水位变化对滑坡稳定性的影响研究

论文题目: 水位变化对滑坡稳定性的影响研究

论文类型: 硕士论文

论文专业: 岩土工程

作者: 章广成

导师: 唐辉明

关键词: 有限单元法,非稳定饱和非饱和渗流,基质吸力,土水特征曲线

文献来源: 中国地质大学

发表年度: 2005

论文摘要: 三峡库区是滑坡等地质灾害多发地带，滑坡稳定性由内在因素和外在因素决定，内在因素是边坡本身固有的，外在因素包括地震、水(库水、雨水)，开挖等。三峡水库蓄水后，库水位常年将在145m和175m之间反复变化，将导致一些滑坡部分或全部被水淹没。库水位下降产生的渗流作用对滑坡稳定性的影响是三峡水库运营面临的一个新课题，滑坡渗流作用下稳定性评价既是一个复杂的理论课题，也是一个重大的工程应用课题。目前大多数有关地下水的渗流模型仅仅涉及全饱和带，即使考虑非饱和带，也仅仅是通过对饱和带参数折减来代替其真实的参数，与地下水实际情况不相符，计算的结果与实际情况也有差别。 为了分析库水位下降时，边坡渗流场的变化情况及其对边坡稳定性的影响。本文首先对地下水渗流理论和微分方程进行了推导，然后介绍了当前几种拟合土水特征曲线的模型，同时提出一种新的模型。接着基于有限元分析软件ANSYS，结合其提供的APDL语言二次开发编制了二维剖面非稳定饱和非饱和渗流程序，算例说明本程序是正确的。最后以三峡库区巴东县赵树岭滑坡为例，将渗流理论运用于滑坡渗流研究中，对赵树岭滑坡在长江库水位以不同速度从175m下降到145m过程中地下水水头分布和潜水面变化进行了模拟，同时分析研究了下降过程中不同时刻的滑坡稳定性，并对所得到的结果进行了一定的讨论。主要研究内容有： 1．系统地阐述了非饱和土的特性，即基质吸力、土水特征曲线和渗透特性，特别是对非饱和土中的基质吸力进行了深入的讨论，并在简要分析已有的各种土水特征曲线模型以后，提出了一种多项式形式的约束优化模型来拟合土水特征曲线。 2．分析了非饱和土的土水势理论、广义达西定律。然后按质量守恒定律推导了以总水头为因变量的饱和—非饱和渗流的数学物理微分方程，并对其进行了有限元离散化。最后利用ANSYS软件的APDL语言编制了库水位变化下的边坡二维饱和非饱和渗流程序。 3．以三峡库区巴东县赵树岭滑坡为例，结合该边坡的各种边界条件和库水位变化速度，用本程序模拟了库水位变化条件下赵树岭滑坡内地下水的渗流过程。具体分析了三种不同下降速度(5m／day、3m／day、2m／day)情况下的赵树岭滑坡地下水的渗流过程，得到不同时刻滑坡内水头分布。 4．分析了赵树岭滑坡在三峡水库水位下降时渗流下的边坡稳定性。基于赵树岭滑坡饱和非饱和渗流分析，采用考虑了非饱和区的剩余推力法对赵树岭滑坡在库水位以不同下降速度时不同时刻稳定性进行了评价。 分析结果表明：三峡水库蓄水位为175m时，赵树岭浅层滑坡稳定性系数为1.11，深层滑坡稳定性系数为1.35。当库水位由175m以不同速度降至145m高程时，滑坡稳定性发生变化，且先减小后增大。地下水位稳定后这两个滑坡在库水位为145m高程时的稳定性系数比库水位为175m高程时的稳定性系数要大，浅层滑坡稳定性系数为1.21，深层滑坡稳定性系数为1.45。在库水位下降过程中稳定性系数会出现极小值。对于同一滑坡，下降速度不同，稳定性极小值不同，出现的时刻也不同，研究得到如下规律：下降速度越大，稳定性极小值越小，出现极小值的时刻也越早。我们在水库运行过程中，应该根据实际情况适当调节水库水位变化速度，尽量避免骤降的情况发生，以减小发生滑坡破坏的可能性。

论文目录:

摘要

ABSTRACT

第一章 绪论

1.1 选题依据

1.2 国内外研究现状

1.2.1 渗流研究概况

1.2.2 滑坡稳定性评价现状

1.3 论文研究的主要内容

1.3.1 本文的研究内容

1.3.2 本文的主要成果及创新之处

第二章 滑坡体内水的作用

2.1 地下水分类和特征

2.1.1 地下水类型

2.1.2 地下水的一般特征

2.2 水与岩土体之间的相互作用

2.2.1 水对岩土体产生的物理作用

2.2.2 水对岩土体产生的化学作用

2.2.3 水对岩土体产生的力学作用

2.2.4 变形岩土体对地下水流的影响

2.2.5 地下水对岩土体力学性质的影响

2.2.6 地下水与岩土体相互作用导致的地质灾害分析

第三章 土水特征曲线和非饱和渗流参数研究

3.1 土水特征曲线

3.1.1 已有的土水特征曲线的数学模型

3.1.2 多项式形式的约束优化模型

3.1.3 运用多项式约束优化模型的实例分析

3.2 滑坡稳定性分析有关参数的获取

3.2.1 饱和渗透参数及岩土体力学参数

3.2.2 非饱和渗透参数

第四章 饱和—非饱和渗流基本理论

4.1 土水势的定义

4.2 饱和—非饱和渗流Darcy定律

4.3 非饱和渗流基本方程

4.4 饱和—非饱和渗流微分方程的离散化

4.5 利用ANSYS软件分析饱和非饱和渗流

4.5.1 热分析与渗流分析的比较

4.5.2 程序中非饱和参数和边界条件的处理

4.6 计算实例

4.6.1 采用ANSYS分析二维潜水非饱和稳定渗流

4.6.2 采用ANSYS分析均质土坝饱和—非饱和非稳定渗流

4.6.3 采用ANSYS分析边坡饱和—非饱和非稳定渗流

第五章 水位变化边坡渗流场和稳定性分析

5.1 非饱和土的强度理论

5.2 非饱和边坡稳定性分析的剩余推力法

5.3 赵树岭滑坡渗流场分析

5.3.1 赵树岭滑坡模型的建立

5.3.2 赵树岭滑坡渗流场分析

5.4 赵树岭滑坡应力应变和变形分析

5.4.1 数学模型

5.4.3 ANSYS三维数值模拟变形成果

5.5 赵树岭滑坡稳定性分析

第六章 结论与展望

6.1 结论

6.2 需要进一步研究的问题

致谢

参考文献

发布时间: 2007-01-12

参考文献

• [1].降雨入渗和地震作用对角奎镇滑坡稳定性的影响[D]. 林朝臣.成都理工大学2018
• [2].基于蒙特卡洛法的滑坡稳定性分析及加固工程优化设计研究[D]. 白清源.长安大学2018
• [3].顾及高精度监测信息的黄土滑坡稳定性研究[D]. 贺匀峤.长安大学2018
• [4].降雨入渗对麻湾村滑坡稳定性影响研究[D]. 李佳春.中国地质大学(北京)2018
• [5].天水铁佛滑坡稳定性评价与治理方案研究[D]. 宋宁.中国地质大学(北京)2018
• [6].黄家湾滑坡工程地质特征分析及稳定性研究[D]. 王晓瑞.西南交通大学2018
• [7].云南红层地区滑坡稳定性评价研究[D]. 赵付万.昆明理工大学2017
• [8].降雨对山泉滑坡地下水渗流及滑坡稳定性的影响[D]. 闫龙超.成都理工大学2015
• [9].基于液态金属天线的滑坡稳定性监测装置的研发[D]. 何昊.重庆大学2017
• [10].江西省寻乌县城南滑坡稳定性影响参数分析[D]. 刘兵.江西理工大学2008

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