水库水位降落对边坡稳定性的影响

来源 :城市建设理论研究 | 被引量 : 0次 | 上传用户:xingli1314
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  摘要:在我国具有防洪和灌溉功能的水库比较多,由于以一些因素的影响,水库的水位变化比较频繁,尤其是在枯水季节和灌溉时期,水库的水位降落程度极为明显,这也对水库边坡的稳定性造成了一定程度的影响,常常导致水库边坡出现滑坡现象,这直接影响这水库大坝的安全和正常使用。本文将就水库水位降落对边坡稳定性的影响进行浅要地分析和论述。
  关键词:水库水位 边坡 稳定性 影响
  中图分类号:TV697 文献标识码:A 文章编号:
   近几年来对水库边坡的失稳问题及边坡的稳定性引起了人们的重视和关注。水库边坡的稳定性与水库水位的变化有很大的关系,据研究表明水库的水位变化对水库的稳定性造成了一定程度的影响。就水库的坡体而言,水库水位的降落对水库边坡极为不利,极易引起边坡出现滑坡现象。水库水位在降落时,水库边坡内部的水由于来不及排除,是水库坡体产生不稳定的渗流,从而产生一定的渗流作用力对水库边坡产生极为不利的影响,对水库边坡稳定造成影响。
  1 水库边坡的稳定性分析
  1.1 随着我国水的利建设的发展,水库的边坡也出现了许多问题,由于水库水位的变化导致的水库的边坡稳定也受到了一定程度的影响,水库边坡的失稳也给工程建设造成了很大程度的破坏和损失。当水库的水位下降時,水库边坡内部的水由于跟不上外部水位的下降速度,使水库的坡体出现了不稳定渗流现象,水库的大坝在渗流的作用下会一起边坡的冲蚀和滑坡等破坏,导致水库边坡失去了稳定。水库的边坡在渗流的作用下,边坡的破坏形式一般分为整体破坏和局部破坏。对于水库边坡的整体破坏,我们要对水库边坡进行整体的稳定性分析,科学合理的考虑渗流作用在水库坡体上的渗透力的大小和方向,从多方面对水库边坡的整体破坏影响边坡稳定性的问题。而水库边坡局部破坏主要是发生在水库坡体北部水渗流集中的渗出点和水库坡面的交点上,对水库边坡造成的局部破坏。在实际的工程实验分析中,水库的水位降落引起的水库坡体不稳定的渗流,从而出现不利于水库边坡的稳定的孔隙水压力,在非稳定的渗流作用下,极大的降低了水库边坡的稳定性。
  1.2 在对水库进行渗流分析时,我们一般采用二维的非均质向异性非稳定的渗流控制的方程式进行分析计算。因为对边坡的影响主要涉及到了孔隙水的压力问题,因此我们在对水库边坡进行数据分析时,首先建立出边坡分析模型,再输入调查出的水库边坡的材料参数,进行边界的设定,计算出边坡模型中各节点的孔隙水压力,同时把得到的结果输入水库边坡的稳定计算的模型中,碎水库边坡进行稳定性分析计算,最后得到了水库不稳定的坡面以及水库坡体的安全系数,参考有关资料对水库边坡的稳定性做出详细的分析研究。
  1.3 在对水库边坡的稳定性分析,水库边坡出现的渗流作用对水库边坡的稳定性影响是个复杂的问题,我们不仅要分析坡体出现的渗流现象,还要分析水库坡体的应力场,在进行稳定性数据分析使,常常忽略了水库边坡应力场的变化也影响着水库边坡渗流作用,因此在对水库边坡的稳定性分析存在一定程度的稳定性,我们需要结合有关方程式和数值对边坡的稳定性进行全面的分析计算。同时我们还可以采用有限元的方法来分析水库边坡随水库水位的降落造成的水库边坡稳定性影响,通过有限元的方法计算分析,对水库边坡的稳定性进行简单和使用的评价,并结合极限平衡的方法对水库边坡的安全系数,和按照极限平衡的原则对水库的边坡进行受理分析,有效合理的分析出水库边坡的稳定性,以尽量避免水库边坡因水库水位降落造成水库边坡失稳影响,确保水库的坡体结构的稳定。
  2 水库水位下降对边坡稳定性的分析
  2.1 在进行水库边坡稳定性学分析时,就某水库计算出得数据进行分析研究。据有关实际工程中,对于不同的水库水位的下降速度,检测出的水库边坡的安全系数不同,同时对边坡的稳定性造成的影响不同。对于水库的水位下降速度的分析,水库边坡的安全系数是随着下降时间的增加而一直减小,知道减小到最低点,水库的边坡安全系数再随着时间的增加又出现了增大的趋势,而且在最低点时,此时的时间应该为临界时间,即使边坡的安全系数最后一直在上升,但还是相对于起始点的安全系数要小。这样如果水库的的安全系数,在同一时间,水库的水位降落速度也快,水库边坡的安全系数越小。(如下图1所示)
  
  
  图1 边坡的安全系数随水库水位下降持续时间的变化
  
  2.2 在水库的稳定性分析时,水库水位的下降程度对水库边坡的稳定性也有一定的影响。这样一般在水库的水位下降时,水库的边坡的安全系数的随着水库的水位的减少而减小的,同时也会到达一个最低点,然后再随水库的水位增加而上升,在对水库的水位分析中也会出现最低的临界点,而且此临界点的水库水位是随着水库水位的下降速度变化而变化的。(如图2所示)
  
  图2 水库边坡的安全系数随水库水位的变化
  
  2.3 对于水库的边坡稳定性在渗流作用下的影响,在水库的水位发生变化时,水库的坡体会出现不稳定的渗流作用,水库的边坡的坡体材料的渗透系数越低,水位下降时通过水库坡体的渗流量随着时间的持续而增大,对于一些水库的边坡的渗流系数越大的坡体,渗流作用的时间就会越短,对水库边坡的稳定造成一定的影响,但相反渗流作用存在的时间越长,对水库边坡的影响时间就越长,直接导致水库边坡出现失稳破坏。同时在对水库的渗流系数进行分析时,水库的水库渗流系数越大,水库边坡的排水能力就越好,而且出现的渗流作用对水库边坡的影响作用就越小,从而水库坡体的安全系数就越来越大。因此水库的边坡的安全系数是随着水库水位的降落而减小,在出现最低点后,水库的边坡的安全系数又随着水位的降落而增大。(如图3所示)
  
  图3 水库边坡的安全系数随水库水位的变化
  
  总结:就水库的水位而言,水库水位的降落对水库边坡的稳定性极为不利,水库边坡的稳定性直接关系着水库大坝的安全,同时影响着水库功能的正常使用。因此我们根据所学的专业知识结合国内外有关案例进行研究和分析,加强对水库安全的管理,在水库水位发生变化时要及时对水库边坡进行变形监测,有效的防止水库边坡因失稳而造成安全事故和损失。
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