邊坡土體內(nèi)地下水的滲流與庫水位和降雨密切相關(guān),在大型水利水電工程建設(shè)完成后的運(yùn)行期,水庫兩岸的坡體將不斷受到庫水位的漲落以及降雨入滲的影響。如果處理不當(dāng),這些因素都有可能導(dǎo)致滑坡的發(fā)生從而影響到水電站的運(yùn)行。目前,利用飽和-非飽和理論對(duì)土質(zhì)邊坡穩(wěn)定性的影響研究較為成熟,但是對(duì)于巖質(zhì)邊坡而言,由于其地質(zhì)條件的復(fù)雜性,水的作用對(duì)邊坡穩(wěn)定性的影響研究比土質(zhì)邊坡更為困難。錦屏一級(jí)水電站是世界第一高拱壩,壩址周圍以巖質(zhì)邊坡為主,地質(zhì)條件復(fù)雜,降雨頻繁,庫水位變動(dòng)及降雨作用對(duì)邊坡的穩(wěn)定性影響顯著。本文以錦屏一級(jí)水電站左岸邊坡為例,基于飽和-非飽和滲流理論,以左岸壩頭滑移破壞模式為研究對(duì)象,通過有限元方法得到左岸邊坡在庫水位變動(dòng)以及降雨入滲過程中地下水的滲流規(guī)律并分析其對(duì)邊坡穩(wěn)定性的影響,利用矢量和穩(wěn)定性評(píng)價(jià)方法研究庫水位變動(dòng)及降雨對(duì)錦屏一級(jí)水電站左岸邊坡穩(wěn)定性的影響規(guī)律。主要成果如下:(1)將矢量和邊坡穩(wěn)定分析方法與有限元方法結(jié)合,可基于邊坡的真實(shí)應(yīng)力狀態(tài),在數(shù)值模擬過程中快速獲得不同庫水位及降雨條件下的邊坡安全系數(shù)和潛在下滑方向;(2)采用飽和滲流理論對(duì)水庫首次蓄水過程庫水位變動(dòng)條件下坡體內(nèi)地下水的滲流進(jìn)行了分析,并分析了蓄水過程中左岸壩頭滑移破壞模式的穩(wěn)定性的變化情況。研究結(jié)果表明,左岸壩頭滑移破壞模式的安全系數(shù)隨著水位的上升而增加,這主要有兩方法因素的影響:(1)庫水位上升時(shí),地下水由坡體表面向內(nèi)滲流,滲流力方向與潛在下滑方向相反,所以有利于邊坡的穩(wěn)定性;(2)當(dāng)滑體內(nèi)達(dá)到飽和狀態(tài)后,由于浮力的作用,下滑力減小,安全系數(shù)升高;(3)采用飽和滲流理論研究了庫水位以不同速度下降過程中,邊坡的穩(wěn)定性演化規(guī)律。結(jié)果表明,當(dāng)庫水位以1m/d的速度由1880m高程下降至1800m高程時(shí),左岸壩頭滑移破壞模式的安全系數(shù)由1.214降低到1.147,且安全系隨著庫水位下降趨于穩(wěn)定,而當(dāng)庫水位下降速度達(dá)到2m/d時(shí),安全系數(shù)的降低速度隨著庫水位的下降逐漸加劇,當(dāng)庫水位達(dá)到1800m高程時(shí),安全系數(shù)降至1.052,左岸壩頭滑移破壞模式接近臨界狀態(tài);(4)利用非飽和滲流理論對(duì)降雨條件下坡體內(nèi)地下水的滲流進(jìn)行了分析,并研究了不同降雨條件對(duì)邊坡穩(wěn)定性的影響規(guī)律。研究表明由于弱卸荷帶以下的基巖完整性好,滲透性低,所以雨水入滲后,在弱卸荷帶靠近基巖一側(cè)最先形成暫態(tài)飽和區(qū),而左岸壩頭滑移模式的潛在滑面靠近弱卸荷帶下限,隨著暫態(tài)飽和區(qū)的擴(kuò)大,對(duì)邊坡的穩(wěn)定性影響越來越明顯,則安全系數(shù)隨著降雨時(shí)間的增加而降低。
【學(xué)位單位】：上海交通大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：TU457
【文章目錄】：
摘要
abstract
第一章 緒論
    1.1 研究背景和研究意義
    1.2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀
        1.2.1 飽和-非飽和滲流研究現(xiàn)狀
        1.2.2 坡體內(nèi)地下水滲流對(duì)邊坡穩(wěn)定性影響的研究現(xiàn)狀
        1.2.3 矢量和邊坡穩(wěn)定性評(píng)價(jià)方法研究現(xiàn)狀
    1.3 研究?jī)?nèi)容與創(chuàng)新成果
第二章 滲流理論及邊坡穩(wěn)定性分析方法
    2.1 飽和-非飽和滲流理論
        2.1.1 滲流運(yùn)動(dòng)方程
        2.1.2 連續(xù)性方程
        2.1.3 飽和滲流微分方程
        2.1.4 非飽和滲流微分方程
    2.2 矢量和法邊坡穩(wěn)定評(píng)價(jià)方法
        2.2.1 矢量和法的矢量表達(dá)式
        2.2.2 下滑方向的確定
第三章 庫水位漲落條件下的飽和邊坡地下水滲流分析
    3.1 工程實(shí)例概況及地質(zhì)條件
        3.1.1 錦屏一級(jí)水電站概況
        3.1.2 錦屏一級(jí)水電站左岸邊坡地層巖性
        3.1.3 錦屏一級(jí)水電站左岸邊坡主要地質(zhì)結(jié)構(gòu)面
        3.1.4 壩區(qū)巖體及結(jié)構(gòu)面的力學(xué)特性
        3.1.5 壩區(qū)水文地質(zhì)條件
    3.2 滑移模式
    3.3 數(shù)值模型
    3.4 初始地應(yīng)力
    3.5 邊界條件
    3.6 庫水位漲落條件下的邊坡失穩(wěn)機(jī)理
    3.7 庫水位漲落條件下邊坡地下水滲流分析
        3.7.1 首次蓄水過程中坡體內(nèi)地下水位演化規(guī)律
        3.7.2 庫水位下降過程中坡體內(nèi)地下水位演化規(guī)律
        3.7.3 地下水位對(duì)邊坡穩(wěn)定性的影響分析
    3.8 庫水位漲落條件下邊坡的安全系數(shù)
        3.8.1 首次蓄水過程中邊坡的安全系數(shù)
        3.8.2 庫水位下降時(shí)邊坡的安全系數(shù)
        3.8.3 庫水位上升和下降過程中安全系數(shù)的對(duì)比分析
    3.9 本章小結(jié)
第四章 降雨入滲條件下庫岸非飽和邊坡地下水滲流分析
    4.1 降雨計(jì)算條件
    4.2 邊界條件
    4.3 降雨入滲條件下邊坡失穩(wěn)機(jī)理
    4.4 降雨條件下坡體內(nèi)地下水滲流分析
        4.4.1 3日大雨條件下坡體內(nèi)地下水位演化規(guī)律
        4.4.2 1日暴雨條件下坡體內(nèi)地下水位演化規(guī)律
    4.5 降雨條件下邊坡的安全系數(shù)
        4.5.1 3日大雨條件下坡體安全系數(shù)
        4.5.2 1日暴雨條件下坡體安全系數(shù)
    4.6 本章小結(jié)
第五章 結(jié)論與展望
    5.1 主要結(jié)論
    5.2 研究展望
參考文獻(xiàn)
致謝
攻讀碩士學(xué)位期間已發(fā)表或錄用的論文

【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 楊弘;董燕君;;錦屏一級(jí)大壩首次蓄水過程監(jiān)測(cè)成果分析[J];大壩與安全;2015年03期

2 平曈其;羅先啟;鄭安興;;地震作用下裂隙對(duì)巖質(zhì)邊坡穩(wěn)定性影響分析[J];巖土力學(xué);2015年02期

3 周創(chuàng)兵;;水電工程高陡邊坡全生命周期安全控制研究綜述[J];巖石力學(xué)與工程學(xué)報(bào);2013年06期

4 葉秋紅;凌道盛;;基于矢量和法的邊坡三維極限平衡穩(wěn)定分析法[J];浙江大學(xué)學(xué)報(bào)(工學(xué)版);2013年06期

5 張玉;徐衛(wèi)亞;鄒麗芳;孫懷昆;;降雨條件下大型滑坡體滲流穩(wěn)定性分析[J];巖土力學(xué);2013年03期

6 沈輝;羅先啟;李野;翁永紅;;烏東德拱壩壩肩三維抗滑穩(wěn)定分析[J];巖石力學(xué)與工程學(xué)報(bào);2012年05期

7 賈暉;和耀林;楊世賢;;基于M-C匹配的D-P準(zhǔn)則的邊坡矢量和方法研究及應(yīng)用[J];中外公路;2012年02期

8 楊世賢;和耀林;賈暉;;考慮地震荷載的邊坡矢量和法研究及應(yīng)用[J];中外公路;2012年01期

9 林鵬;王仁坤;康繩祖;張海超;周維垣;;特高拱壩基礎(chǔ)破壞、加固與穩(wěn)定關(guān)鍵問題研究[J];巖石力學(xué)與工程學(xué)報(bào);2011年10期

10 羅先啟;袁恒;;求解邊坡矢量和安全系數(shù)的三維條分法[J];巖石力學(xué)與工程學(xué)報(bào);2011年S1期

相關(guān)博士學(xué)位論文 前2條

1 劉艷章;邊坡與壩基抗滑穩(wěn)定的矢量和分析法研究[D];中國(guó)科學(xué)院研究生院（武漢巖土力學(xué)研究所）;2007年

2 薛翊國(guó);錦屏一級(jí)水電站左岸滲流模型分析與高邊坡穩(wěn)定性評(píng)價(jià)[D];吉林大學(xué);2006年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前9條

1 唐亞輝;庫水位升降對(duì)某邊坡地下水滲流場(chǎng)及穩(wěn)定性的影響研究[D];成都理工大學(xué);2016年

2 程成;強(qiáng)震作用下巖質(zhì)高陡邊坡動(dòng)力穩(wěn)定性特征及抗滑穩(wěn)定矢量和分析方法研究[D];上海交通大學(xué);2014年

3 李野;基于矢量和法的烏東德高拱壩壩肩穩(wěn)定分析[D];上海交通大學(xué);2013年

4 付國(guó)棟;施工期壩面過水面板堆石壩滲流場(chǎng)與應(yīng)力場(chǎng)的耦合分析[D];西安理工大學(xué);2010年

5 張瑛穎;杭州地區(qū)粉砂土中基坑降水面的數(shù)值模擬[D];浙江大學(xué);2006年

6 吳剛剛;水位下降時(shí)堤防穩(wěn)定性的有限元分析[D];湖北工業(yè)大學(xué);2006年

7 張欣;基于ABAQUS流固耦合理論的庫岸滑坡穩(wěn)定性分析[D];山東大學(xué);2005年

8 王學(xué)武;三峽庫區(qū)水位升降作用對(duì)庫岸邊坡影響研究[D];成都理工大學(xué);2005年

9 魏保義;用非飽和滲流理論研究降雨入滲的特性及對(duì)邊坡穩(wěn)定的影響[D];河海大學(xué);2002年

本文編號(hào)：2846530