滑坡流固耦合分析及失稳预测

三峡库区建成后,在库水的周期性涨落作用下,一些滑坡的地质条件已显著改变。有些滑坡已近失稳边缘,若此时遭遇库水下降影响及强降雨的作用,滑坡极有可能失稳。介绍利用大型通用有限元软件ABAQUS对三峡库区某滑坡在库水下降及降雨作用下进行流固耦合计算,并分析其应力场和位移场的变化结果,提取水平位移数据作为滑坡变形预测依据,得到库水位由175m下降至145m再叠加50a-遇强降雨时为滑坡最危险工况;滑坡变形趋于基本稳定的成果。     

库水与降雨作用下白水河滑坡加卸载响应比分析

根据加卸载响应比理论的基本原理,以月降雨量和库水位的变化量作为堆积层滑坡的加卸载参数,以滑坡变形加速度作为其加卸载响应参数,计算白水河滑坡上监测点的加卸载响应比,并总结白水河滑坡加卸载响应比的特征。研究结果表明:相对于常规的基于位移时序曲线的滑坡变形分析,加卸载响应比可以考虑滑坡"外部荷载-位移-时间"三者之间的关系。在滑坡受到外界因素扰动后,变形趋势加剧,其加卸载响应比升高,稳定性系数减小;外界影响因素消失后,变形趋势减弱,加卸载响应比又有所降低,稳定性系数有所回升。利用加卸载响应比的这一特征可以对滑坡进行预报。     

库水位升降联合降雨作用下白家包滑坡稳定性评价

库水位升降和降雨通过改变三峡库区库岸滑坡岩土体的抗剪强度和应力状态,影响库岸滑坡的稳定性。为探讨白家包滑坡在库水位升降和降雨联合作用下的稳定性变化特征,本文首先根据GPS监测数据定性分析白家包滑坡变形规律,再采用Geo-studio软件计算4种工况下滑坡的稳定性系数,最后采用R/S分析法计算各GPS监测点累积位移的Hurst指数,并将Hurst指数值与Geo-studio数值模拟结果进行对比分析。结果表明：白家包滑坡累积位移曲线呈“阶跃状”特征;滑坡稳定性受库水位升降和降雨的综合影响,库水位下降时稳定性系数减小,上升时稳定性系数增大,降雨也能在一定程度上降低滑坡稳定性;175~145 m加降雨工况下滑坡最小稳定性系数为1.034,处于欠稳定状态;各监测点Hurst指数均介于0.5~1之间,表明未来滑坡变形将持续加剧,与滑坡变形定性分析及稳定性数值模拟结果一致。     

三峡工程库岸重点滑坡稳定性监测及分析

本文首先概述了60年代以来对长江三峡工程库岸滑坡稳定性作过的大量监测和分析工作。包括现场岩石抗剪强度、位移、应力试验和监测;稳定性计算分析、位移反分析和卫星遥测技术应用的研究等。然后着重介绍了黄腊石滑坡的深部位移监测以及在1991年渡汛期间所起的重要作用。简述了新滩滑坡位移反分析的方法、稳定性评价和它在发展位移反分析方法上的意义。     

三峡库区水位变化对树坪滑坡变形影响机制研究

三峡水库蓄水后,众多涉水型滑坡均有变形迹象,尤其在库水位下降过程中,多数滑坡变形加剧。树坪滑坡属巨型古堆积体滑坡,距三峡大坝坝址约47 km,数年监测结果显示树坪滑坡在库水位下降过程中有强烈变形,若失稳将造成重大损失。为此,现场采集了树坪滑坡近几年监测数据,结合地质调查及勘探资料对其变形机制进行分析,结果表明：树坪滑坡地下水位与库水位涨落保持一致,库水位相对滞后,库水位下降时产生不利于滑坡体稳定性的动水压力,此时 GPS 数据表现出滑坡发生较强烈的变形,具有典型的动水压力型滑坡特征;自动位移计监测结果表明：树坪滑坡在库水位蓄水至175 m 水位后主要发生整体变形,由下部变形牵引上部滑动,具有牵引式滑坡的变形特征。     

阶跃型滑坡综合变形预测及监测预警方法研究

大型库岸滑坡的长期变形在汛期降雨作用下呈现明显的周期性“阶跃式”陡增特征。针对阶跃型滑坡的变形特征，本文提出了一种多源数据“融合-预测-预警”的三步式滑坡监测预警方法：(1)“融合”,即基于经验模态分解法将多点位移监测数据分别分解为趋势项和周期项，采用加权值法分别融合不同监测点的趋势项和周期项位移得到融合趋势项和融合周期项序列，并将两者叠加得到滑坡体的现状综合变形时间序列；(2)“预测”,即引入“一个预测周期”概念，采用滑动多项式拟合法和随机森林算法分别对融合趋势项和融合周期项进行预测并叠加得到滑坡体的预测综合变形时间序列；(3)“预警”,即基于斜率变点分析方法搜索综合变形曲线的“稳定点”和“跃迁点”,确定稳定变形和加速变形区间的斜率，建立阶跃型滑坡的四级递进式分级预警模型，基于该预警模型对滑坡现状进行预警。以向家坝水库某滑坡体自动化位移监测数据为研究对象，采用本文所提方法对该滑坡进行了综合变形预测和监测预警，结果表明：综合变形时间序列可以整体反映滑坡的变形演化规律，且预测结果可靠，根据分级预警模型判断此滑坡体当前处于稳定变形阶段(Ⅰ级预警)。