雾化雨入渗影响下岩质边坡的流固耦合分析.pdf

雾化雨入渗影响下岩质边坡的流固耦合分析张绪涛1’2，李勇2张强勇2引言atomizedThefluid—structurecouplinganalysisofrockslopeundertheinfluencerainfallinfiltrationQiang—yon921泄洪雾化是泄水建筑物泄洪时伴随的一种物理现象。不管泄水建筑物采用哪种泄洪方式，下泄水流以何种流态与下游连接均会出现雾化现象，尤其是空中消能充分的高坝，泄洪雾化问题尤为突出。从大量已建工程泄洪时暴露出的严重问题来看，泄洪雾化雨导致岩坡滑坡时常发生，是一种损失重大的灾害，例如，1989年龙羊峡水电站底孔泄流时造成右岸山体滑坡，经济损失巨大；1986年白山水电站泄洪导致局部山体发生滑坡；1992年东江水电站泄洪造成两岸风化岩体及土体滑落。某水电站是一座大型水电工程，最大坝高m，河谷狭窄，泄流量大，泄洪水头大，空中泄流落差也大，空中消能采用频繁，泄洪雾化问题尤为突出。该水电站的岩体高边坡最大开挖高度近in，边坡分布有厚达40in的F3大断层，边坡地层结构松散，地质条件十分复杂，施工期问该边坡曾发生过4次比较大的滑坡。泄洪时产生的雾化雨会直接影响高边坡的稳定性，因此研究雾化雨入渗引起的边坡非饱和带内暂态孔隙水压力的升高，继而研究雾化雨入渗对边坡稳定性的影响，并提出针对性的控制和防治措施非常必要。从国内外的研究成果来看，在雾化雨入渗分析第27卷增刊2006年lO月岩土力学摘要。借鉴不饱和渗流的研究方法，参考考虑雾化雨入渗的数学模型和应用有限元软件ABAQUS，分析了雾化雨入渗影响下边坡位移场和渗流场的变化，以及雾化雨入渗对岩体高边坡稳定性的影响。将该方法应用于某水电站大型岩体高边坡工程，得到具有重要工程指导意义的结论和建}义。结果表明，雾化雨入渗使得坡体发生了较为明显的变形，且入渗量越大边坡的变形越大，应加强坡面的保护，最大限度地减小雨水入渗，降低雾化雨入渗对边坡的影响。关键词：边坡工程；雾化雨入渗；暂态饱和区；流固祸合；边坡安全稳定性评价中图分类号：Tu文献标识码zandABAQUS，theanalyzed．Theanalyzed，andMechanics文章缩号：1000--7598--(2006)增刊一0763一06(1．聊城人学建筑工程学院，山东聊城252000；2．山东人学岩土与结构工程中心，济南250061)ZHANGXu—ta01’。，LIYon92，ZHANGprotection156200收稿日期：2006．05．16作者简介：张绪涛，男，1980年生，硕士，主要从事岩士与结构工程方面的教学与研究工．作。E．mail：[e-mail]。RockSoilV01．27Supp．0ct．2006457A(1．SchoolEngineering，Shandong250061，China)AbstracttReferringresearchmethodunsaturatedseepagemathematicalmodeldueinfiltration，usingfiniteelementprogramchangeslope’sfielddisplacementisstabilityhighthisusedincertainhydropowerstation；theinstructionalconclusiongmned．Computedresultsshowthatdistortionbigbecauseinfiltration；andbiggerquantitybigger．So，weshouldreinforcetrymybestreduceinfiltration．Keywords：slopeengineering：atomizedinfiltration；temporarysaturationzone；fluid-structurecoupling；safetyevaluationforofArchitectureEngineering，LiaochengUniversity,Liaocheng，252000，China；2．ResearchCenterGeotechnicalStructuralUniversity,Jinantoa
I雏％私。卜～‰⋯4，喜剁“h)kU专m讣争廿[c(．11)+ps。]警一S=o二I几立孤2雾化雨入渗的数学模型ABAQUS中的流固耦合分析h(x；，o)=ho(x，)，i=1，2，3(2)4工程应用h(x。，f)=hcX；，f)，f-1，2，3式中％为‘的给定函数。式中吃为玉和t的给定函数。在实际工程问题中的应用目前的研究成果还比较少，张有天等【l’2】应用裂隙网络模型对某岩体边坡进行了非