库水升降条件下库区及邻谷岸坡稳定性研究

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岩石工程的许多破坏实例都与地下水的作用有关,而岩质边坡更是与水有密不可分的关系,据统计有90%的边坡破坏是由地下水的直接或者间接作用引起的。因此,在对岩质边坡进行稳定性评价时,考虑渗流场与应力场的耦合作用对正确评价岩质边坡稳定性具有重要意义。本文在总结分析当今渗流场与应力场耦合特征和计算模型基础上,建立等效连续介质数值模型,以镇安抽水蓄能电站库岸边坡为研究对象,研究了库水升降引起边坡渗流作用下坡体的应力应变场特征,进而对边坡的稳定性进行了分析。本文采用方法及获得的主要认识如下:(1)总结了岩体渗透系数与应力的关系以及岩体渗流场与应力场的物理模型,并从这两方面来介绍耦合的特征。(2)概括了渗流场与应力场耦合的数学模型,包括等效连续介质模型、裂隙网络模型、双重介质模型三种。总结了渗流场与应力场耦合的计算方法:有限单元法与离散单元法,两种方法各有适用性和局限性。(3)以镇安抽水蓄能电站上库右岸单薄山梁边坡为研究对象,在研究坝址区工程地质条件基础上,应用Hoek-Brown经验强度准则对岩体的抗剪强度参数进行估算,为岩体边坡稳定性分析奠定可靠基础。(4)建立等效连续介质数值模型,研究了在不同库水位条件下渗流作用对边坡应力场特征的影响,并对边坡的稳定性进行分析,模拟结果表明,对于模拟边坡来说:①岩体的透水性对渗流的影响显著,表现为流线在岩体渗透系数变化的交界处出现明显的折射或不协调现象;随水位上升,背水坡坡面出现溢流现象;②最大主应力和最小主应力整体受渗流影响不明显,但局部监测点的最大、最小主应力受渗流影响较明显;渗流对剪应力的影响通过影响有效应力实现的;③渗流不会改变斜坡发生破坏时的位置,但会使边坡变形量变大;④库水位升高,稳定系数下降;库水位下降,稳定系数上升。
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