前期降雨与库水位变化对土石坝渗流及稳定特性影响研究

作     者：李卓 方艺翔 鲁洋 刘康 张勇敢 LI Zhuo;FANG Yi-xiang;LU Yang;LIU Kang;ZHANG Yong-gan

作者机构：南京水利科学研究院江苏南京210029 水利部大坝安全管理中心江苏南京210029 河海大学水利水电学院江苏南京210024 合肥工业大学土木与水利工程学院安徽合肥230009 

出 版 物：《岩土工程学报》 (Chinese Journal of Geotechnical Engineering)

年 卷 期：2022年第44卷第12期

页      面：2177-2186,I0025页

核心收录：

学科分类：08[工学] 080104[工学-工程力学] 0815[工学-水利工程] 0801[工学-力学（可授工学、理学学位）] 

基　　金：国家自然科学基金项目(51979173 51908175 52109123) 

主　　题：心墙坝 前期降雨 库水位 孔隙水压力 坝坡稳定性 

摘      要：气候变化给水库大坝安全运行管理带来前所未有的挑战,前期降雨、库水位变化是影响坝坡失稳的关键因素,且碾压式土石坝设计规范未考虑降雨对大坝坝坡或浅层坝坡稳定性的影响,水库大坝滑坡或溃坝严重威胁人民的生命安全并造成巨大经济损失。以某水库心墙坝为研究对象,建立了有限元计算模型,研究了前期降雨、库水位变化对心墙坝渗流和稳定特性的影响,揭示了孔隙水压力、渗透比降和坝坡抗滑稳定安全系数的变化规律,并结合高密度电法和安全监测资料验证了计算模型的准确性。研究结果表明:前期降雨对大坝坝坡浅层范围孔隙水压力和抗滑稳定安全系数影响较大,对下游坝坡孔隙水压力影响程度由大到小依次为坡顶坡肩(坡脚),随着降雨量增加下游坝坡10 m范围内孔隙水压力逐渐增大,坝坡表层土体达到饱和,主降雨后下游坝坡抗滑稳定安全系数减小较大;计算模型的浸润线高程与高密度电法、测压管水位高程均吻合,验证了计算模型的准确性;库水位是影响上游坝坡孔隙水压力和抗滑稳定安全系数的主要因素,对上游坝坡孔隙水压力影响程度由大到小依次为坡脚坡肩坡顶,降雨是导致下游坝坡孔隙水压力和抗滑稳定安全系数变化的主要因素;综合计算模型、高密度电法和安全监测资料,较好地分析了心墙坝孔隙水压力、渗透比降和抗滑稳定安全系数的变化规律,分析前期降雨、库水位变化为完善土石坝设计规范和水库大坝安全评价提供了科学依据。