降雨与库水位变动下堆积体滑坡稳定性分析

库水位变化、暴雨骤降等环境因素是引起库岸边坡失稳的重要因素,针对金沙江库岸付家坪子滑坡,采用有限元软件Geo-Studio,分析库水位变化、降雨及其共同作用等环境因素对岸坡稳定性的影响规律。结果表明:在一个库水位调度周期内,付家坪子滑坡的最危险时刻为库水调度下降至540 m时(5月),整体滑坡欠稳定,最不稳定的位置是滑坡前缘;在库水位调度周期内滑坡安全系数变化与库水位变化趋势基本一致,库水位不变时,地下水位线上升导致岩土力学参数降低,安全系数减小;库水位上升时,库水入渗产生渗流力和对岸坡的静水压力,大于滑坡前缘被淹没后产生的浮托力,安全系数增大。随着库水位的降低,滑坡体的稳定性下降,说明坡内的渗流力和滑坡前缘所受的库水压力起主导作用。     

基于ABAQUS的非饱和边坡流-固耦合分析

简要阐述了流-耦合模型的基本理论:Biot固结理论和有效应力原理,并讨论了非饱和土边坡中渗流场和应力场的相互影响;基于流-固理论和ABAQUS中耦合模型的建立,对三峡库区某滑坡在5种工况下稳定性分析研究。模拟计算结果表明:降雨入渗比库水位变动对该滑坡稳定性影响大,库水位变动对滑坡前缘土体影响较大,降雨入渗对滑坡浅层土体影响较大;利用ABAQUS中*Soils分析步分析边坡的流固耦合现象是可行的,在计算工况下,该滑坡处于稳定状态,与监测资料对比,模拟结果总体可靠,可以作为该边坡稳定分析评价及排水加固设计的依据。     

水位变化对带挡土墙路基稳定性影响

水位变化是影响带挡土墙路基稳定性的重要因素.考虑到水位的反复变化会引起路基土体抗剪强度减小,并使浸润线上、下土体强度不同.在此前提下基于Boussinesq方程确定边坡浸润线,利用GEO-SLOPE软件,结合浙西地区某国道线及附近的高速公路工程特征,研究了带挡墙路基的稳定性.分析表明,库岸路基边坡的稳定性与库水位变化幅度及变化速率有关;水位缓慢变化与骤然下降对路基产生的影响不同;路基边坡稳定性还与所采用的挡土墙形式有关.此外库水位的变化对挡土墙的抗滑移稳定性和抗倾覆稳定性也存在影响.     

库水位涨落与降雨联合作用下滑坡地下水动力场分析

合理确定降雨和库水位变动联合作用下滑坡地下水动力场是库岸滑坡稳定性评价的关键。以三峡库区白衣庵滑坡为例，通过对多年降雨资料的概率分析和多种库水位调控的方案选择，建立了相应的降雨分析模型和库水位调控模型。在野外调查的基础上，确定了滑坡区的水文地质模型。将3个模型结合起来，提出了一种考虑降雨与库水位逐日变化的库岸地下水非稳定渗流场的计算模式。并从危险原则出发，采用卡明斯基有限差分方法对白衣庵滑坡进行了多种工况下的地下水位计算，从而确定了最危险地下水位及其发生概率。     

复杂水库调度及降雨条件下堆积体滑坡离心试验研究

复杂水库调度是指库水位经历多次上升或下降且速率前后不一致的工况,是工程中常见情况。为研究水库调度和降雨条件下库岸堆积体边坡滑动触发因素、演化规律及失稳机制,以HD库区典型堆积体边坡为原型,自制库水位变动与降雨耦合作用离心试验系统,设计水位上升→水位下降(慢速)→降雨→水位下降(快速)工况,开展离心机模型试验。分析试验全过程中边坡宏观变形、孔隙水压力及土压力变化特征,以探究复杂水库调度及降雨条件下堆积体边坡变形破坏机制。结果表明：水库蓄水阶段边坡变形不易察觉,主要发生边坡底滑面前缘局部坍塌;库水位骤降会诱发边坡产生中下部的分级滑动并带动后缘产生拉裂缝;降雨引起坡表侵蚀及边坡整体下沉,表现出推移式破坏特征;尽管第2次水位骤降速率是第1次的2倍,但边坡变形表现为以前缘局部牵引式下沉为主。     

三峡库区碎石土质岸坡失稳启动机制研究——以龙江红岩子滑坡为例

三峡水库蓄水后,滑坡成为三峡库区最严重的地质灾害之一,库水位下降和降雨是导致滑坡的重要因素。以龙江红岩子滑坡为例,研究三峡库区碎石土质岸坡失稳启动机制。基于FLAC^3D渗流分析模块功能和算法对三峡库区龙江红岩子滑坡的机制进行研究。根据龙江红岩子岸坡的地形、地质条件,建立了龙江红岩子滑坡渗流模拟有限差分计算模型,并确定了模型合理的水头边界条件。通过编写内置的FISH函数对降雨入渗、不同库水位等工况进行模拟,得到了位移场的变化规律,分析了不同库水位及降雨条件下碎石土质岸坡的稳定性,揭示了岸坡在降雨和水位下降过程中的稳定性衰减过程。降雨和水位骤降的共同作用是龙江红岩子滑坡的触发因素。为研究不同库水位和降雨条件下碎石土质库岸滑坡稳定性提供了依据。     

水库水位上升条件下渗透系数对顺层滑坡的稳定性分析

为了分析水库水位上升对顺层库岸滑坡稳定性产生的不利影响,以某典型顺层库岸滑坡为工程背景,采用GEO-SLOPE计算软件,计算了不同渗透系数的边坡岩土体在库水位上升时的渗流场,在此渗流场基础上,对顺层滑坡的稳定性进行了数值计算,并对计算结果进行了分析,得到了顺层滑坡在库水位变化条件下的安全系数和边坡岩土体的渗透系数之间的关系,为顺层库岸滑坡的边坡稳定性分析提供了可靠依据。     

三峡库区碎石土质岸坡失稳启动机制研究——以龙江红岩子滑坡为例

三峡水库蓄水后,滑坡成为三峡库区最严重的地质灾害之一,库水位下降和降雨是导致滑坡的重要因素。以龙江红岩子滑坡为例,研究三峡库区碎石土质岸坡失稳启动机制。基于FLAC~(3D)渗流分析模块功能和算法对三峡库区龙江红岩子滑坡的机制进行研究。根据龙江红岩子岸坡的地形、地质条件,建立了龙江红岩子滑坡渗流模拟有限差分计算模型,并确定了模型合理的水头边界条件。通过编写内置的FISH函数对降雨入渗、不同库水位等工况进行模拟,得到了位移场的变化规律,分析了不同库水位及降雨条件下碎石土质岸坡的稳定性,揭示了岸坡在降雨和水位下降过程中的稳定性衰减过程。降雨和水位骤降的共同作用是龙江红岩子滑坡的触发因素。为研究不同库水位和降雨条件下碎石土质库岸滑坡稳定性提供了依据。     

库水位骤变下滑坡–抗滑桩体系作用三维分析

库水位上升产生的浮力作用和库水位骤降时产生的渗透动水压力,将改变原有的水–边坡作用环境与条件,不利于库区边坡稳定。结合三峡库区马家沟I号滑坡的现场监测成果以及库水位波动数据,利用数值模拟方法,建立真三维模型。采用有限差分程序软件内置的Fish语言将分别考虑库水位上升和下降对坡面产生的静水压力作用、动水压力作用耦合于有限差分程序软件,对滑坡在库水位骤然上升与下降的位移和应力场进行分析,研究应力–渗流耦合作用下抗滑桩加固库区滑坡位移和受力特征,探讨滑坡–抗滑桩相互作用体系的防治效果。结果表明：抗滑桩与土体形成土拱效应以及抗滑桩阻滑效应相互作用下防治滑坡效果明显;库水位骤降产生的动水压力相比于库水位骤升产生的静水压力对滑坡–抗滑桩作用体系的减弱作用更大;数值模拟方法为对库水位骤变下滑坡–抗滑桩体系相互作用三维分析具有一定的指导意义。     

库水作用下库岸边坡红土的侵蚀模型试验研究

库水位的升降变化会引起库岸边坡红土的侵蚀。本文采用室内边坡模型试验和浸泡试验的方法,研究库水作用下库岸边坡红土侵蚀过程中的颗粒迁移、土压力、孔隙水压力的变化及其对应的抗剪强度和渗透性的变化情况。试验结果表明:在相同库水位下,边坡红土颗粒迁移现象不明显,库水位以下的土压力与孔隙水压力都比水面以上的土压力与孔隙水压力值大;随着库水位上升,土体内部孔隙中的气泡随水带出,边坡红土内部的土压力减小,孔隙水压力增大,且两者呈显著的非线性变化;随着浸泡时间的增长,土体抗剪强度先迅速减小,后缓慢回升,之后强度持续降低;渗透系数随浸泡时间延长明显增大;随着浸泡温度的升高,土体抗剪强度先增大后减小,但在常温作用时强度最大。     

库水位下降诱发的特大型顺层岩质滑坡变形特征与诱发机制

通过三峡库区旧县坪滑坡2016年6月~2018年8月的GNSS监测数据,采取多因素综合过程分析和定量分析手段,分析了滑坡变形在库水位7个不同变化过程下的响应特征和诱发机制。研究表明:(1)库水位下降是旧县坪滑坡位移变形的主要诱发因素,一般情况下,库水位下降速率越大,滑坡稳定性越差:库水位快速下降期间(>0.4 m/d)无强降雨时,滑坡仍可产生较强位移变形;库水位缓慢下降期间(<0.2m/d)无强降雨时,滑坡一般不产生明显变形。(2)强降雨在库水位下降期和145 m低水位运行期对滑坡位移变形可产生促进和一定的诱发作用,在库水位上升期(>0.5 m/d)则难以诱发滑坡产生变形。(3)对诱发滑坡变形来讲,降雨强度可以和库水位下降速率起相互补偿作用。即:通常情况下,库水位下降速率越大,诱发滑坡产生变形的降雨量可以更小。(4)库水位升–降转换期,渗透压力方向在一段时间内会逆库水位的下降变化而指向坡内,强降雨和库水位下降速率在一段时间内(数日至十余日)均不能诱发滑坡产生明显位移变形。(5)库水位高频低幅波动期间,总的渗透压力方向一般指向坡内,此阶段无论库水位下降速率多大,滑坡通常不会产生较强变形。该研究成果可对水库涉水型滑坡成因机制分析、监测预警判据研究、动态风险管理及应急抢险处置等提供重要借鉴。     

库岸古滑坡离心模型试验研究

针对一库岸古滑坡进行了水位骤降条件下 失稳机制 的离心模型试验。 离心模型的制作考虑了原型边坡的大尺寸和非均质特征,离心试验过程中进行了上下游水位的实时控制,试验后进行了边坡土体物理特性和强度特性的对比试验。离心试验结果表明：水库蓄水导致坡脚抗滑阻力降低,坡体前缘出现裂缝并随着水位上升出现坡脚坍滑;水位骤降坡体内产生向外的动水压力,加剧坡脚滑动并形成牵引式滑坡趋势;坡脚被加固后边坡变形情况得到明显改善,滑动被阻止,边坡整体稳定性提高。离心试验前后边坡土体的物理力学试验结果揭示：坡脚滑动会造成坡体土密度和含水率重新分布,并导致近滑动区土体强度特性改变、强度指标下降。 另外,水下土体随浸没时间增长黏聚力会降低直至消失。     

蓄水期库岸古滑坡的水动力学响应监测——以三峡库区泄滩滑坡为例

水库岸坡失稳是伴随水电工程建设而产生的一种地质灾害，一般认为主要是由于水库蓄水或运营导致岸坡水动力条件的不利演化造成的。国内外水库岸坡失稳的实例很多，但是岸坡的水动力条件演化过程主要以渗流计算所获得的渗流场作为依据，缺乏系统完整的现场监测资料。以三峡水库蓄水为契机，在湖北秭归县泄滩古滑坡体上建立了一套自动水文监测系统，监测内容包括水库水位、滑坡体水位、渗压与降雨量等。从监测成果来看，岸坡的水位(或渗压)上升速度明显滞后于库水位上升速度，滞后时间与岸坡的渗透性有关，滑带、滑坡影响带和基岩的渗透性相对较弱，滞后时间较长，但是滑坡体的渗透性良好，滞后时间较短；水位观测井的观测成果存在误导，需要结合观测井结构进行分析，建议尽可能使用标准管结构；降雨引起的滑坡体水位上升量和滞后时间与降雨强度关系密切，降雨强度越大水位上升量越大，水位开始上涨的时间越短。因此，对降雨的影响分析有必要考虑雨型，确定合适的基准时间单位。就泄滩滑坡而言，以小时为基本时间单位较为合适。     

库岸滑坡段护岸结构稳定性和破坏模式分析

针对内河库岸滑坡上修筑护岸结构存在的问题,对库区护岸结构与库岸稳定性进行了分析,进而计算模拟了库岸的施工过程和水位陡降时库岸的安全系数发展规律,得到了滑坡库岸与结构共同作用的破坏模式以及结构安全性指标。     

Influence of reservoir water level variations on slope stability and evaluation of landslide tsunami

Reservoir filling and water level variations are important factors that induce slope failures near the reservoir banks. Once a landslide occurs, a tsunami might form which can result in a far greater disaster. This study provides insight and a method for analyzing the disaster chain of a landslide near the reservoir water by taking a slope near the bank of A’lagou reservoir in Xinjiang, China, as an example. The instability mechanisms of the slope are studied based on the field investigation and numerical analysis. The results show that there are two factors that increase the process of slope instability: the rock structure of the slope, which is an important internal factor, and the reservoir filling, especially the rapid drawdown which is an important external factor. Then, a numerical simulation that is based on SPH-DEM coupling method is used to evaluate the landslide tsunami process. The quantitative analysis of the tsunami indicates the initial wave height is about 22 m, the tsunami run-up on the opposite slope is about 44 m high, the maximum overtopping flow is about 1.35×10⁴ m³/s, the maximum velocity is about 9 m/s, the maximum overtopping depth is about 7 m, and the erosive velocity on the downstream slope of the dam is > 20m/s. The results of this study will be useful for preventing and mitigating landslide hazards in reservoirs.

     

Stability analysis of bank slope under conditions of reservoir impounding and rapid drawdown

Stability of an ancient landslide in a reservoir area is analyzed by using centrifugal model tests, soil laboratory tests and numerical analysis. Special attention is paid to variation in water level, simulation of large-scale heterogeneous prototype slope, and strength reduction of sliding zone soils after slope sliding. The results of centrifugal model test show that reservoir impounding can reduce sliding resistance at the slope toe, followed by toe collapsing and front cracking of slope. Rapid drawdown can produce hydrodynamic pressure towards reservoir at the front of slope. Deformation is observed in the middle and upper slope, which reduces the slope stability further and forms the pull-typed landslide trend. Reinforcement of slope toe is effective for preventing the progressive failure. The results of laboratory test show that slope toe sliding will lead to the redistribution of soil density and moisture content, which will reduce the shear strength of soil in sliding zone, and the cohesion of immersed soil is reduced gradually and finally vanishes with time. The numerical results show that the strength reduction method used in finite element method (FEM) is very effective in capturing the progressive failure induced by reservoir water level fluctuations, and the evolution of failure surface derived from numerical simulation is very similar to that observed in centrifugal model test.     

三峡库区塔坪H2古滑坡台阶状复活变形的库水–降雨耦合作用机制

三峡水库蓄水以来,出现了大量大规模的老滑坡体复活现象。较多大型复活滑坡体的监测位移–时间曲线呈台阶状阶跃变化。此类滑坡的稳定状态识别难度较大,严重影响治理方案及治理时机的选择。以巫山曲尺塔坪H2滑坡为例,通过地质、位移监测及数值模拟方法,研究了此滑坡在实际降雨与库水涨落条件下渗流场、稳定性以及变形场演化规律。在汛期及库水位变动时期滑坡会发生变形,特别是库水位下降诱发滑坡前缘变形,并对后部坡体产生牵引作用。而降雨主要影响库水位变动带以上部分滑体的变形,并对前缘坡体产生推动作用。在周期性降雨和库水位涨落的循环作用下,滑坡体反复受到"推–拉"作用,导致滑坡的位移–时间曲线呈现台阶状阶跃特征。总体来说,库水位涨落是滑坡变形的主要因素,而降雨促进了滑坡变形进一步发展。     

库水位变化下滑坡渗流机制与稳定性分析

 基于非饱和土力学理论建立渗流场–应力场的流–固耦合计算模型,考虑土–水特征曲线与渗透特征,将孔隙水压力分布和非饱和土强度理论应用到极限平衡法中,并与有限元法结合,对库水作用下的三峡库区巫峡段龚家坊堆积层滑坡稳态–瞬态进行渗流、稳定性、应力应变的饱和–非饱和数值计算。采用Geo-studio软件中的Seep模拟库水对滑坡体作用及地下水位变化;并与Slope结合,进行极限平衡与流固耦合的稳定性计算;采用Sigma有限元分析方法进行非饱和非稳定渗流与应力–应变分析。揭示了孔隙水压力差的消散变化以及浸润线滞后库水的时间效应,水分在坡体内运移与土体变形相互影响的空间效应,表明水在坡体中起到了顶托、楔裂、促动的作用,坡顶张拉裂隙积水对稳定不利,前缘稳定,滑坡中后缘起着推移作用,是控制整体稳定的关键,体现了渗流–应力耦合作用下库区抗滑桩作用体系的防治效果。     

三峡库区奉节河段库岸蓄水再造研究

通过二维水流泥沙数模计算，分析了三峡库蓄水后棒节河段的泥沙淤积量、流场、近岸流速及浪高等的变化；探讨了岸坡可能的3种再造形式；冲刷塌岸、整体滑移、岩坡崩塌；建立了库岸冲刷塌岸的预测模型，并进行了预测；计算分析了不同水位、冲刷淤积、地震等工况下典型滑坡的稳定性变化规律；最后，对库岸再造的工程防治措施提出了建议。