土质岸坡失稳机理研究及安全评价

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水库的建设及开发是水资源利用及水灾防治的重要手段之一,我国山区水库区域水文地质条件复杂多变,地质灾害隐患分布广泛,特别是近年来我国气象条件也愈加复杂多变,对水利枢纽稳定运行和人民生命财产安全造成了不小的挑战。因此,本文依托福建省水利科技项目,选取福建省西南区域某水库工程为例,基于区域岸坡125个钻孔点资料及316个土料样本进行参数分析,确定研究环境和对象,研究岸坡稳定影响因子的相关度和作用机理,并对区域岸坡分区分级进行动态安全评价,论文主要进行了以下几方面的研究:(1)以研究区域内广泛存在的残积土为研究对象,通过库区工程钻探资料信息收集及实地取样研究,获取库区残积土边坡岩土材料实验参数。采用正交实验设计对岸坡基本影响因子做参数显著性及敏感性分析。以geostudio中的seep/w模块和slope/w模块联合分析计算得出的岸坡安全系数作为实验结果,分别设计多因素多水平影响下岩土体特征参数正交实验和库岸滑坡嵌入式正交实验,而后基于实验直观结果进行方差分析及回归分析并加以拟合度验证。研究得出总体上土体特征参数(土体粘聚力、内摩擦角、进气值)及坡型对岸坡稳定影响显著。(2)根据区域降雨特性和水位数据变化特性参数相关性,设置7种水环境工况,结合岸坡土体组构特性设置4种组构工况,选取区域典型断面进行数值建模进行各工况下交叉实验和结果分析。分别探究在不同土体组构、不同相对汛期降雨时间及不同雨型工况下库岸稳定性的变化过程及劣化指标,并进一步研究极端降雨工况下土质岸坡渗流过程及破坏机理。研究得出在时间长度相同,总降雨量相等的条件下,最小安全系数Fs按相对时间分类为汛期初期>汛期中期>汛期末期,按雨型分类为单峰型<均匀型<双峰型。此外,级配条件较好的的岩土组构初始安全系数比较大。(3)结合库区实际情况建立库岸失稳评价指标体系,选取适当因素分级标准,研究考虑因子动态权重及参数相关性的模糊综合评判法,同时利用参数化建模所得到的边坡安全系数对静态权重及动态权重评价结果进行对比验证。基于该水库坝址附近15万m~2范围区域精细化网格划区采用动态模糊综合评判法对各划区进行危险度分析及安全评价,研究得出不同降雨及库水位作用等级与各划区岸坡危险度总体变化趋势成正相关,此外为库岸防治工作提供了一些改善建议。
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