马堵山水库库岸公路挡墙渗流变化规律研究

以云南冷清公路马堵山电站水库库岸公路工程某段为研究对象,用仿真软件GEO-Studio建立二维饱和-非饱和渗流模型,模拟计算原始边坡及公路挡墙是否设置排水孔三种工况下边坡渗流场演变规律,分析不同工况下的浸润线变化及坡体内各点孔隙水压力变化规律。分析表明:由于挡墙的设置导致边坡坡体内渗流路径改变,孔隙水压力的分布、大小等均发生变化;挡墙设置排水孔后,降低了库水位上升时库水向坡体渗透和库水位降低时坡体内地下水向水库渗出的阻力;无排水孔挡墙阻滞了库水位上升时库水向坡体的渗流也阻滞了库水位降低时坡体内部地下水的渗出;在库水位下降时设置排水孔的挡墙较未设置排水孔的挡墙使库岸更稳定。     

水位上升对土坡稳定性的影响

基于饱和-非饱和水-气二相流模型,对土坡在水位上升作用下的孔隙水压力、孔隙气压力、毛细压力和水饱和度的变化过程进行模拟,得到水位上升作用下的渗流变化规律;采用简化Bishop方法推导出土坡安全系数计算公式,基于土壤渗流变化规律,计算了水位上升作用下土坡安全系数随时间的变化规律,分析了孔隙气压力、毛细压力和坡外水压力对安全系数的贡献。结果显示:水位上升过程中,土坡的安全系数先呈现轻微减小趋势后开始逐渐增加,当水位稳定后,土坡安全系数逐渐降低;孔隙气压力的存在不利于土坡稳定,而毛细压力和坡外水压力的存在有利于土坡稳定。     

库水位变动下边坡稳定数值模拟分析

基于饱和-非饱和土渗流理论,研究了库水位变化下堆积体边坡非稳态非饱和渗流场的变化,详细探讨了超孔压对边坡稳定的影响,并通过算例对比分析了不同库水位变动速率和岩土体渗透系数条件下对边坡稳定的影响。结果表明,超孔压对边坡稳定性影响显著,是否考虑超孔压的影响应该综合比较库水位降速和透水性的大小;当岩土体透水性很强时,库水位下降速率快慢对堆积体边坡的稳定性影响甚微,反之,当岩土体渗透性很弱时,应充分考虑超孔压的影响,为库岸堆积体边坡稳定性的评价做出正确的判断。     

动水压力作用下堤防边坡流固耦合渗流特性研究

将堤防边坡土体简化为由固体土骨架和水组成的饱和介质,考虑动水压力引起的土骨架体积应变,引入堤防边坡土体孔隙率和渗透率的动态变化表达式,运用饱和土力学和流体力学理论构建了动水压力作用下堤防边坡的流固耦合渗流方程。选取某堤防边坡工程实例,借助COMSOL软件进行了数值模拟。研究结果表明:动水压力会引起固体土骨架的压缩变形,土的孔隙率提高,流水的渗流路径较远,在堤防边坡设计和研究时应充分考虑孔隙水渗流压力引起的体积变形;堤防边坡的沉降主要发生在临水边坡一侧,渗流作用引起的边坡沉降较小。     

水位变化对临河基坑边坡稳定性的影响

渗流作用对临河基坑边坡稳定性有较大影响,对工程设计及施工有重要的指导意义。为深入研究河水渗流对基坑边坡稳定性的影响,针对湖南省某扩建二线船闸基坑边坡,利用有限元数值仿真技术,采用渗流与强度折减法相结合的方法,获取不同水位下该基坑边坡的孔隙水压力分布特征,分析河水位变化对边坡应力、位移的影响,探讨边坡安全系数的演变规律。结果表明:河水位的升降仅对一级坡有较为明显的影响,随着河水水位的上升,边坡安全系数在逐渐减小,但水位在37～45 m时安全系数均大于规范要求值。     

库水位升降对土石坝渗流场的影响分析

库水位骤升骤降将使土石坝体内渗流场在短时间内发生较大的变化,进而影响坝体尤其是上游迎水坡的稳定性。基于多孔介质饱和-非饱和渗流基本原理,采用有限元方法对库水位升降情况下土石坝瞬态渗流场的模拟进行了探讨。算例分析表明,分析成果总体可靠,且能为库水位升降情况下土石坝上游坝坡的稳定分析以及安全评价提供参考。     

水位快速变动下边坡稳定性分析

水位快速变动的库区边坡内渗流场的变化是引起边坡失稳滑动的一个重要因素。渗流场的变化一方面降低了滑带的抗剪强度参数,另一方面影响其应力场,从而导致滑坡破坏。取一理想边坡,通过FLAC3D数值模拟软件,计算得到：上升过程中安全系数随时间的变化表现为上升下降型,随水位的变化表现为下降上升型;下降过程中安全系数随时间、水位的变化都呈现为下降上升型,下降工况对边坡稳定影响最不利。     

降雨入渗对边坡稳定影响的数值模拟研究

根据粉细砂边坡的饱和一非饱和强度与渗流理论,通过数值模拟方法研究降雨入渗对边坡稳定性的影响。数值模拟结果揭示了对边坡变形和破坏的作用机理,表明降雨是诱发滑坡的关键因素之一;粉细砂边坡在无降雨时基本处于稳定状态,连续性降雨使边坡土体的含水量显著增加,坡脚部位饱和区内的基质吸力减小并出现塑性区,随着降雨历时延长,饱和区逐渐扩展至边坡土体中部,塑性区逐渐扩展直至贯通而发生滑坡;在长期低强度降雨条件下边坡较易发生深层滑动,强降雨时边坡更易发生浅层滑动。该研究提出了降雨条件下边坡的稳定性分析供一般的技术思路,可供边坡失稳预警和滑坡防治参考。     

危险水力条件对堤坝稳定性影响的模拟

应用物理模拟和数值模拟手段研究了上游水位骤降和地下水渗流等危险水力条件下堤坝稳定性,分析了上游水位不同降速、地下水位不同高度及土体各向异性对堤坝稳定性的影响.模拟了改变地下水渗流的方向、大小等工程控制措施的效果.结果表明,堤坝渗流整体稳定性分析时应正确考虑渗流场的影响.     

库水位升降对边坡稳定性影响研究综述

库水位升降是滑坡的重要诱发因素,指出研究库水位升降对边坡稳定性的影响具有重要意义。总结了涉及库岸边坡饱和-非饱和土理论的有效应力公式和抗剪强度公式,从剪应力与抗剪强度、下滑力与抗滑力两个角度分析了库岸边坡失稳机理,介绍比较了浸润线的三种确定方法、基于极限平衡法与有限单元法的库岸边坡稳定性分析方法和模型试验研究,从以上五个方面综述了库水位升降对边坡稳定性影响的研究现状。在此基础上,指出当前研究的主要问题并对今后研究的发展方向提出自己的看法。     

复杂条件下高滩守护工程岸坡渗流破坏影响因素

针对荆江河段岸坡渗流破坏情况,结合破坏案例分析岸坡渗流破坏原因,确定岸坡渗流破坏主要影响因素——地质因素、水文因素和降水因素。荆江河段岸坡地质结构主要分为3类,即单一砂性土地质结构、上黏性土下砂性土双层地质结构以及由黏性土和砂性土组成的互层、夹层等结构土体。荆江河段地下水和江水补给关系复杂——汛期江水补给地下水,枯水期地下水补给江水。三峡蓄水后,汛后退水速度进一步加快,地下水和江水之间的渗流坡降进一步增加。荆江河段强降水天气分布出现频次和范围仍较高。在此基础上,进一步揭示高滩守护工程区域岸坡渗流破坏机理。     

渗流和不良地质条件对江河岸坡稳定性的影响

针对渗流和不良地质条件对江河岸坡稳定性的影响,分析土的渗透系数随围压变化、土的饱和密度随围压变化、土的抗剪强度随含水率及浸泡时间变化的规律,构建渗流破坏的非稳定数值模型,探究岸坡裂缝、河水对岸坡的软化作用、降雨入渗对岸坡的安全系数的影响。结果表明:单个因素影响下,降雨入渗对岸坡的稳定性影响最大,安全系数可降低9.9%,其次是河水浸泡表层土的软化作用的影响(2.8%)和表层土裂缝的影响(1.9%);在3个因素的综合影响下,岸坡的安全系数降低10.4%~20.8%;土水耦合计算结果显示在3个因素的综合影响下,岸坡的安全系数降低11.3%~21.5%。     

挤实砂桩加固饱和软粘土岸坡地基的应用研究

通过实际工程现场原位试验观测，对于挤实砂桩加固饱和软粘土岸坡地基的效果进行了多方法的研究，并对观测结果进行了理论分析。结果表明：挤实砂桩加固饱和软粘土岸坡的作用效果明显，形成砂桩复合地基，提高了岸坡土体的抗剪强度，增加了地基的抗滑能力。     

饱和软黏土十字板强度的相关性研究

水运工程地基海相沉积的软黏土地层较多,软黏土十字板强度指标是进行地基和边坡稳定验算的重要指标,但在海上进行十字板试验受风浪、潮汐影响,实施较为困难,试验数据的相关性研究较少。结合多个港口软黏土十字板测试成果数据,分析了十字板强度与有效自重应力及标贯击数的相关性,并建立了相关公式,对软黏土十字板强度指标的获取和应用具有实用和借鉴意义。     

长江下游特拉锚垫防护结构下土质岸坡稳定性研究

玉带洲位于长江下游段,岸坡后方存在大型湖泊,坡后渗流问题较为严重。为确保岸坡安全,提高岸坡整体稳定性,减少水土流失量,需要对岸坡进行合理的防护处理。通过物理模型分别模拟岸坡在特拉锚垫防护结构、裸土段的渗流情况进行对比试验,设置若干观测点,运用MATLAB软件绘制岸坡渗流前后三维地形图,观测岸坡设置点的位移情况。结果表明,渗流后有特拉锚垫防护结构的观测点最大位移量为2 cm,裸土段最大位移量为5.1 cm;特拉锚垫段渗流前后的地形图趋于吻合,说明特拉锚垫对于坡后渗流有较好的防护效果。     

降雨要素对土质边坡稳定性的影响分析

基于饱和-非饱和渗流理论与非饱和土的抗剪强度理论,研究了降雨强度、降雨历时等降雨要素对土质边坡安全系数的影响规律,并且重点对短时强降雨、长时弱降雨2种降雨形式进行了对比分析.结果表明：在饱和渗透系数一定的情况下,安全系数随着降雨强度、降雨历时的增加而不断减小,但在降雨结束后,安全系数又随时间的增长开始增大;短时强降雨下边坡上部土体更容易达到饱和,而长时弱降雨对边坡土体的影响更大,两者的稳定性都大大降低,但长时弱降雨下的滑坡危害程度更大.     

具有向下渗漏特性的沙质渠道中串列桥墩绕流及冲刷特性试验研究（英文）

Experimental investigations have been carried out to study morpho-hydraulic characteristics such as scour geometry and turbulent flow properties around tandem piers in alluvial channels. Experiments were carried out in a plane sand bed with two circular piers of same diameter arranged in tandem manner under no seepage, 10% seepage and 20% seepage conditions. Downward seepage minimizes the scour depth around piers and restrains the development of scour depth with time. Strong reversal flow is found near the bed at upstream of piers and near free surface at downstream of piers where velocity and Reynolds shear stress are found to be negative which reduce in magnitude with downward seepage. The flow is more critical within the gap between two piers where velocity is lesser near free surface and gradually increasing towards bed. Quadrant analysis shows that contribution of each event to the total Reynolds shear stress increases with downward seepage. Sedimentation effect prevails within the scour hole whereas outside the scour hole erosive forces become more dominant. Reduced reversal flow at upstream of pier because of downward seepage results in decreasing higher order moments and turbulent kinetic energy. At downstream of piers, secondary currents are dominant due to wake vortices. Strouhal number decreases in case of seepage runs than no seepage condition.     

Effect of downward seepage on turbulent flow characteristics and bed morphology around bridge piers

In this work, experimental investigations have been pursued to analyse the influence of downward seepage on the turbulent characteristics of flow and corresponding changes in vortex structure around circular bridge pier in alluvial channel. Experiments were conducted in sand bed channel with circular piers of different sizes for no seepage, 10% seepage and 20% seepage cases. The measurement of turbulent flow statistics such as velocity and Reynolds stresses is found to be negative within the scour hole at upstream of the pier whereas application of downward seepage retards the reversal of the flow causing a decrement in the velocity and Reynolds stresses. Higher Reynolds shear stress prevails at the downstream side because of the production of wake vortices. Contribution of all bursting events to the total Reynolds shear stress production has been observed to increase with downward seepage. The analysis of integral scale suggest that size of eddies increases with seepage, which is responsible for increase in particle mobility. Initially rate of scouring is more which abatements gradually with expanding time as well as with the increased of downward seepage. Presence of downward seepage reduces the depth and length of vortex and shifts towards downstream side of the pier.     

桥墩下游渗流对湍流和桥墩周围地表形态的影响（英文）

In this work, experimental investigations have been pursued to analyse the influence of downward seepage on the turbulent characteristics of flow and corresponding changes in vortex structure around circular bridge pier in alluvial channel. Experiments were conducted in sand bed channel with circular piers of different sizes for no seepage, 10% seepage and 20% seepage cases. The measurement of turbulent flow statistics such as velocity and Reynolds stresses is found to be negative within the scour hole at upstream of the pier whereas application of downward seepage retards the reversal of the flow causing a decrement in the velocity and Reynolds stresses. Higher Reynolds shear stress prevails at the downstream side because of the production of wake vortices. Contribution of all bursting events to the total Reynolds shear stress production has been observed to increase with downward seepage. The analysis of integral scale suggest that size of eddies increases with seepage, which is responsible for increase in particle mobility. Initially rate of scouring is more which abatements gradually with expanding time as well as with the increased of downward seepage. Presence of downward seepage reduces the depth and length of vortex and shifts towards downstream side of the pier.