高坝泄洪雾雨所引起的岩石高边坡稳定问题是目前我国西南地区水电工程面临的一个重大难题,它涉及水力学、两相流体力学以及岩体力学等多项交叉学科。研究高坝泄洪雾雨作用下饱和非饱和岩质高边坡的稳定性,科学问题主要集中在以下三个方面:一是对实际工程所关心的高坝泄洪雾化雨的降雨强度及分布的研究,目前主要是通过原体观测和物理模型试验,得出一些经验公式进行估算,很少有深入的系统的量化分析;二是泄洪雾雨的入渗是一个饱和非饱和渗流过程,关于裂隙岩体非饱和渗流的研究,虽然提出了一些概念模型,但很多机理还不明白,非饱和状态下的岩体水力学参数也很难确定,选择什么样的数学模型也有待研究;三是雾雨影响下的岩石高边坡稳定问题,由于雾雨的入渗使边坡岩体的基质吸力降低、暂态水荷载增加,岩体强度降低,从而加速了边坡失稳,但如何来定量研究此问题还缺少可应用的成果。本文研究工作主要基于以上三个难点和科学问题,以构皮滩水电工程右岸泄洪雾雨区的边坡为研究背景,研究高坝在泄洪雾雨作用下的岩石高边坡稳定性问题。 本文的主要研究工作集中在以下几个方面: 1、限于目前对高坝泄洪雾化的雾雨强度和分布范围研究的不足以及人们对其认识的模糊性,利用模糊数学的方法研究雾雨强度和分布,分析了引起泄洪雾化的影响因子,建立了泄洪雾化的模糊数学模型。为了尽量减少人为因素给工程分析带来的主观影响,寻求出一种尽可能少使用专家经验的方法来确定模糊分析所需的隶属函数,也即在统计分析基础上并结合专家经验的方法构造隶属函数,再由模糊合成和综合评判(最大隶属度原则)来分析预报降雨强度和分布范围。 2、以构皮滩右岸雾雨区边坡为研究背景,在掌握边坡岩性、岩体结构、构造以及岩体变形和强度的基础上,划分出边坡山体工程地质岩组。重点研究了边坡卸荷带岩体特征,并在此基础上根据边坡类型、岩性及构造、岩溶发育特征、卸荷特征以及受泄洪雾化影响程度等为依据将该区自然坡体划分为五个工程地质分区。根据边坡的地表信息、开挖信息、岩层分界信息以及排水洞和帷幕信息,利用自编软件生成三维网格计算地质模型,为边坡的渗流场和应力场分析奠定基础。用此方法所建立的模型基本上保存了原山体的信息,在网格规模一定时充分利用了边坡中的控制信息,避免了建模过程中不必要的简化所造成的失真,充分的反映了原坡体面貌和人工改造后的边坡形态。