不同庫水位條件下堆積層滑坡滲流場和穩(wěn)定系數(shù)的影響分析

武秀文　賀可強(qiáng)　崔憲麗　羅會來　郭棟

摘要：庫水位的變化將導(dǎo)致邊坡體內(nèi)滲流場的變化，進(jìn)而引起邊坡的失穩(wěn)破壞。邊坡體內(nèi)的滲流場是飽和與非飽和共同作用的結(jié)果。本文分不同的工況對坡體內(nèi)地下水位的位置變化以及滲流場類型進(jìn)行分析，揭示在庫水位上升過程中坡體滲透性的變化規(guī)律。研究結(jié)果表明，不同的飽和滲透系數(shù)在相同的庫水位上升速率下的邊坡，其滲流場類型不同，在庫水位上升過程中，坡體某一點(diǎn)的滲透性呈先增大后減小，最后趨于穩(wěn)定的規(guī)律。

關(guān)鍵詞：滲流場；岸坡；穩(wěn)定系數(shù)

1 引言

在水庫邊坡失穩(wěn)的過程中，水是一個至關(guān)重要的外在因素，而邊坡滲透系數(shù)又是一個影響邊坡穩(wěn)定性的內(nèi)在因素。水對邊坡穩(wěn)定性的影響主要包括兩個方面[1]：一是邊坡巖土體發(fā)生機(jī)械的、物理的和化學(xué)的相互作用，使巖土體性質(zhì)劣化，從而影響巖土介質(zhì)的變形和破壞。二是巖土體間發(fā)生力學(xué)方面的相互作用，不斷改變雙方的力學(xué)狀態(tài)和特性。從巖土力學(xué)的角度來看，水對巖土體的力學(xué)作用主要表現(xiàn)為動水壓力和靜水壓力，在非飽和土中還存在著基質(zhì)吸力。因此水是誘發(fā)邊坡失穩(wěn)的主要的因素之一。而同時水庫水位變化又和滲透系數(shù)共同影響著邊坡的穩(wěn)定性，應(yīng)視坡體滲流場類型而定[2]。本文以三峽庫區(qū)八字門滑坡為背景，研究不同滲透性及庫水位變化條件下滑坡體地下水位線的變化規(guī)律以及坡體飽和非飽和區(qū)滲透系數(shù)的變化規(guī)律，為進(jìn)一步分析研究穩(wěn)定性系數(shù)動力演化規(guī)律提供依據(jù)。

2 典型滑坡的選取

3. 計(jì)算模型

3.1飽和與非飽和滲流理論

隨著庫水位的漲落，滑坡體中的地下水位也隨之發(fā)生變化，滑坡浸潤線以上坡體處于非飽和狀態(tài)，浸潤線以下坡體處于飽和狀態(tài)，處于庫水位的升降變化范圍內(nèi)的坡體處于飽和與非飽和的交替狀態(tài)[4]。

3.2 滲流計(jì)算模型及工況的選取

由于研究的目的是為了揭示庫水位上升及不同滲透性對邊坡穩(wěn)定性系數(shù)對邊坡滲流場的影響規(guī)律，所以本文設(shè)計(jì)了如下兩種研究方案：

3.3 計(jì)算結(jié)果及分析

3.3.1 初始地下水位線的確定

3.3.2 庫水位上升時地下水位線模擬

3.3.4 在庫水位上升過程中坡體滲透性的變化

4. 結(jié)論

本文運(yùn)用Geostudio數(shù)值模擬軟件，以三峽庫區(qū)八字門滑坡為原型，研究庫岸滑坡飽和非飽和區(qū)地下水位線在庫水位上升下降過程中的變動規(guī)律，分析了在飽和非飽和交替過程中，坡體不同部位的滲透系數(shù)變化規(guī)律?；诒疚乃憷玫饺缦陆Y(jié)論：

（1）庫水位上升時邊坡滲流場是飽和滲流與非飽和滲流共同作用的結(jié)果。在坡體飽和與非飽和交替的過程中，坡體滲透性的變化是及其復(fù)雜的。

（2）從水位上升過程中地下水位線的變化來看，當(dāng)庫水位上升時。坡體滲透系數(shù)大時，地下水位線抬升基本上和庫水位是同步的。而當(dāng)坡體滲透系數(shù)小于庫水位的上升速率時，地下水位線的上升則明顯滯后于庫水位的上升。地下水位線向坡體內(nèi)彎曲。

（3）文章最后選取兩個監(jiān)測點(diǎn)進(jìn)行研究，認(rèn)為坡體在庫水位上升過程中，滲透系數(shù)有先減小后增大，最后趨于穩(wěn)定的規(guī)律。

參考文獻(xiàn)

[1]劉紅巖，秦四清.庫水位上升條件下邊坡滲流場模擬[J].工程地質(zhì)學(xué)報.2007（6）797-801

[2]賀可強(qiáng),陽吉寶,王思敬.堆積層滑坡位移動力學(xué)理論及其應(yīng)用--三峽庫區(qū)典型堆積層滑坡例析[M].北京:科學(xué)出版社.

[3]王榮魯,賀可強(qiáng)等，長江三峽區(qū)八字門滑坡穩(wěn)定性分析與評價[J]，青島理工大學(xué)學(xué)報，2007，7

[4]鄭曉晶，殷坤龍.基于飽和滲流的水庫庫岸滑坡穩(wěn)定性計(jì)算[J].水文地質(zhì)工程地質(zhì).2007（2）：29-32

[5]Fredlund D G,Rahardjo H.非飽和土力學(xué)[M].陳仲頤（譯）.北京：中國建筑工業(yè)出版社，1997.

基金項(xiàng)目：國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目(No.40672182；40872184);中國水利水電科學(xué)研究院開放基金項(xiàng)目 (IWHRKF201019);高等學(xué)校博士學(xué)科點(diǎn)專項(xiàng)科研基金(20113721110002) 三峽庫區(qū)地質(zhì)災(zāi)害教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室開放基金項(xiàng)目“三峽庫區(qū)堆積層滑坡位移矢量角失穩(wěn)判據(jù)研究”（項(xiàng)目編號：2008KDZ04）；山東省自然基金項(xiàng)目“深基坑邊坡位移矢量角對變形控制設(shè)計(jì)及位移失穩(wěn)預(yù)測的意義研究”（項(xiàng)目編號：BS2009HZ018）；山東省自然科學(xué)基金項(xiàng)目“降雨作用下堆積層滑坡變形破壞機(jī)理與失穩(wěn)判據(jù)研究”（項(xiàng)目編號：ZR2011DL002）。

作者簡介：

武秀文（1984- ），女，河北張家口人。青島理工大學(xué)研究生，從事巖土與環(huán)境問題的研究。