三峡水库调度对库岸斜坡体内渗透压力与斜坡...
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库水位升降条件下滑坡的稳定性极小状态——以三峡库区为例谭建民伏永朋常宏摘要:关键词:Lowest Stability State of Landslides Under Rising and Descending of Reservoir Water Level: A Case Study on Three Gorges AreaTAN Jian-Ming, FU Yong-Peng, CHANG Hong库岸滑坡在库水位波动情况下的稳定性,一直是滑坡研究的热点问题之一。
已有的研究表明,库岸滑坡稳定性变化的关键要素是地下水[1]。
地下水随库水位的动态过程导致了滑坡体水压力的重新分布,破坏原有滑动力和抗滑力之间的对比状态,从而使滑坡的稳定性系数增加或减小。
根据现有统计,三峡库区在蓄水范围内的滑坡有1190余个[2],它们在三峡库区蓄水运行期间的稳定性评价成为三峡库区地质灾害防治的关注点。
基于库岸滑坡地下水动态的分析和计算,研究者发现在库水位下降时滑坡的稳定性并非单调下降,而是可能在过程中出现一个稳定性系数极小的状态[3~4]。
然而,对这个极小稳定性状态的形成及特征还缺少论述。
目前,库水位下降诱发滑坡是三峡库区滑坡研究的重点问题,而库水位上升期间滑坡稳定性的变化趋势相对不受重视。
实际资料表明,滑坡破坏或变形加速也会在库水位上升期间出现[5],引人注目的秭归千将坪滑坡就是三峡水库蓄水至135 m高程1个月后发生的[6]。
这说明滑坡稳定性并不仅仅在库水位下降时才发生。
那么,在库水位上升和下降都可能导致滑坡稳定性下降的情况下,滑坡稳定性的极小状态在那个阶段出现,也是一个值得探讨的问题。
1 三峡库区滑坡的典型特征三峡库区的大型滑坡主要发育在深切河谷的两岸。
根据前人调查,三峡库区从宜昌三斗坪到重庆附近的长江干流两岸,体积大于100 万m3的崩塌滑坡堆积体有134处[7],其中有比较著名的新滩滑坡、黄腊石滑坡、黄土坡滑坡、鸡扒子滑坡、白衣庵滑坡等。
三峡库区水位波动对库区边坡稳定性的影响摘要:三峡库区是我国滑坡等地质灾害多发地区,库区水位的升降波动是诱发水库库岸发生滑坡或不稳定的首要原因,笔者通过地质调查,运用工程地质分析原理和模型试验模拟库水位的变化,得出滑坡在库水位变化过程中破坏的一般规律。
关键词:水位波动;边坡稳定性;滑坡;模型试验由于地质特性及库区蓄水的原因,三峡库区是地质滑坡及不稳定边坡等地质问题多发地带。
据不完全统计,三峡库区在175m 库水位影响的范围内共有大小滑坡2000 余例,此外各类不稳定边坡的分布十分常见。
自2003 年135 m 蓄水开始,2006年水库蓄水达到156m 以来,绝大多数滑坡在水位逐渐但缓慢上升和稳定蓄水状态下的长时间浸泡的考验并没再次活动。
但三峡大坝基本完工后,三峡水库逐步开始正常且更高水位的蓄水运行,三峡大坝的坝前水位在较短时间内145 m- 175m之间升级波动,水位变化幅度达30 m。
研究发现,三峡库区水位的波动侵蚀了山体,降低了极大多数岩体强度,减轻了岩体有效重力,而且对库岸边坡内地下水位分布有很大影响,特别是水位升降波动过程容易使原己稳定的滑坡再度失稳。
三峡库区蓄水位高,库岸滑坡危害较大,例如:(1)在某些狭窄地带,大量的岩土体甚至山体滑入水库,直接减少了库容,还可能造成坝前坝,影响水资源利用;(2)若突发剧烈滑坡,滑体极速滑入水库,会造成巨大的涌浪,对大坝的安全及电站的运营、库区周边人民安全带来较大威胁。
水库蓄水后会对库区存在的大量滑坡产生不利影响,所以研究库水位的变化对滑坡稳定性的影响有重要意义。
1库区水位波动对库岸滑坡的影响水库蓄水或调度期间,水位相对来说是骤然升降,此时库容水位的变化将直接导致库岸边坡地下水动力场发生变化。
1.1水位上升期空隙水压力作用于库岸边坡如图1在库水位还未上升之前库岸边坡情况,图2表示库水位上升之后库岸边坡情况。
图1 库水位上升之前库岸边坡情况图2 库水位上升之后库岸边坡情况由图1和图2可知,由于库水位的上升,增加了库岸边坡的浮重度区和饱和重度区。
利用BSTEM模型分析库岸边坡形态对其稳定性的影响冉冉;刘艳锋【摘要】库岸稳定性取决于最大崩塌临界机制的驱动力和抵抗力的平衡,二者的平衡又取决于库岸边坡形态、岩土组成、水流浪涌特征、植被覆盖等.边坡形态是库岸稳定性的基本条件,主要指标有坡度、岸高及坡面形态.以三峡库区忠县石宝镇段为例,利用BSTEM模拟分析库岸边坡形态对其稳定性的影响,从而得到如下结论,研究库岸坡形形态对其稳定性的影响,对评价库岸的稳定性及影响因素至关重要,是研究库区崩岸侵蚀的危险性和对库岸防治措施的有力依据.【期刊名称】《地下水》【年(卷),期】2011(033)002【总页数】4页(P162-165)【关键词】BSTEM模型;边坡形态;崩岸;库岸稳定性;库岸侵蚀【作者】冉冉;刘艳锋【作者单位】西北大学,城市与环境学院,陕西,西安,710127;西北大学,城市与环境学院,陕西,西安,710127【正文语种】中文【中图分类】TV697.2+40 引言库岸稳定性取决于最大崩塌临界机制的驱动力和抵抗力的平衡,具体二者的平衡又取决于库岸几何形态和结构、库岸岩土物质组成、水流特性、库岸植被措施以及气候条件等[1-2]。
其中最直观的是边坡形态,在其他条件相同情况下,坡度越大越危险,库岸坡高越高越容易产生崩塌[3]。
文献[4]通过对河道崩岸影响因子的量化分析,得出在自然因素中,水流动力条件占主导地位,河床边界条件其次。
影响库岸边坡稳定性的地形因子也很多,如坡度、坡长、坡高、坡脚坡度、库岸形态等。
库岸边坡是库岸稳定性的最基本条件,表征地形的主要指标是坡度和坡高以及库岸形态。
为此,本文选取三峡库区忠县石宝镇段为例,利用 BSTEM模拟分析库岸边坡形态对其稳定性的影响,将有助于研究库区崩岸侵蚀的危险性,对库岸防治措施具有指导作用。
1 研究区概况长江三峡水库位于我国内陆腹心,地处东中西三大自然经济梯度带的过渡区域,是区域社会经济发展的枢纽,也是长江流域重要的生态屏障。
三峡水库水位升降对土质岸坡塌岸力学影响机制研究三峡水库是我国最大的水利工程之一,其水位的升降对其周边土质岸坡的稳定性产生了重要的影响。
因此,深入研究三峡水库水位升降对土质岸坡塌岸力学影响机制具有重要理论和实际意义。
首先,水位升降对岸坡的稳定性影响主要体现在两个方面:一是对土体的饱和度和孔隙水压的影响,二是对土体重力和剪力强度的影响。
在水位升高时,岸坡土体的饱和度会增加,导致土体内孔隙水压力增大,进而减小土体的有效应力。
同时,饱和度增加还会导致土体的重力有效应力减小,从而削弱了土体的抗滑稳定性。
此外,水位升高还会增加沉积体的浸润深度,导致土体内部水分的输送和渗透,进一步加剧了土体的软化和变形。
在水位降低时,岸坡土体的饱和度会减小,孔隙水压力会降低,土体的有效应力会增大。
同时,水位降低还会导致土体的重力有效应力增大,从而增加了土体的抗滑稳定性。
此外,水位降低还会导致土体内部水分的排泄和渗透,从而减小了土体的软化和变形。
综上所述,水位升降对土质岸坡的稳定性影响机制主要包括饱和度和孔隙水压以及重力和剪力强度。
在水位升高时,土体的饱和度增加和孔隙水压力增大导致土体的抗滑稳定性减弱;而在水位降低时,土体的饱和度降低和孔隙水压力降低则使土体的抗滑稳定性增强。
而水位升高和降低过程中,土体的重力和剪力强度的变化也会对土体的稳定性产生影响。
为了进一步研究水位升降对土质岸坡塌岸力学影响机制,可以采取以下研究方法:1.野外观测方法:利用三峡水库实际水位升降数据,结合现场岸坡监测数据,分析水位升降过程中土体变形、沉降等现象,探究水位变化对土体力学性质的影响;2.物理模型试验方法:通过建立模拟三峡水库岸坡的物理模型,利用水位升降模拟实际情况,对土体的变形、剪切强度等进行实验观测和测量,从而揭示水位变化对土体力学性质的影响机制;3.数值模拟方法:建立相应的数值模拟模型,模拟水位升降过程中土体的受力变化,通过计算和分析得出水位变化对土体稳定性的影响结果,为工程实践提供科学依据。
三峡水库库水位升降对谭家河滑坡影响分析王世梅;刘佳龙;王力;杨巧佳【摘要】To study the influence of reservoir water level fluctuation on stability of the fording landslide,Tanjiahe landslide,about 56 km from Three Gorges Project Dam is selected as a research object. The influence of different water level fluctuation rate on the seepage field and stability is discussed. By analyzing GPS data,it is determined that Tanjiahe landslide is a typical buoyancy weight - loss landslide. The Geostudio2007 software is adopted,and the transient seepage under the water level fluctuation between 145m to 175m is simulated by seep /w module,and the flow field results are used for stability analysis by slope / w module. Through numerical calculation,the relationship of wa-ter level fluctuation rate,the groundwater contour and the landslide stability are obtained.%为研究库水位升降对涉水边坡稳定性的影响,选取距三峡大坝坝址56 km 处的谭家河滑坡作为研究对象,探讨了不同库水位升降速率对于滑坡渗流场和稳定性的影响。
水位下降作用下岸坡动态变形机理及防治措施Xiong Chao;Zhao Peng;Wu Chao【摘要】为了研究三峡库区老铜罐驿库岸边坡,在水位下降作用下岸坡动态变形机理,根据多年的监测资料和勘查成果,分析其变形特征和失稳机理,提出合理的防治措施.研究结果表明:三峡库区老铜罐驿库岸边坡,在雨季库水位降低过程中,产生向着滑坡体外侧的渗流压力和动水压力,致使边坡稳定性降低,形成\"牵引式\"破坏模式,最后提出采用\"普通抗滑桩+排水工程+护坡\"进行治理.【期刊名称】《山西建筑》【年(卷),期】2019(045)004【总页数】2页(P77-78)【关键词】水位下降作用;变形机理;防治措施;三峡库区【作者】Xiong Chao;Zhao Peng;Wu Chao【作者单位】【正文语种】中文【中图分类】P642.220 引言库水位的变动过程,对库岸边坡稳定性具有重要影响。
如三峡库区的千将坪滑坡[1],我国湖南省柘溪水库的塘岩光滑坡[2]以及世界著名的意大利瓦依昂滑坡[3]等,都是库水位变化导致的灾难性滑坡。
自2003年三峡库区蓄水以来,由于库水位的下降导致边坡内渗流场发生变化,改变了边坡原始的应力环境,致使许多原本处于稳定的边坡趋于失稳状态,尤其是以库岸边坡最为严重。
近年来,国内外学者对三峡库区库岸边坡变形机理及稳定性评价进行了大量研究。
基于此,本文以三峡库区老铜罐驿库岸边坡为例,在对库水下降作用下滑坡动态变形机理和特征分析的基础上,根据多年的监测资料和勘查成果,分析其变形特征和失稳机理。
1 库水位下降下边坡变形机理三峡水库放水时,导致库水位下降,同时渗入边坡内部的水也开始下降。
对于渗透性较好的边坡,由于孔隙大,坡体内的水很快可以排出,库水位下降与坡内水下降速度相当,这种情况下对边坡稳定影响相对较小;相反,对于渗透性差的边坡,坡体内的水不能及时排出,导致坡内水下降滞后于库水位下降速度,两者形成正落差,边坡内地下水向外渗流,产生向着滑坡体外侧的渗流压力。
滑坡体渗流场与库水位波动响应关系研究--以三峡库区李家坡滑坡为例孙莹洁;郭宁;潘尚涛【摘要】以三峡库区李家坡滑坡为研究对象,在滑坡体下部建立了集孔隙水压力、水分含量于一体的实时监测系统,依托采集的长期连续观测数据,开展库水位升降过程中滑坡体地下水渗流场的变化规律研究。
结果表明,库水位上升过程中,滑坡体内孔隙水压力的变化趋势与库水位保持一致但相对滞后,滞后时间最长达19 h;库水位下降过程中孔隙水压力的变化趋势与库水位上升时近似,但由于地下水回流影响滞后时间相对较长,最长达到32 h。
库水位升降过程中水分含量实时监测数据及变化曲线能较好反映滑坡体含水量的响应规律,此规律若与孔隙水压力相结合,可较好地分析滑坡体地下水渗流场的变化过程,为后续滑坡的模型建设及稳定性评价提供可靠的数据支持,同时为同类型滑坡的研究提供借鉴。
%In view of Lijiapo landslide in Three Gorges Reservoir area, a real-time monitoring system composed of pore water pressure and water content is constructed in the lower part of landslide. Based on the long-term and continuous monitoring data, the variation law of groundwater seepage field in the landslide mass with the reservoir water level fluctuation is studied. The re-sults show that the variation trend of the pore water pressure in the landslide mass is consistent with that of reservoir water level when water level rising, but relatively lags behind and the maximum lagging time is up to 19 h; the variation law of pore water pressure is similar with the rise of water level when the reservoir water level drops, the lagging time is much longer because of groundwater reflow and the maximum lagging timereaches 32 h. The real-time monitoring data and variation curve of water con-tent can well reflect the response law of landslide water content and in the combination with the pore water pressure, the evolution of groundwater seepage field in the landslide can be better analyzed to provide reliable data for numerical simulation and stability evaluation of the landslide.【期刊名称】《人民长江》【年(卷),期】2014(000)007【总页数】4页(P66-69)【关键词】库水位升降;滑坡体;渗流场;响应关系;三峡库区【作者】孙莹洁;郭宁;潘尚涛【作者单位】中国地质调查局水文地质环境地质调查中心,河北保定071051;中国地质调查局水文地质环境地质调查中心,河北保定071051;中国地质调查局水文地质环境地质调查中心,河北保定071051【正文语种】中文【中图分类】P642.22三峡库区地质环境复杂,降雨量充沛,滑坡、崩塌等地质灾害频发。
三峡水库运行过程中库岸大型滑坡稳定性演变趋势研究的开题报告一、选题背景和意义作为世界上最大的水利工程之一,三峡工程的建设至今已经历经三十余年。
随着工程水平的提高和建设成本的增加,三峡水库已经成为我国水电资源的重要组成部分。
然而,随着三峡水库的日益逐渐进入正常运行阶段,库岸大型滑坡问题逐渐浮现。
据统计,自2011年至今,三峡水库周围发生的大型滑坡事件已经超过了三十起。
这些滑坡事件不仅威胁到了水库的运行和建设,而且还给库岸沿线居民带来了严重的安全隐患。
因此,研究三峡水库运行过程中库岸大型滑坡的稳定性演变趋势是十分必要的。
通过对不同时间点的库岸滑坡情况进行对比分析,可以为水库管理部门提供科学依据,以便及时制定应对措施并确保水库的运行安全。
二、选题研究内容本次研究将分析三峡水库运行过程中库岸大型滑坡的稳定性演变趋势。
具体研究内容如下:1. 搜集三峡水库周围的库岸滑坡资料,对其受理时间、滑坡类型、地理位置和规模进行分类整理。
2. 通过对已有资料的比对和分析,确定研究区域范围,并建立相应的空间数据模型,以便进行动态变化的模拟。
3. 运用现代地理信息技术结合多源数据,综合进行地质地貌、地形地貌、气候环境、物理力学等多方面的分析,探究三峡水库周围库岸滑坡的成因。
4. 通过对三峡水库周围库岸滑坡的稳定性演变趋势进行分析,为预防和控制库岸滑坡问题提供科学依据。
三、选题研究方法1. 综合数据采集和现场实地勘察:通过多源数据采集和现场实地勘察,全面了解三峡水库周围库岸滑坡的场地环境、物理力学特性,为数据分析提供基础数据。
2. 空间数据分析方法:基于航空遥感、卫星遥感和地形地貌数据的多源数据分析,进行地形分析,构建底图并在其中嵌入检测结果。
3. 灾害风险评估方法:基于物理力学的滑坡稳定性分析原理,使用监测结果,对库岸滑坡的稳定性进行定量分析和评估。
四、研究预期成果及应用价值本研究旨在揭示三峡水库运行过程中库岸大型滑坡的稳定性演变趋势,为三峡水库的管理和运行提供科学依据和技术支持。
水库蓄水对库岸滑坡的影响研究摘要:水库库岸滑坡是水电站工程建设中时常遇到的重大环境工程地质问题,深入研究水库蓄水对库岸滑坡的研究,能给水库基础建设和电站枢纽工程提供安全保障,对确保水库正常运行和保证库岸滑坡稳定性有重要意义。
本文首先介绍了库岸滑坡的危害以及水库蓄水对库岸滑坡的影响因素,并对这些因素影响库岸滑坡稳定性的机制做了详细的阐述。
关键词:水库;蓄水;库岸滑坡水库库岸滑坡研究是水电站工程建设顺利进行的重要保证,库岸滑坡稳定性的研究对水电站的正常运行有非常重要的意义。
我国拟建或者已经建好的水电站大多数都有库岸稳定问题,如位于长江中游的长江三峡水利枢纽工程、河南洛阳附近的黄河小浪底水利枢纽、湖北宜昌的葛洲坝工程等。
水库蓄水后,由于水库水位抬高,改变了水库所处的地质环境,库岸边坡岩土体物理及化学性质发生变化,因此库岸稳定问题就变得非常突出。
1水库库岸滑坡的危害水库库岸滑坡逐渐成为修建水库以及危害安全运行的严重地质问题,如果发生库岸滑坡,造成的后果将难以想象,其直接破坏水库周围的建筑物,造成水电站不能正常运营,同时也会对人民群众的生命财产安全造成极大的威胁。
库岸滑坡时会有大量岩土体顺势滑入水库,极大的减少水库的有效库容,严重的会将水库变为泥库,导致水库废弃。
2水库蓄水对库岸滑坡的影响因素由于水库蓄水后的水位抬高,水深加大,会改变水库边坡原始稳定的地质状态以及物理化学性质,这是影响库岸边坡稳定的重要因素。
库岸滑坡变形破坏的发展以及相应的稳定性取决于斜坡的地质条件,当地质条件发生变化时,库岸斜坡变形破坏的发展与稳定状态也会发生相应的变化。
因此水库库岸滑坡有一般山体滑坡的基本特性,同时还有随地库区质条件和环境变化这些特殊性质。
库岸滑坡地质环境变化的影响主要有以下表现:(1)水库大量蓄水导致的岩土体强度软化特性,悬浮减重效应改变了库岸滑坡体的稳定状态;(2)水库蓄水量骤然增加或减少产生的动力水压有可能导致库岸滑坡体的变形破坏;(3)水库的蓄水有诱发地震的可能性,而地震发生能促发库岸滑坡的变形和破坏。
渗透系数与库水位升降对下坪滑坡稳定性的影响研究张夏冉;殷坤龙;夏辉;李烨【摘要】在三峡水库运行过程中,库水位周期性涨落引起库区内滑坡稳定性发生变化,渗透特征是滑坡的内在属性,滑坡因渗透性的不同而导致其稳定性对库水变化的响应不同.根据万州库段水位统计资料,以三峡库区万州区下坪滑坡为模型,分析在4种不同数量级的渗透系数条件下的渗流场特征,研究在不同渗透系数下的滑坡稳定性变化规律.分析结果表明:该类型滑坡的稳定性变化与库水位的变化呈现高度的正相关;滑坡稳定性最差出现在库水位下降到最低水位时,且水位降速越快,滑坡稳定性越差;不同渗透条件下的滑坡稳定性随时间的变化规律基本一致,其变化率处在一定的波动范围内,保持在-2%~2%之间;滑坡稳定性的最大值和最小值都是随着渗透性的变大而变大;稳定性最小值与渗透系数的对数值表现为近似指数关系,稳定性最大值与渗透系数的对数值表现为近似对数关系.%During the operation of the Three Gorges Project,the reservoir water level changes according to the actual condition of water storage and hydrologic condition.Because of the correlation between the underground water level of landslides and the reservoir water level,water level cyclical fluctuation may have effects on the landslides in many ways.The effects cause the changes of the stability of landslide in the reservoir area.Permeability is the internal property of landslide.The permeability coefficient can be used to characterize the hydraulic conductivity of the soil.It is also the main factor influencing the characteristics of seepage field of the landslides on the reservoir bank.The stability of the landslides responds differently to the changes of the reservoir water level,due to different permeability of thelandslides.According to the statistics of the reservoir water level of the Wanzhou,we take the Xiaping landslide in Wanzhou district of the Three Gorges Reservoir area as a model.We study the variation law of the stability of landslides with different permeability coefficients by analyzing the characteristics of seepage field under 4 different orders of magnitude of permeability coefficient.The results show that the variation of the stability of this type of landslides shows highly positive correlation with the variation of the reservoir water level.The worst stability of the landslide appears when the water level is dropped to the lowest level.And the faster water level drops,the worse the stability of landslide becomes.The regularities of the coefficients of landslide stability changed with the time are almost the same under different permeable conditions.The variation ratio of the coefficient fluctuates within a certain range between-2% to 2%.The maximum and minimum of the landslide stability go after the permeability.As the permeability of the landslide decreases,the response of the groundwater to the reservoir water level fluctuation becomes more and more weak.The minimum of the landslide stability shows an approximately exponential relationship with the logarithm of permeability coefficient.The maximum of the landslide stability shows an approximately logarithmic relationship with the logarithm of permeability coefficient.【期刊名称】《工程地质学报》【年(卷),期】2017(025)002【总页数】8页(P488-495)【关键词】水位变化;渗透性;数值模拟;稳定性系数【作者】张夏冉;殷坤龙;夏辉;李烨【作者单位】中国地质大学(武汉)工程学院武汉430074;中国地质大学(武汉)工程学院武汉430074;中国地质大学(武汉)工程学院武汉430074;中国地质大学(武汉)地质调查研究院武汉430074【正文语种】中文【中图分类】P642.22我国是世界上滑坡分布最广、危害性最严重的国家之一(王思敬等, 2004)。
第24卷 第16期岩石力学与工程学报 V ol.24 No.162005年8月 Chinese Journal of Rock Mechanics and Engineering Aug .,2005收稿日期:2004–04–16;修回日期:2004–06–07作者简介:胡亚波(1970–),男,硕士,1998年于中国地质大学工程学院环境地质专业获硕士学位,现为高级工程师、武汉市建设管理委员会副主任,主要从事环境地质、地质灾害研究和城市建设管理方面的研究工作。
E-mail :hu_wly@ 。
三峡水库调度对库岸斜坡体内渗透压力与斜坡稳定性影响研究胡亚波1,2,王丽艳2(1. 武汉市建设委员会,湖北 武汉 430015;2. 中国地质大学 工程学院,湖北 武汉 430074)摘要:在分析三峡库区松散堆积斜坡岩土体结构和地下水赋存条件的基础上,着重探讨了三峡水库水位调节时斜坡中渗透压力的作用方式和强度,用地下水动力学中潜水渗流理论研究某类边界条件下的渗透压力,提出斜坡渗透压力评价和计算公式,从而为客观地评价斜坡的稳定性状况、设计合理的斜坡防治工程及节约工程造价提供依据。
关键词:工程地质;三峡水库;渗透压力;稳定性;防治工程中图分类号:P 642.2 文献标识码:A 文章编号:1000–6915(2005)16–2994–04RESEARCH ON EFFECTS OF PERMEABILITY PRESSURE ON SLOPE STABILITY DURING REGULATING WATER LEVEL IN THREEGORGES RESERVOIRHU Ya-bo 1,2,WANG Li-yan 2(1. Construction Committee of Wuhan City ,Wuhan 430015,China ;2. Faculty of Engineering ,China University of Geosciences ,Wuhan 430074,China )Abstract :Based on analyzing rock and earth structure in unconsolidated slopes ,the style and intensity of permeability pressure in slopes during regulating water level in the Three Gorges Reservoir are discussed. Due to many unsolved boundary problems in simulating variation of water flow in slope ,a new formula for calculating permeability pressure in slope is proposed ,by studying on permeability pressure in certain boundary conditions with one-dimensional seepage theory. With this formula variation of phreatic surface and permeability pressure in Beimengou landslide in the Three Gorges Reservoir area ,are calculated. The results show this formula is reasonable and effective for certain boundary ;and it can provide a basis for appraising the stability condition of slopes and designing control projects.Key words :engineering geology ;Three Gorges Reservoir ;permeability pressure ;stability ;control project1 引 言水库水位降落诱发古滑坡的复活在国内外都有实例:我国黄龙滩水库库岸斜坡出现大量古滑坡的复活与水库水位下降有关;1941年前苏联伏尔加格勒的滑坡发生与哈查尔含水层的水力坡度在洪水降落时急剧增大有关。
根据勘察成果资料,三峡库区稳定性较差的库岸长441 km ,且城镇库岸段长度也达400余公里。
第24卷第16期胡亚波等. 三峡水库调度对库岸斜坡体内渗透压力与斜坡稳定性影响研究 • 2995 •在人类工程活动较为密集的城镇库岸段,55.53%为不同成因的松散堆积(滑坡、崩塌、巫山黄土、崩坡积物、河流阶地沉积等松散堆积物)库岸,其中稳定性较差的滑坡、变形体库岸长77.8 km,占城镇库岸长度的19.5%。
对松散堆积库岸滑坡而言,由于堆积物成因复杂,地下水主要是崩坡积、残积潜水,长江水位升降时滑体内的渗透压力变化是十分复杂的,三峡水库蓄水后,库区前缘高程在175 m以下的一千多处潜在崩滑体的稳定性状况受库水位变动的影响将不可避免的发生改变,有可能诱发大量崩滑体失稳,从而威胁库岸稳定和航运安全。
目前,用极限平衡方法计算、评价滑坡稳定性状况时,多数斜坡在不同荷载组合工况时是稳定的,但是在长江水位由175 m降至145 m时,稳定系数F s急剧下降,甚至小于1,将不得不动用工程治理。
但到底是长江水位由175 m降至145 m引起的渗透压力是导致斜坡失稳的主要原因,还是在计算中过分估计了这种作用而引起的,这一问题关系到一个滑坡是否需要治理,或者是否可以节约防治工程量,从而节约投资的问题,因此,值得重点研究。
2 渗流数值分析2.1 三峡水库水位调度三峡水库运营后,水位的调度分为两种情况,一种是每年10月左右洪峰过后,库水位由常水位145 m缓慢的抬升到175 m,至次年4~5月份,库水位又调整到145 m,这个过程水位的变化一般不超过0.3 m/d,由此产生的滑坡体内渗透压力也是较小的;另外一种情况是洪水期间,由于在每次洪峰到来之前都要较快的释放库容,水位的升降幅度取决于两次洪峰之间的时间间隔和洪水量的大小,以及水库的泄洪能力,据长江水利委员会提供的数据,这种水位的骤降过程(175~145 m)一般可按最大1.2 m/d考虑。
2.2 库岸斜坡体内渗流数值分析水库水位降落使滑坡体内水力坡度不断变化,水在土体中流动时,力图拖曳土粒而消耗能量,此时水流给予土粒的拖曳力即为渗透压力[1]。
渗透压力的存在必须同时具备2个条件,即土体中存在水头差,且地下水有向外流动的趋势[2]。
渗透压力与岩土体的渗透性、给水度以及含水层厚度密切相关。
渗透压力的大小为F=r w h l i(1) 式中:rw为水的容重,h为渗流带厚度,l为渗流带长度,i为水力坡度。
渗透压力是一个动态变化量[3],用条分法计算稳定性系数时,各条块中出现最大渗透压力的时间是不同的,如在水位降落初期,斜坡前缘的水力坡度最大,对局部浅层土体有较大破坏作用,但对斜坡整体稳定性的作用并不是最大的,只有当整个斜坡水力坡度最大时,渗透压力对斜坡稳定性影响才最大。
因此,这个渗透压力对斜坡整体稳定性计算有实际意义。
极限平衡法没有考虑到这种动态变化过程,计算结果与实际情况有一定出入,故应该考虑利用渗流分析法。
假设一坡度为ϕ的顺向坡,滑体为松散的残坡积、堆积物,渗透系数为k,给水度为µ,部分滑体位于长江水位变动带内(175~145 m)。
由于江水位的降落是一个相对缓慢的过程,将赋存于滑体中的潜水视为一维潜水非稳定流[4~6],滑坡体的后缘为隔水边界,前缘为给定水头边界,可概化为半无限含水层中地下水非稳定运动数学模型,即⎪⎪⎪⎭⎪⎪⎪⎬⎫∆==∞∞=∞∂∂=∂∂)0()0()0()()0()0()00(22>,>,<<,>,<<,thtuttuxxutxxuatut(2)式中:)(,,,hhtxutx−=;µmkha=为压力传导系数,且以滑坡后缘做一映射来解决隔水边界问题。
通过求解微分方程,得到如下水力坡度计算公式:+⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎣⎡−−∆+∆−∆=∑=−ni itx ttacihxFxhnxhi11)(2tan)1(ϕ,∑=−⎥⎦⎤⎢⎢⎣⎡−−−∆+∆ni i ttaxcihlFxh11)(2tan)1(2ϕ(3) 式中:n为水位降落天数,h∆为水位降落幅度,F(x)为江水位对地下水位的影响函数,x为滑坡内某一点到长江的距离。
将式(3)代入式(1),可以求出任意时刻的渗透压力,从而确定最大渗透压力。
• 2996 • 岩石力学与工程学报 2005年3 例证与讨论3.1 例 证由于对滑体中地下水的作用认识不足,勘查工作中多忽略了对地下水的调查和试验研究,以至多数滑坡勘查中没有给出渗透系数、给水度等水文地质参数,给计算带来困难。
这里只能以有限的例子做对比。
北门沟滑坡位于秭归县境内长江北岸,滑坡体由第四系崩滑堆积层与冲洪积堆积层构成。
滑坡后缘位于基岩陡坎下,高程260 m ;前缘为长江漫滩,高程72 m ;滑坡面积0.12 km 2,最大厚度28.7 m ,平均厚度18.5 m ,坡度为30°,渗透系数为1.0 m/d ,给水度为0.20,h ∆为1.2 m ,n 为25 d 。
根据现有的水文地质剖面图计算水位变动带内的含水层平均厚度为31 m ;依据公式计算压力传导系数;因水库的最高蓄水水位为175 m ,故视该水位为地下水的初始水位。
编程[7~9]及查表计算各时段地下水水位,并绘制不同时刻潜水水面(见图1)。
计算结果表明,降落初期主要是前缘水体的排出,水面呈前陡后缓状,随着江水位的不断降落,水面趋于一倾斜的直线。
依据式(3)计算不同时段的水力坡度,对比结果表明,江水水位降落25 d 时地下水水力坡度最大,为0.22,最大渗透压力为170 kN/m ,之后水力坡度逐渐趋缓微倾直线。
图1 滑坡体内不同时刻潜水水面图Fig.1 Phreatic surface at different periods in landslide将渗透压力考虑为水位由175 m 骤降至145 m的瞬间作用力时,该滑坡的渗透压力为2 140 kN/m ,剩余下滑力为6 308 kN/m ,其渗透压力占到1/3,显然放大了渗透压力作用。
该项目设计阻滑工程的直接费为995.6万元,而由此增大的投资将非常可观。
重庆万州安乐寺滑坡,地面高程在140~220 m 之间,由二级台阶构成,滑坡体主要由粉质粘土和冲洪积粉砂土组成,厚度不均匀,平均厚度约23 m ,渗透系数取3 m/d ,给水度取0.25。