基于离心模型试验的库岸滑坡变形特征研究

三峡库区蓄水后,大量库岸滑坡发生复活变形,为研究滑坡随库水位升降的变形特征和机制,以库区典型直线形滑面形态滑坡为地质原型,概化设计了大尺度离心模型试验,通过模拟两个水位升降过程,布设高速相机和传感器,获取了滑坡变形演化全过程高清影像、孔压和土压-时间变化曲线,可得以下研究结果:在水位首次下降时,孔压和土压逐渐减小,当下降15 min后滑坡发生整体蠕滑变形,首先是前部产生横向张拉裂缝,中后部则是以竖直位移为主的蠕滑压密变形过程,水位停止下降2 min后变形停止,表明变形对库水位变化具有一定滞后性;当水位再次下降时,前部沿原破裂面再次下滑并失稳,中后部则无变形,变形演化具有典型牵引式特征。在库水首次入渗滑坡时,坡体孔隙水压力对库水位升降具有明显的滞后性,而在下一次水位升降过程中,这种滞后性明显减弱。该类滑坡受水位下降的动水压力效应影响较大,在滑坡变形过程中,中后部滑体变形在竖直方向的蠕滑压密行为使得中后部稳定性有所提高,因此,在后期蓄水过程中不再发生变形,试验现象与实际库岸滑坡吻合。试验揭示了三峡库区该类滑坡在水位升降条件下的变形破坏模式及长期演化趋势,为库区地灾防治提供了参考依据。     

降雨和库水位联合作用下库岸滑坡模型试验研究

受库区水位波动和降雨影响,库岸大量老滑坡体变形加剧,地质灾害问题十分突出。为研究库岸滑坡影响因素、变形演化规律及失稳条件,以大型物理模型试验为手段,选取三峡库区黄土坡滑坡临江Ⅰ号崩滑体为对象,通过考虑水位波动、降雨及其组合作用等诱发因素,开展了一系列的库岸滑坡模型试验研究。试验结果表明：水位升降,变形主要集中于模型坡体前缘,其中,水位抬升过程中,滑坡模型变形较小,变形加速阶段出现于水位下降期间,且变形速率与水位下降速率成正比,即临江Ⅰ号崩滑体为典型的动水压力型滑坡;降雨影响下坡体变形在时间和空间上存在明显分区现象,时间上,变形发展主要集中于坡体浅表层饱和之后,即短时降雨对坡体变形未产生显著影响,空间上,坡体前缘和后缘变形剧烈;库水位下降和强降雨联合作用下坡体前缘产生局部流滑破坏,并溯源发展至前缘整体破坏,为典型的牵引式破坏模式。试验揭示处于临滑阶段坡体,其孔隙水压力、土压力变化呈现异常频繁的波动现象,可为滑坡预警预报提供一定参考依据。     

堤外水位升降条件下非稳定渗流模型试验研究

建立堤坝饱和-非饱和渗流测试系统,对在水位骤升和水位骤降条件下堤坝进行试验研究。主要测试堤坝模型内各点的非饱和基质吸力,同时观察记录试验过程中实验室内的气温和湿度,探讨水位升降条件下非饱和区负压的变化规律及其影响因素。研究发现,堤坝模型中各点的吸力不仅与水位变化、各点所处的位置有关,同时也受大气温度、湿度、蒸发等外界环境因素的影响;水位变化因素占优还是蒸发因素占优,决定着堤坝非饱和区负压的变化发展方向     

库水位变化下对水库滑坡稳定性影响的预测

本文在分析库水位与滑坡稳定性的一般规律的基础上，对某水库滑坡进行了考察，分析其初期蓄水过程中滑坡的位移动态和代表性测点位移的规律，确定最危险水位，进行稳定性计算中的参数反演，在此基础上，考虑地下水渗透的滞后性，进而预测了未来蓄水及潜在的库水位下降情况下滑坡稳定性与库水位的关系。     

库水位升降条件下不同渗透性的滑坡体稳定性变化规律

库水位升降作用下不同材料滑坡体稳定性变化规律不同。选择代表三峡库区不同土体材料滑坡4个数量级的饱和渗透系数,采用Geostudio软件Seep/W和Slope/W模块,分析了三峡水库库水位升降作用下不同渗透系数滑坡体浸润线的分布规律及由此引起的滑坡稳定性变化规律,结果表明:库区涉水滑坡体稳定性的变化与滑坡体的渗透系数密切相关,在库水位上升阶段,随着滑坡体渗透系数逐渐变小,浮托力增大的速率变缓,指向坡内的渗压逐渐增强,滑坡稳定性系数有相对增大趋势。在库水位下降阶段,随着滑坡体渗透系数逐渐变小,浮托力减小的速率变缓,指向坡外的渗压逐渐增强,滑坡稳定性系数有相对减小趋势。     

牵引式滑坡推力计算方法研究

三峡工程运行期间引发大量库区滑坡地质灾害,由于库区水位及降雨等联合影响,使得牵引式滑坡在库区滑坡中占有相当的比例。通过对库区牵引式滑坡形成机制研究,根据变形破坏模式,把牵引式滑坡分为牵引区（初始滑动区）和被牵引区,分析牵引式滑坡在演化过程中牵引区滑体与被牵引区滑体之间的相互依存关系,针对其相互作用力学特征建立合理的物理和数学力学计算模型,初步推导牵引式滑坡推力计算公式,为抗滑桩设计提供合理的设计推力。以三峡库区朱家店牵引式滑坡为例,在确定被牵引区滑体对牵引区滑体存在推力作用情况下,通过推力计算表明,推导出的公式计算得到牵引区滑体的设计推力比单独计算牵引区滑体设计推力更大,相比将牵引区滑体和被牵引区滑体视为整体计算设计推力更小,说明此方法计算的推力用于抗滑结构设计可以达到既安全又经济的效果,为牵引式滑坡治理设计提供新的思路。     

国外离心模型试验技术在边坡工程中的应用现状与展望

首先简单介绍了国外离心模型试验技术的发展状况 ,然后探讨了其在边坡工程中的应用 ,特别是在暴雨、水库蓄水对边坡稳定性影响中的应用 ,最后提出了边坡工程中离心模型试验存在的问题以及今后发展的方向。     

贵阳-新寨高速公路牵引式顺层岩质滑坡的治理与施工

在我国的山区修筑道路工程,常常形成稳定性较差的岩质顺层边坡,变形破坏案例频发。以贵阳-新寨高速公路开挖道路引起的大型岩石顺层滑坡为研究对象,通过现场勘查、不良地质环境及人类活动等外界因素的调查,模拟滑坡的运动特征,分析滑坡的成因,并根据牵引式滑坡的特点,提出相应的工程治理措施。     

牵引式滑坡的破坏机制及其加固措施探讨 ——以某高速公路牵引式滑坡为例

牵引式滑坡在山区公路滑坡中占有相当的比重,其治理工程往往耗资巨大、环境破坏严重。针对某高速公路牵引式滑坡,通过地质调查、变形迹象分析、岩土体应力-应变分析及数值模拟等方法,指出具体破坏机制为：（1）坡脚开挖致使阻滑关键块体缺失,应力集中导致剪切应变软化;（2）地表降水与地下水对岩土体物理力学性能的改造;（3）滑体变形不协调,导致拉裂缝产生,滑坡后缘得以继续向后扩展。目前监测表明,已施工的组合加固措施效果良好。最后讨论挖方引起的牵引式滑坡的工程地质特征,对牵引式滑坡进行评价应坚持安全系数分区原则,滑坡总体加固应按安全系数控制,同时对后缘加固按位移控制。     

边坡开挖破坏过程的离心模型试验研究

边坡开挖是工程中经常遇到的问题。在清华大学土工离心机上,开发了一种离心机运转过程中的边坡开挖模拟技术。进行了土坡开挖的离心模型试验,测量了开挖过程中边坡的位移场变化。结果表明,边坡的破坏过程是从坡体下部开始的剪切带逐渐向上发展贯通的过程,并经历了滑裂面贯通前的平缓变形和贯通后变形迅速增大两个阶段。坡顶裂缝最初均是由受拉引起的,但随着剪切带的不断向上发展,裂缝的扩展是由拉伸和剪切两种作用综合引起的。     

库水位下降条件下斜坡稳定性研究

采用核磁共振（NMR）技术反演水文地质参数,在此基础上,基于非饱和土强度理论,对现有滑坡剩余推力法进行改进。以三峡工程库区赵树岭滑坡为例,对库水位以不同速度下降时不同时刻的滑坡稳定性进行了研究,结果表明：在库水位下降过程中会出现稳定性系数达到极小值的现象。下降速度越大,稳定性极小值越小,出现极小值的时刻也相对早。     

Centrifugal model test on a riverine landslide in the Three Gorges Reservoir induced by rainfall and water level fluctuation

Frequent soil landslide events are recorded in the Three Gorges Reservoir area, China, making it necessary to investigate the failure mode of such riverside landslides. Geotechnical centrifugal test is considered to be the most realistic laboratory model, which can reconstruct the required geo-stress. In this study, the Liangshuijing landslide in the Three Gorgers Reservoir area is selected for a scaled centrifugal model experiment, and a water pump system is employed to retain the rainfall condition. Using the techniques of digital photography and pore water pressure transducers, water level fluctuation is controlled, and multi-physical data are thus obtained, including the pore water pressure, earth pressure, surface displacement and deep displacement. The analysis results indicate that: Three stages were set in the test (waterflooding stage, rainfall stage and drainage stage). Seven transverse cracks with wide of 1–5 mm appeared during the model test, of which 3 cracks at the toe landslide were caused by reservoir water fluctuation, and the cracks at the middle and rear part were caused by rainfall. During rainfall process, the maximum displacement of landslide model reaches 3 cm. And the maximum deformation of the model exceeds 12 cm at the drainage stage. The failure process of the slope model can be divided into four stages: microcracks appearance and propagation stage, thrust-type failure stage, retrogressive failure stage, and holistic failure stage. When the thrust-type zone caused by rainfall was connected or even overlapped with the retrogressive failure zone caused by the drainage, the landslide would start, which displayed a typical composite failure pattern. The failure mode and deformation mechanism under the coupling actions of water level fluctuation and rainfall are revealed in the model test, which could appropriately guide for the analysis and evaluation of riverside landslides.     

库水位变化对边坡稳定性的影响

为了研究库水位下降速度、库水位下降时间和渗透系数对边坡稳定性的影响,本文结合某工程,利用现有的程序对多种方案进行了模拟。结果表明：库水位下降速度越大,滑弧的深度越大,比较容易发生深层滑动。边坡的安全系数分别随着库水位高程的减小和库水位下降时间的增加均出现先减小后增加的趋势。不同的库水位下降速度有不同的临界库水位和临界下降时间。渗透系数对边坡的稳定性影响较大,渗透系数越大,越有利于边坡的稳定。     

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。     

基于滑体渗透性与库水变动的滑坡稳定性变化规律研究

在三峡工程试运行期间,库区滑坡因地质结构和渗透性的不同,其变形情况存在明显差异,因此,除研究滑坡地质结构外,还应加强不同渗透性滑坡在库水变动下的稳定性响应规律研究。以三峡水库库首区黄荆树滑坡实例为计算模型,分析库水位在175～145 m间以0.5～2.0 m/d变化时4种不同渗透性滑坡的渗流场特征;再以库水影响系数? 和稳定性变化率为评价指标,研究在滑体渗透性和库水变动条件下的滑坡稳定性变化规律。研究表明,当库水影响系数? 在-0.107～-0.322时,稳定性变化率? 最大,且随? 减小滑坡稳定性增加率? 减小;当? 在-0.644～-769.231时,随? 减小稳定性增加率? 变化不明显;当? 在576.923～769.231时,库水位上升时滑坡稳定性降低较少;当? 在0.107～384.615时,影响系数? 与稳定性变化率? 的相关性不明显。其结果对于库区滑坡的监测预警有较强的应用价值     

库水位骤降时的滑坡稳定性评价方法研究

三峡水库蓄水及水位波动,将极大地改变滑坡体内的水文地质条件,库水位骤降和暴雨入渗是导致滑坡的主要因素。库水位骤降时的滑坡稳定性评价是滑坡防治中的一个难题。根据三峡水库水位调控方案和库区滑坡地下水作用的力学模式,利用有限元模拟库水位从175 m骤降至145 m时的滑坡暂态渗流场。建立了渗透力作用下滑坡稳定性评价的不平衡推力法。研究表明：滑坡的渗透系数和库水位下降速度是影响滑坡稳定性的主要因素,当库区堆积层滑坡渗透系数小于0.864 m/d,库水位发生骤降为2 m/d。库水位骤降时滑坡稳定性降到最小的水位通常在175 m水位以下10～20 m处。其研究为库区 175 m水位滑坡治理提供了科学依据。     

水库型滑坡模型试验相似材料的研制及应用

相似材料的研制是滑坡模型试验的关键。在相似材料的研究基础上,通过大量的配比试验,结合模糊综合评价法对不同配比材料的相似性进行比较,研制出同时模拟物理力学性能相似和渗流作用相似的水库型滑坡相似材料,这种材料由标准砂、滑体土、膨润土和水溶液混合而成。同时通过库水作用下滑坡模型试验评价该材料的相似效果,记录水位升降过程中坡内的孔隙水压力变化、渗流变化、滑面形态及裂缝形成发展过程。试验结果表明,库水对岩土体物理力学性质的弱化和坡内指向临空面的渗透压力是滑坡产生的主要诱发因素;水库型滑坡的破坏模式为有多级滑面的牵引式破坏;试验观测的浸润线与理论计算结果基本吻合。该相似材料的物理力学性能和渗流效果均能达到试验相似要求,模拟库水作用下滑坡变形破坏过程的效果良好,是一种比较理想的水库型滑坡模型相似材料。研究结果为进一步开展大型水库型滑坡模型试验提供了科学依据。