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《关于极端冰雪灾害对边坡工程稳定性影响分析研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在工程资料-天天文库。
1、第41卷第24期人民长江Vol.41,No.242010年12月YangtzeRiverDec.,2010文章编号:1001-4179(2010)24-0067-05极端冰雪灾害对边坡工程稳定性影响分析研究杨启贵,林学锋,郭志华(长江勘测规划设计研究院,湖北武汉430010)摘要:为了研究极端冰雪灾害对边坡工程稳定性的影响,根据饱和非饱和渗流分析理论并结合工程实例,对考虑不同融雪入渗补给强度和入渗时间等5种工况进行了分析计算。结果表明:当融雪入渗补给时,边坡的滑动模式和潜在滑动面基本不变,但边坡稳定安全系数随融雪入渗过程呈下降趋势,且前12h安全
2、系数降幅最大;融雪入渗补给强度对边坡稳定性影响较大,坡体表面停止入渗补给后,上部岩体富集水会继续下渗,若入渗强度较大,安全系数仍缓慢降低;若入渗强度较小,安全系数会缓慢上升;最危险工况一般在融雪入渗48h左右发生。关键词:边坡工程;极端冰雪;稳定性;渗流;FLAC3D中图法分类号:P642文献标志码:A2008年初,我国南方地区出现了大规模的极端冰例,研究了极端冰雪灾害对边坡工程稳定性的影响。雪灾害,严重影响了人民生命财产安全和正常的社会1渗流分析方法秩序,给国家带来了巨大损失。这场冰雪灾害强度大、范围广、历时长,且经常表现为冻雨,但气温不像北方
3、1.1确定冰雪边界地区那么低。融雪与降雪交错发生,融雪历时长,但一本文采用Finsterwalder等提出的度日模型确定冰般不会产生深层冻土。为尽可能减少极端冰雪灾害诱雪边界条件[18]。其基本原理是基于冰雪消融与气温发次生地质灾害,更好地应对其对工程边坡稳定的威尤其是冰雪表面的正积温之间的线性关系而建立的,胁,开展极端冰雪灾害对边坡工程稳定性影响分析研关系式为:究具有重要的理论研究与实际应用价值。ME=RA(T-TB)(1)“十个边坡九个水”,形象地描述了边坡失稳与地式中,ME为融雪量,mm/d;RA为雪的度日因子(气温下水活动密切相关这一客观
4、事实。沈振中、刘建华、徐日融雪率),mm/(℃·d);T为气温,℃;Tb为基础温晗、刘忠玉、汪益敏、刘小伟、周家文等人采用不同的度,℃。理论与方法研究了降雨入渗对边坡稳定性的影度日因子定义为每日气温上升1℃所产生的融雪[1-8]响;张卓、宋晓晨、李新强、王环玲等人研究了雾雨深度。获取方法有两种:①利用雪枕、雪槽进行野外作用下边坡的稳定性[9-12];周桂云、刘新喜、廖红建、[19]观测;②利用统计公式推算。见下式:贾官伟、丁秀丽等人研究了库水位变化对边坡稳定性ρs[13-17]RA=1.1×(2)的影响。但针对我国南方地区极端冰雪条件下,ρw33
5、冰雪融水入渗对边坡工程安全性影响的研究文献极式中,ρs为积雪密度,g/cm;ρw为水体密度,g/cm。少。本文根据饱和非饱和渗流分析理论,结合工程实气温及温度直减率的处理方法为:根据地域特征,收稿日期:2010-08-30基金项目:国家“十一五”科技支撑计划项目(2008BAC47B02)作者简介:杨启贵,男,总工程师,教授级高级工程师,主要从事水工结构与岩土工程方面的设计与研究工作。E-mail:yangqigui@cjwsjy.com.cn68人民长江2010年b选择多个气象测站作为基准站点,按温度直减率分别τf=c′+(σn-ua)tanφ
6、′+(ua-uw)tanφ(9)推断各自邻近的高程分带平均高程处的气温值。式中,ua为孔隙气体压力;uw为孔隙水压力;(σn-b临界气温用于判断某次降水为降雪或降雨。当气ua)为净法向应力;φ′为岩土体的有效摩擦角;φ为b温高于临界气温时为降雨,反之则为降雪,因此临界气随基质吸力变化的内摩擦角;(ua-uw)tanφ为基质温的确定会直接影响产流。一般在模型中临界气温值吸力的附加强度;c′为岩土体的有效粘聚力。要高于0℃,并且随着积雪的融化,临界气温会逐渐接非饱和岩土体抗剪强度可表达为:近0℃。τf=c+(σn-ua)tanφ′(10)1.2饱和非
7、饱和渗流分析理论bc=c′+(ua-uw)tanφ(11)冰雪融水入渗时,边坡中既有饱和渗流又有非饱基质吸力作为有效粘聚力的一部分,增大了非饱和渗流。假定达西定律同样适应于非饱和渗流情形,和区介质的凝聚力,从而提高了边坡的稳定性。但随则非饱和渗流基本微分方程可采用饱和渗流同样的方着冰雪融水入渗,原先非饱和区岩土介质的饱和度会[20]法推导得出,饱和-非饱和渗流的基本微分方程见逐步增大,导致基质吸力减小,最后趋于零,因而非饱下式。和区的抗剪强度不断降低。hh[kijkr(h)+ki3kr(h)]+S=[C(h)+βSs]3工程算例xixjt(3)3
8、.1计算条件式中,C为容水度;S为源汇项;Ss为单位贮存量,对非某工程边坡,根据勘探确定的风化分界线,并考虑饱和土体,其值为零,对饱和土
