库水位升降作用下土质边坡渗流场动态变化研究.pdf

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1、第44卷第9期人民长江Vo1．44，No．92013年5月YangtzeRiverMay，2013文章编号：1001—4179(2013)09—0055—05库水位升降作用下土质边坡渗流场动态变化研究梁学战，唐红梅，向杰，赵先涛，陈洪凯(重庆交通大学岩土工程研究所，重庆400074)摘要：为探索水库边坡尤其是土质边坡在库水位升降条件下渗流场的变化规律及边坡的稳定性，建立了较大比例尺的库岸土质边坡地质试验模型。用孔压计测得试验模型的孔隙水压力随水位升降的变化值，以非饱和渗流理论为基础，并结合试验所测数据，用Geostudio有限元数值分析软件SEEP／W模块进行水

2、位升降条件下的瞬态渗流场模拟。结果表明：坡体孔隙水压力随试验水位的升降而变化，坡体位置高程越高，孔隙水压力和基质吸力变化的滞后性越明显。孔隙水压力模拟值与计算值基本一致，表明模拟所选参数和水土特征曲线能反映模型试验情况。关键词：水位升降；模型试验；土质边坡；渗流场中图法分类号：P642文献标志码：A水库蓄水之后，库岸边坡在水位升降作用下，坡体变换和逆变换，得到了水位下降时坡体内浸润线的简内外水分的相互补给使坡内孔隙水压力及渗流场处在化计算公式，以此确定坡内渗透压力。不断变化之中，不同水位升降阶段边坡稳定性受到的由上可见，以往对水位升降作用下坡体孔隙水压影响不同⋯

3、。水位的上升导致滑坡体浸水面积增加，力及渗流场的研究，多集中在理论分析及数值模拟基滑带饱水部分强度降低，而指向坡内的渗透力利于坡础上，较少以模型试验的方法研究水位升降过程中坡体稳定。水位下降时，若渗透性较差，坡体内地下水体渗流场动态变化规律。因此本文建立较大比例尺土位下降相对滞后，导致坡体内产生超孔隙水压力，从而质边坡试验模型，通过观测边坡在水位升降过程中滑对滑坡体的稳定性产生不利影响。因此，深入研究库面不同高程的孔隙水压力，揭示遇水土质边坡滑面孔水位升降作用下库岸土质边坡渗流场的动态变化规律隙水压力随水位变化的一般规律，并以非饱和渗流理具有重要的理论和现实意义

4、。论为基础，结合试验所测数据，用Geostudio数值分析目前，对边坡渗流场及孔隙水压力变化规律的研软件进行水位升降条件下的瞬态渗流场模拟，分析坡究，国内外做了大量的工作，如：柳群义等(2008)以某体内渗流场随水位升降的动态变化规律，为边坡稳定水库库岸滑坡为工程背景，根据饱和一非饱和渗流控性定量分析提供依据。制方程，针对不同滑坡体渗透性和库水位升降速率模拟了库水位变化条件下滑坡体内孔隙水压力的动态响1试验模型应。黄志全等(2012)运用非饱和渗流理论，模拟了河水位升降过程中膨胀土岸坡暂态渗流场的变化，得1．1模型设计出了水位升降对边坡内部渗流场的影响具有明显分

5、带模型槽尺寸确定为4．39in(长)×2．86ITI(宽)×性的结论。郑颖人等(2004)根据包辛涅斯克2．22In(高)，模型尺寸为3．03nl(长)×2．86In(宽)(Boussinesq)非稳定渗流微分方程，通过拉普拉斯正×2．22in(后缘高)。基岩平均坡角为31。，采用块石收稿日期：2012—12—19基金项目：国家自然科学基金项目(41071017)；重庆市自然科学基金重点项目(2012BA0018)作者简介：梁学战，男，博士研究生，主要从事工程结构地质安全与岩土减灾研究。E—mail：xuezhan605@163．com56人民长江堆砌，为增大基

6、岩面摩擦力，用粗骨料砂浆抹面，防漏动态变化规律，在试验水位蓄水至50em时，暂停蓄水水。模型坡体铺筑土层平均厚41em，其中坡体前缘2．5h，并作为正常水位变幅渗流场的初始状态。在试厚度45em，后缘厚度20em，坡体平均坡角为36。，见验正常水位变幅过程中，多次暂停蓄水和暂停放水，水图1。位降至试验水位50cm后，水位保持不变。模型试验时间过程见表1。右表1模型试验时间过程从试验水位50om开始，每隔20min左右对8个孔压计依次进行读数，并量测孔压计每次读数时模型槽水位以及此时的蓄、降水时间。其中317号和312号孔压计可能在铺筑土层过程中损坏，没有测出数据

7、。1．3试验测试数据及结果分析通过对试验中滑面不同高程孔压计在不同水位所测数据的整理和转换，图2给出了埋设在坡体滑面不——堕U_一——————墅L——一同高程6个孔隙水压力传感器所测得孔隙水压力值随基岩E坡体土层·孔压计(b)IT剖面水位变化的曲线。图1土质岸坡试验模型(几何尺寸单位：cm)+3t8号一315号一319号按模型尺寸和模型坡体材料的物理力学参数，模型正常水位变幅1．2m，在模型槽前部左右两侧对应位置用彩色绘图笔标注试验水位。辨为测得水位升降过程中在不同水位状态下滑面不；。同高程的孔隙水压力，砂浆抹面时，沿模型纵断面中部8=2=竺_。鸳篓品高篙蠹霜篙

8、兽时刻／(h：mln)从