库水位变化对库岸滑坡稳定性影响的预测研究.pdf

《库水位变化对库岸滑坡稳定性影响的预测研究.pdf》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、第29卷第9期长江科学院院报Vo1．29No．92012年9月JournalofYangtzeRiverScientificResearchInstituteSep．2012DOI：10．3969／j．issn．1001—5485．2012．09．0242012，29(9)：103—106库水位变化对库岸滑坡稳定性影响的预测研究黄栋h，岫-，乔建平。张小刚(I．长江科学院a．工程安全与灾害防治研究所；b．水利部水工程安全与病害防治工程技术研究中心；C．国家大坝安全工程技术研究中心，武汉430010；2．中国科学院地表过程与山地灾害重点

2、实验室，成都610041；3．中国科学院水利部成都山地灾害与环境研究所，成都610041)摘要：以三峡库区晒网坝滑坡为研究对象，在充分考虑双场耦合的条件下，结合极限平衡分析法，得到了库水位变化过程中考虑位移增量和孔隙水压力增量的库岸滑坡稳定性系数的计算方法，并对库水位变化作用下晒网坝滑坡的长期稳定性进行分析。结果显示：随着时间的变化，稳定性系数逐步趋于一定值1．172，且坡体内浸润线也随着库水位的调度逐步保持稳定，趋于不变。关键词：水库滑坡；渗流一应力场耦合；极限平衡法；稳定性分析中图分类号：TU457文献标志码：A文章编号：1001

3、—5485(2012)09—0103—04据不完全统计，自1982年以来，三峡库区发生(N))dA{驯．=g丁J((Ⅳ))dL。(1)滑坡、崩塌、泥石流多达70多次，其中规模较大的就式中：[B]为梯度矩阵；[C]为单元水力传导系数矩有40余次。大坝修建后所形成的狭长型水库于阵；{圳为节点水头矢量；(N)为插值函数矢量；q为2003年6月正式蓄水，随着蓄水水位的不断提升，穿越单元边的单位流量；7．为单元厚度；t为时间；6水库库容不断增大。水库蓄水后，因水库季节性或为渗流方程瞬态分析时的存贮项；A为区域单元的年际性水位变化，对库岸进行反复

4、冲刷、浸泡。古、综合；，J为单元边的综合。老滑坡将会受到河流地质作用和库水动力作用，使渗流方程的有限元形式可简写为得原已稳定的滑坡再度复活。2010年10月26Et，[]{}+[]{H}．={Q}。(2)三峡工程正式达到175m正常蓄水位，随后库水位式中：[K]为单元本征矩阵；[]为单元质量矩阵；将长期在145～1751TI之间运行，水位变幅高达{Q}为单元水流量。方程是进行瞬态渗流分析时的30m。因此，对库水位长期变化下库岸滑坡稳定性通用有限元方程，对于稳定状态分析，水头不是时间的研究显得十分重要¨。的函数，项{消失，方程简化为目前

5、，水库运行条件下的滑坡稳定性分析已有[K]{H}={Q}。(3)大量研究成果，理论和应用都逐渐趋于成熟。但是，此式是基本渗流方程的简短有限元形式。对库水位长期变化作用下库岸滑坡稳定性的预测研1．1．2应力场有限元方程究鲜有报导。因此，本文以三峡库区晒网坝滑坡为采用虚功原理获得体系平衡方程J，其表达研究背景，通过利用渗流一应力场耦合的分析方法式为结合极限平衡法，对三峡库区库水位长期周期性调节作用下晒网坝滑坡稳定性进行预测研究。I{s}{△}d=I{6}。{F}d。(4)式中：{占}为虚位移；{}为虚应变；{△}为系统1理论分析内应力；{

6、F}为外部点荷载。建立有限元方程：1．1应力一渗流场耦合方程∑[][D][]{△}+1．1．1渗流场有限元方程对渗流的偏微分方程采用伽辽金的加权残余方∑[]T[D][m][N]{△u}=∑F。(5)法，得到渗流方程有限元形式：式中：[]=[B][D][B]；{m}’=f([][c][B])dA{圳+f(6(N)·【吉吉0】；H为与基质吸力对应的非饱和土收稿日期：2012—07—05基金项目：中国科学院知识创新工程重要方向项目(KZCX2一Yw—Qo3—5)；国家自然科学基金(41001007)；国家科技支撑计划课题(2012BAK10

7、BIM)作者简介：黄栋(1980一)，男，湖北黄石人，助理研究员，博士，从事滑坡机理研究，(电话)027—82829878(电子信箱)hd1017@sohu．com。长江科学院院报2012丘体模量；[B]为应变矩阵；[D]为排水条件下有效的底面的垂直距离分别是和z⋯；条块间的剪切力应力一应变本构矩阵；[K]为刚度矩阵；[]为耦Ef和+E⋯。于是有合矩阵；{△6}为位移增量；{△}为孔隙水压力增=量向量。器+蒜。其方程的简化形式可写为(8)[K]{△6}+[L]{△u}=[△F]。(6)式中：Aj=cosotj+sin％tamp／F；1

8、．1．3耦合方程=sin％一cos％tan~／F；从以上推导可以得出用位移增量和孔隙水压力=sin(一)+COS(一)tamp／F；增量为方程域变量的饱和一非饱和岩土体耦合固结=(ytanJ—c'jbj)／Fcosotj