岩土力学 ›› 2020, Vol. 41 ›› Issue (5): 1709-1720.doi: 10.16285/j.rsm.2019.0898

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库水升降条件下考虑饱和渗透系数空间变异性的白水河滑坡渗流变形分析

薛阳,吴益平,苗发盛,李麟玮,廖康,张龙飞   

  1. 中国地质大学(武汉) 工程学院,湖北 武汉 430074
  • 收稿日期:2019-05-18 修回日期:2019-09-09 出版日期:2020-05-11 发布日期:2020-07-07
  • 通讯作者: 吴益平,女,1971年生,博士,教授,博士生导师,主要从事地质灾害预测预报及岩土体稳定性研究工作。E-mail:ypwu@cug.edu.cn E-mail:EGXYang@163.com
  • 作者简介:薛阳,男,1994年生,博士研究生,主要从事斜坡岩土工程稳定性评价方面的研究工作。
  • 基金资助:
    国家自然科学基金资助项目(No. 41977244, No. 41572278);国家重点研发计划(No. 2017YFC1501301)。

Seepage and deformation analysis of Baishuihe landslide considering spatial variability of saturated hydraulic conductivity under reservoir water level fluctuation

XUE Yang, WU Yi-ping, MIAO Fa-sheng, LI Lin-wei, LIAO Kang, ZHANG Long-fei   

  1. Engineering Faculty, China University of Geosciences, Wuhan, Hubei 430074, China
  • Received:2019-05-18 Revised:2019-09-09 Online:2020-05-11 Published:2020-07-07
  • Supported by:
    This work was supported by the National Natural Science Foundation of China (41977244, 41572278) and the National Key Research and Development Program of China (2017YFC1501301).

摘要: 堆积层滑坡的岩土体渗透系数具有一定的不确定性,且渗透系数是饱和-非饱和渗流分析的重要参数,开展考虑其空间变异性的库岸堆积层滑坡渗流变形分析具有重要意义。以三峡库区中的白水河滑坡为研究对象,基于地面核磁共振技术获取的岩土体渗透系数,分析滑坡体渗透系数的空间变异特征,采用半变异函数方法求得滑坡体渗透系数的竖直波动范围,在此基础上建立渗透系数的非平稳随机场模型。以非侵入式随机有限元的方式开展库水升降两种工况下不确定模型与确定模型的流固耦合模拟,分析两种模型的渗流场、位移变形特征及其差异。结果表明:相比于确定模型,不确定模型孔压改变的滞后性更为明显,且库水下降工况下整体的变形更大,若忽略滑体渗透系数的非平稳空间变异特征将会低估滑坡的实际变形。

关键词: 空间变异性, 饱和渗透系数, 库水升降, 非饱和流固耦合, 非侵入式随机有限元法

Abstract: The saturated hydraulic conductivity of rock and soil mass in colluvial landslide is uncertain, and it is an important parameter for the saturated-unsaturated seepage analysis. It is of great significance to carry out the seepage deformation analysis of reservoir bank landslide considering the spatial variability of saturated hydraulic conductivity. In this study, the Baishuihe landslide in the Three Gorges Reservoir Area is investigated as a case. The spatial variability characteristics of the hydraulic conductivity, which is obtained by the surface nuclear magnetic resonance technology (SNMR), are analyzed in detail. The vertical fluctuation range of the hydraulic conductivity is obtained by using the semi-variation function, and a non-stationary random field model of hydraulic conductivity is established. The non-intrusive stochastic finite element method is adopted to carry out the fluid-solid coupling simulation of the uncertain model and the deterministic model under the two working conditions of reservoir water level fluctuation. The seepage field, deformation characteristics and their differences between the two models are analyzed. The results show that, compared with the determinate model, the hysteresis of pore pressure change in the uncertain model is more obvious, and the overall deformation is greater under the condition of reservoir water falling. If the non-stationary spatial variation of the hydraulic conductivity of the sliding body is neglected, the actual deformation of the landslide will be underestimated.

Key words: spatial variability, saturated hydraulic conductivity, reservoir water level fluctuation, unsaturated seepage-stress coupling, non-intrusive stochastic finite element method

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[1] 王川, 冷先伦, 李海轮, 李刚, . 节理分布空间变异的地下洞室稳定性概率分析[J]. 岩土力学, 2021, 42(1): 224-232.
[2] 蒋水华, 刘源, 章浩龙, 黄发明, 黄劲松, . 先验概率分布及似然函数模型的选择对边坡可靠度评价影响的定量评估[J]. 岩土力学, 2020, 41(9): 3087-3097.
[3] 张 昭, 程靖轩, 刘奉银, 齐吉琳, 柴军瑞, 李会勇, . 基于土颗粒级配预测非饱和 渗透系数函数的物理方法[J]. 岩土力学, 2019, 40(2): 549-560.
[4] 费锁柱, 谭晓慧, 孙志豪, 杜林枫. 基于微结构模拟的土体自相关距离分析[J]. 岩土力学, 2019, 40(12): 4751-4758.
[5] 程红战,陈 健,胡之锋,黄珏皓, . 考虑砂土抗剪强度空间变异性的盾构开挖面稳定性分析[J]. , 2018, 39(8): 3047-3054.
[6] 郭重阳,李典庆,曹子君,高国辉,唐小松. 考虑空间变异性条件下的边坡稳定可靠度高效敏感性分析[J]. , 2018, 39(6): 2203-2210.
[7] 蒋水华,曾绍慧,杨建华,姚 池,黄劲松,周创兵,. 不排水抗剪强度非平稳随机场模拟及边坡可靠度分析[J]. , 2018, 39(3): 1071-1081.
[8] 田 密, 张 帆, 李丽华, . 间接测量数据条件下岩土参数空间变异性 定量分析方法对比研究[J]. 岩土力学, 2018, 39(12): 4673-4680.
[9] 郑 栋,李典庆,曹子君,方国光, . 土体参数空间变异性对边坡失效模式间相关性及系统可靠度的影响[J]. , 2017, 38(2): 517-524.
[10] 田 密,李典庆,曹子君,方国光,王 宇,. 基于贝叶斯理论的土性参数空间变异性量化方法[J]. , 2017, 38(11): 3355-3362.
[11] 豆红强,韩同春,龚晓南,李智宁,邱子义,. 降雨条件下考虑饱和渗透系数变异性的边坡可靠度分析[J]. , 2016, 37(4): 1144-1152.
[12] 李静萍 ,程勇刚 ,李典庆 ,常晓林 , . 基于多重响应面法的空间变异土坡系统可靠度分析[J]. , 2016, 37(1): 147-155.
[13] 邹海峰,蔡国军,刘松玉,林 军. 基于地质统计学方法的孔压静力触探锥尖阻力固有空间变异性研究[J]. , 2015, 36(S1): 403-407.
[14] 蒋水华 ,李典庆,. 考虑参数空间变异性多层土坡系统可靠度分析[J]. , 2015, 36(S1): 629-633.
[15] 文 杰 ,韩金良 ,姚磊华 ,李论基,. 原位非饱和黄土渗透系数研究[J]. , 2015, 36(9): 2599-2606.
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[1] 姚仰平,侯 伟. 土的基本力学特性及其弹塑性描述[J]. , 2009, 30(10): 2881 -2902 .
[2] 张力霆,齐清兰,魏静,霍倩,周国斌. 淤填黏土固结过程中孔隙比的变化规律[J]. , 2009, 30(10): 2935 -2939 .
[3] 张其一. 复合加载模式下地基失效机制研究[J]. , 2009, 30(10): 2940 -2944 .
[4] 马 亢,徐 进,吴赛钢,张爱辉. 公路隧道局部塌方洞段的围岩稳定性评价[J]. , 2009, 30(10): 2955 -2960 .
[5] 张明义,刘俊伟,于秀霞. 饱和软黏土地基静压管桩承载力时间效应试验研究[J]. , 2009, 30(10): 3005 -3008 .
[6] 刘 斌,李术才,李树忱,钟世航. 隧道含水构造直流电阻率法超前探测研究[J]. , 2009, 30(10): 3093 -3101 .
[7] 吴 亮,钟冬望,卢文波. 空气间隔装药爆炸冲击荷载作用下混凝土损伤分析[J]. , 2009, 30(10): 3109 -3114 .
[8] 尤红兵,赵凤新,李方杰. 层状场地中局部不均体对平面P波的散射[J]. , 2009, 30(10): 3133 -3138 .
[9] 周晓杰,介玉新,李广信1. 基于渗流和管流耦合的管涌数值模拟[J]. , 2009, 30(10): 3154 -3158 .
[10] 吴昌瑜,张 伟,李思慎,朱国胜. 减压井机械淤堵机制与防治方法试验研究[J]. , 2009, 30(10): 3181 -3187 .