库水位升降作用下土质岸坡水和土体相互作用机理

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1、库水位升降作用下土质岸坡水和土体相互作用机理摘要：本文从库水位周期性升降过程中水与土体物理作用、水与土体化学作用及水与土体力学作用三个方面，系统分析库水位升降作用下土质岸坡水与土体相互作用机理。结果表明：水与土体的物理化学作用，在水位周期性升降初期作用显著，随着周期性升降次数的增加，土体力学参数变化基本趋于稳定；水与土体力学作用，在库水位升降过程中，静水压力和动水渗透压力作用与土体的渗透性及水位升降速率有关，浮托力与岸坡的形状及淹没程度有关，岸坡土体基质吸力值随含水量的增加减小较快。Abstract：Thispaper,fromthreeaspectsofthephysicala

2、ctionofwaterandsoilinprocessofreservoirwaterlevelfluetuotion,thechemicalactionofwaterandsoilandmechanicsactionofwaterandsoil,systematicallyanalysesthemechanismofinteractionbetweenwaterandsoilofsoilbankunderfluctuationofreservoirwaterleveLAsaresuIt,thephysicalactionofwaterandsoilisaffectedobvi

3、ouslyinthefluetuationofwaterlevel,thevariationofsoilmechanicsparametertendstobestablewiththeincreaseofthenumberoffluctuationcycles・Intheprocessofreservoirwaterlevelfluetuation，hydrostaticandhydrodynamicseepagepressurerelatestothesoilpermeabilityandwaterlevelfluetuationrate,upliftforce,shapeof

4、slope,floodingdegree；banksoilmatricsuctiondecreasesrapidlywiththeincreaseofmoisturecontent.关键词：岩土力学；水位升降；土质边坡；水土作用；机理Keywords：rockandsoilmechanics；fluetuationofwaterlevel；soilslope；actionofwaterandsoil；mechanism中图分类号:P642文献标识码：A文章编号:1006-4311(2014)14-0122-020引言三峡库区土质岸坡多分布在库区山前的河谷两岸，库水位周期性的循环涨

5、落必将引起岸坡地下水位长期周期性波动，岸坡水土作用加剧，导致土体饱水软化，土体成分发生变化，改变土体的物理力学参数，引起坡体渗流场、应力场的变化，影响岸坡的稳定性［1］。因此，本文从库水位周期性升降过程中水与土体物理作用、水与土体化学作用及水与土体力学作用三个方面，系统分析库水位升降作用下土质岸坡水与土体相互作用机理，为三峡库区土质岸坡失稳机制的研究提供科学依据。1库水位升降过程中水与土体的物理作用水与土体物理作用主要是指水对土体侵蚀、润滑、软化、泥化作用及溶滤作用。1.1库水对岩土体的侵蚀作用水库蓄水以后，水库中巨大水体使库面水域变得更加开阔，水库具有河流和水库的双重性质，流动

6、断面的增大使平均水流速度大为下降，由于山谷风的作用形成水浪[2],以水流侵蚀为主的河流水力作用改变为以水浪冲刷作用为主的浪蚀，对库岸形成冲刷，使库岸后移，并使岸坡变高变陡，库水冲刷坡脚，形成浪蚀龛[3,4],失去底部支撑，产生塌岸。1.2库水对土体的软化作用库水位升降作用下，岸坡前缘常处在库水位变化的消落带上，坡体前缘土体常在饱和状态和非饱和状态间转化，影响着前缘土体的性质。对奉节白马港、万州青草背、巫山龙门港不同含水量下粉质粘土的物理力学参数变化进行了试验分析，实验表明，水位上升过程中，随着含水量的增加，土样的内摩擦角逐渐减小，而土体的粘聚力是随着含水量的增加，呈现先增加后减小

7、的非线性关系。随着土体含水量增加至饱和,土体内摩擦角逐渐减小，c值下降极为明显，最大可达到80%,与水作用的敏感性较强；e值也会降低io%左右，变化变幅相对较小，与水作用的敏感性较弱。因此，库水位上升过程中，水与土体相互作用，降低土体抗剪强度参数，土体发生软化，岸坡稳定性降低。1.3库水位周期性升降水对土体物理力学性质的影响三峡水库正常运营后，库岸将面临周期性浸泡，这种循环水体荷载将使土体物理力学性质发生变化。本文对三峡库区万州青草背港粘性土进行周期性浸泡试验，统计了浸泡次数与土