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研究表明,长期周期性库水位变化是导致古滑坡的复活和新滑坡的产生的最重要原因之一。规划中的俄米水电站正常蓄水位2145m,达正常蓄水位时,Ⅰ#倾倒变形体将被淹没面积达总面积的三分之一,发育于近坝址的Ⅰ#倾倒变形体方量达3174万方,在库水位变化作用下势必会影响俄米坝址的安全和正常运行。因此库水位变化下产生的渗流作用对变形体稳定性的影响是俄米水电站运营面临的一个重要问题。
本文选取俄米水电站坝前Ⅰ#倾倒变形体为研究对象,研究在库水位变化条件下的变形体稳定性问题。以饱和-非饱和渗流理论、流固耦合理论以及极限平衡法为基础,针对库水位变化条件下变形体内渗流场的变化、应力场与渗流场的耦合以及库水位变化下对变形体稳定性的计算,并进行了较为深入的研究,得出库水位变化下Ⅰ#倾倒变形体稳定性系数的变化规律以及对倾倒变形体作了总体评价与预测。本文主要内容和研究成果如下:
(1)对Ⅰ#倾倒变形体的自然地理、地形地貌、地层岩性、水文地质条件等地质背景环境进行了分析,阐明了Ⅰ#倾倒变形体的工程地质环境。
(2)对Ⅰ#倾倒变形体的基本特征作了详细的介绍,以变形体的基本特征及工程地质环境为基础,研究了变形体的影响因素以及变形体的形成机制和发展过程。
(3)介绍了饱和-非饱和理论,主要包括非饱和稳定渗流的基本概念、土水特征曲线、非饱和土体渗透系数以及定解条件,基于饱和-非饱和渗流的控制方程和伽辽金加重残差法推导饱和-非饱和渗流计算的有限元方程式作为数值模拟的分析原理,利用渗流计算软件对库水位变化下进行非饱和渗流计算,得出各工况下各时刻浸润线的变化、总水头等值线图以及孔隙水压力的等值线图,并进行了分析与评价,探求库水位在上升速度、下降速度等参数的变化对变形体渗流场的影响。基于流固耦合理论,本文将库水位变化下产生的渗流场与应力场进行了耦合计算分析,在考虑库水位上升和下降的影响下,得出各工况下变形体耦合应力场的变化特征。
(4)在分析库水位变化下,从变形体稳定性影响的机理为基础,将库水位变化作为变形体稳定性分析的重要因素。本文将库水位变化下的渗流场,得到的孔隙水压力引入非饱和抗剪强度理论中,采用Fredlund改进的极限平衡法进行稳定性计算,在不同的库水位上升速度和下降速度因素的影响下,得出各工况下变形体的稳定性系数,并得出各影响因素下变形体稳定性系数变化规律,对变形体的稳定性进行了评价和预测。
本文选取俄米水电站坝前Ⅰ#倾倒变形体为研究对象,研究在库水位变化条件下的变形体稳定性问题。以饱和-非饱和渗流理论、流固耦合理论以及极限平衡法为基础,针对库水位变化条件下变形体内渗流场的变化、应力场与渗流场的耦合以及库水位变化下对变形体稳定性的计算,并进行了较为深入的研究,得出库水位变化下Ⅰ#倾倒变形体稳定性系数的变化规律以及对倾倒变形体作了总体评价与预测。本文主要内容和研究成果如下:
(1)对Ⅰ#倾倒变形体的自然地理、地形地貌、地层岩性、水文地质条件等地质背景环境进行了分析,阐明了Ⅰ#倾倒变形体的工程地质环境。
(2)对Ⅰ#倾倒变形体的基本特征作了详细的介绍,以变形体的基本特征及工程地质环境为基础,研究了变形体的影响因素以及变形体的形成机制和发展过程。
(3)介绍了饱和-非饱和理论,主要包括非饱和稳定渗流的基本概念、土水特征曲线、非饱和土体渗透系数以及定解条件,基于饱和-非饱和渗流的控制方程和伽辽金加重残差法推导饱和-非饱和渗流计算的有限元方程式作为数值模拟的分析原理,利用渗流计算软件对库水位变化下进行非饱和渗流计算,得出各工况下各时刻浸润线的变化、总水头等值线图以及孔隙水压力的等值线图,并进行了分析与评价,探求库水位在上升速度、下降速度等参数的变化对变形体渗流场的影响。基于流固耦合理论,本文将库水位变化下产生的渗流场与应力场进行了耦合计算分析,在考虑库水位上升和下降的影响下,得出各工况下变形体耦合应力场的变化特征。
(4)在分析库水位变化下,从变形体稳定性影响的机理为基础,将库水位变化作为变形体稳定性分析的重要因素。本文将库水位变化下的渗流场,得到的孔隙水压力引入非饱和抗剪强度理论中,采用Fredlund改进的极限平衡法进行稳定性计算,在不同的库水位上升速度和下降速度因素的影响下,得出各工况下变形体的稳定性系数,并得出各影响因素下变形体稳定性系数变化规律,对变形体的稳定性进行了评价和预测。