雨洪環(huán)境下庫水位變化對土石壩滲流場及穩(wěn)定性的影響研究.pdf

1、降雨與庫水位升降會使土石壩滲流場產(chǎn)生劇烈變化，而滲流場計(jì)算是壩坡穩(wěn)定分析的重要依據(jù)。目前，有關(guān)庫水位變化對土石壩滲流場及穩(wěn)定性的影響研究比較成熟，而降雨尤其是降雨與庫水位變化同時作用于土石壩的條件下，有關(guān)土石壩滲流場及穩(wěn)定性影響的研究成果較少，尚待進(jìn)一步研究。本文基于多孔介質(zhì)飽和-非飽和非穩(wěn)定滲流理論，采用有限元方法模擬了降雨與庫水位升降條件下的土石壩滲流場，并以此為基礎(chǔ)，采用極限平衡方法計(jì)算了相應(yīng)滲流場下土石壩上游壩坡的安全系數(shù)。分析

2、了降雨與庫水位變化條件下滲流場與壩坡穩(wěn)定性隨時間的變化規(guī)律，以及庫水位升降速度、降雨強(qiáng)度、降雨歷時等對土石壩滲流場和壩坡穩(wěn)定性的影響。本文的主要研究成果如下：
　　 (1)降雨入滲會使土石壩壩內(nèi)的浸潤線位置和孔隙水壓力出現(xiàn)較大的變化，變化程度與降雨強(qiáng)度、歷時和土體滲透系數(shù)有關(guān)。降雨強(qiáng)度越大，歷時越長，暫態(tài)飽和區(qū)范圍越大越深，表層基質(zhì)吸力降低越多。滲透系數(shù)越大，降雨時滲流場的變化越快。
　　 (2)降雨停止較長一段時間后，

3、壩體滲流場達(dá)到新的穩(wěn)定狀態(tài)。此時的穩(wěn)態(tài)滲流場與降雨之前相比，表層基質(zhì)吸力減小，且降雨強(qiáng)度越大，歷時越長，基質(zhì)吸力減小越多。
　　 (3)庫水位變化與降雨入滲共同作用下，土石壩的滲流場變化是由單一因素作用下滲流場疊加的結(jié)果，且壩體滲流場達(dá)到穩(wěn)定的時間長于單一因素作用下的滲流場。
　　 (4)庫水位下降聯(lián)合降雨入滲作用下，上游壩殼浸潤線靠近壩體頂部，降雨入滲使該處浸潤線有所抬高，且降雨總量越大，浸潤線抬高越多；同時由于庫水位

4、下降，使臨水面浸潤線同步下降，由此導(dǎo)致上游壩殼的浸潤線具有比單獨(dú)作用下更大的斜率，這對邊坡穩(wěn)定是極不利的。
　　 (5)庫水位上升聯(lián)合降雨入滲作用初期，上游壩殼浸潤線距壩體頂部較遠(yuǎn)，降雨入滲主要對壩體表層非飽和滲流場產(chǎn)生影響，庫水位上升主要對上游壩殼浸潤線產(chǎn)生影響；達(dá)到新的穩(wěn)定狀態(tài)后，表層最大基質(zhì)吸力比單一因素作用下的最大基質(zhì)吸力小。
　　 (6)降雨與庫水位快速下降雙重作用下，庫水位下降對壩體穩(wěn)定性的影響占主導(dǎo)地位。上

5、游壩坡安全系數(shù)變化規(guī)律總的來說為先減小后增大，最終趨于一個穩(wěn)定的安全系數(shù)。最小安全系數(shù)大約發(fā)生在庫水位下降的停止時刻。庫水位下降速度越大，安全系數(shù)越??；降雨歷時越長，安全系數(shù)越??；降雨強(qiáng)度越大，安全系數(shù)越小。庫水位下降聯(lián)合降雨作用下的最小安全系數(shù)均比單一作用下的安全系數(shù)小。
　　 (7)降雨與庫水位上升雙重作用下，當(dāng)庫水位上升速度較大，降雨強(qiáng)度較小、歷時較短時，上游壩坡安全系數(shù)的變化規(guī)律為先增大，再減小，最后趨于穩(wěn)定；當(dāng)庫水位上