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水利水電工程滑坡穩(wěn)定性研究論文
1滑坡形成機(jī)理分析
導(dǎo)致滑坡發(fā)生的原因主要包含內(nèi)在因素和外在因素兩個(gè)方面。內(nèi)在因素主要為地下水狀態(tài)、地質(zhì)構(gòu)造、原始應(yīng)力狀態(tài)、巖土體性狀、巖體結(jié)構(gòu)、滑坡形態(tài)等。外在因素主要為施工開挖或者施工回填所引起的荷載及應(yīng)力調(diào)整，施工過(guò)程中爆破所引起的動(dòng)力荷載及巖體損傷，地震導(dǎo)致的應(yīng)力瞬時(shí)變化，水庫(kù)水位變化，水庫(kù)蓄水量、河流侵蝕、融雪、降雨等引起的地下水位變化等。
1.1原始應(yīng)力狀態(tài)
巖體節(jié)理裂隙發(fā)育及滑坡變形特征主要受地應(yīng)力的影響和控制，因此地應(yīng)力對(duì)對(duì)巖體的變形產(chǎn)生直接性的破壞作用。
1.2地下水狀態(tài)
地下水對(duì)滑坡產(chǎn)生的作用主要體現(xiàn)為化學(xué)作用、物理作用和力學(xué)作用。
�、倩瘜W(xué)作用。當(dāng)在滑坡體中存在含鹽的粘土質(zhì)頁(yè)巖等易溶于水的礦物時(shí)，其受到水侵蝕后給予被軟化，部分礦物成分在受到水的浸泡后會(huì)出現(xiàn)膨脹，滑坡體含水量的改變會(huì)使巖石的風(fēng)化作用不斷加劇。這些作用的存在均會(huì)對(duì)巖體的結(jié)構(gòu)產(chǎn)生嚴(yán)重的破壞作用，最終導(dǎo)致滑坡使其穩(wěn)定性，進(jìn)而發(fā)生滑坡。
�、谖锢碜饔�。地下水位的改變會(huì)使巖土體的容重也在不斷發(fā)生變化，進(jìn)而導(dǎo)致滑坡應(yīng)力狀態(tài)也在不斷改變。巖土體受到水的浸泡后其飽和度會(huì)不斷增加，當(dāng)其飽和度達(dá)到完全飽和狀態(tài)時(shí)，內(nèi)摩擦角、凝聚力均會(huì)出現(xiàn)一定程度的減小，進(jìn)而降低巖體抗剪強(qiáng)度，最終導(dǎo)致滑坡的抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)不斷降低。部分軟弱砂巖和巖石，從非飽和狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)轱柡蜖顟B(tài)時(shí)，變形模量會(huì)不斷減小，進(jìn)而導(dǎo)致滑坡體產(chǎn)生裂縫。在水流的作用下，存在于坡體裂縫中的相關(guān)填充物會(huì)不斷流失，進(jìn)而導(dǎo)致坡體出現(xiàn)散浸、管涌等現(xiàn)象，最終導(dǎo)致坡體失去穩(wěn)定性。
�、哿W(xué)作用。滑坡體處在飽和狀態(tài)時(shí)，存在正孔隙壓力，有效應(yīng)力不斷減小，當(dāng)在滑坡內(nèi)部存在較大面積的孔隙壓力時(shí)，坡體可能會(huì)失去穩(wěn)定性。受水力梯度作用，存在于滑坡內(nèi)部的水會(huì)出現(xiàn)浮托力、滲透力的滲流荷載。一般情況下，水滲透力方向均是與滑坡的方向保持一致性，浮托力的方向表現(xiàn)為向上，因此導(dǎo)致坡體的穩(wěn)定性不斷降低。有隔水層存在于滑坡內(nèi)部時(shí)，滲流荷載變成為直接對(duì)隔水層發(fā)生作用的靜水壓力，裂隙深度變大時(shí)，存在于裂隙內(nèi)的相應(yīng)靜水壓力也隨之不斷變大，進(jìn)而導(dǎo)致水力劈裂發(fā)生，最終引發(fā)滑坡�；聝�(nèi)的裂隙不斷擴(kuò)大時(shí)，水流速度會(huì)不斷加大，在這個(gè)過(guò)程中產(chǎn)生的動(dòng)水壓力會(huì)直接降低滑坡穩(wěn)定性。此外，巖土體性狀及巖體結(jié)構(gòu)也是導(dǎo)致滑坡發(fā)生的重要因素。
2應(yīng)用有限單元法對(duì)滑坡穩(wěn)定性進(jìn)行分析
2.1有限單元法概述
有限單元法（FEM）為一種主要應(yīng)用于對(duì)具有復(fù)雜性的工程結(jié)構(gòu)進(jìn)行研究的一種重要的數(shù)值分析方法，其在本質(zhì)上被歸納于質(zhì)力學(xué)理論范疇。與傳統(tǒng)極限平衡法等相關(guān)結(jié)構(gòu)分析方法相互比較，有限單元法在應(yīng)用過(guò)程中主要表現(xiàn)出以下優(yōu)點(diǎn)：①可有效地地貌、地形、地質(zhì)條件存在復(fù)雜性的工程結(jié)構(gòu)進(jìn)行有效分析。②無(wú)需事先對(duì)破壞面的位置或者形狀進(jìn)行假定。③在進(jìn)行計(jì)算的過(guò)程中可同時(shí)對(duì)各種存在復(fù)雜性的材料本構(gòu)關(guān)系、約束條件、荷載進(jìn)行模擬。如可對(duì)巖體中存在的滲流、混凝土不均勻溫度場(chǎng)、初始地應(yīng)力場(chǎng)等進(jìn)行有效模擬。④該種方法對(duì)變形協(xié)調(diào)條件、本構(gòu)關(guān)系已經(jīng)進(jìn)行考慮，因此在應(yīng)用過(guò)程中無(wú)需再引入初始地應(yīng)力場(chǎng)假定條件，保證理論體系具有更好的嚴(yán)密性。
2.2有限單元法基本原理
有限單元法將存在連續(xù)性的介質(zhì)轉(zhuǎn)化為離散介質(zhì)(單元)的組合，使用有限的多個(gè)單元組合體來(lái)代替原理具有連續(xù)性的介質(zhì)。各個(gè)單元主要是通過(guò)結(jié)點(diǎn)來(lái)實(shí)現(xiàn)相互間的連接。結(jié)點(diǎn)位移主要作為基本的未知量存在，通過(guò)虛功原理或者變分原理建立起對(duì)結(jié)點(diǎn)位移進(jìn)行求解的聯(lián)立方程，由結(jié)點(diǎn)位移用形函數(shù)插值獲得單元內(nèi)位移，然后再對(duì)單元內(nèi)應(yīng)變、單元內(nèi)應(yīng)力進(jìn)行計(jì)算。在計(jì)算過(guò)程中，形函數(shù)的階次越高，單元所表現(xiàn)出來(lái)的適應(yīng)能力就越強(qiáng)，但同時(shí)剛度矩陣的運(yùn)算復(fù)雜性也大大增加。所以對(duì)形函數(shù)的階次進(jìn)行合理選擇具有極為重要的意義。
3水利水電工程滑坡災(zāi)害評(píng)價(jià)及應(yīng)對(duì)措施
3.1滑坡災(zāi)害評(píng)價(jià)
在對(duì)水利水電工程滑坡災(zāi)害進(jìn)行評(píng)估的過(guò)程中，首先要對(duì)導(dǎo)致災(zāi)害發(fā)生的主要因素進(jìn)行明確。以具有主導(dǎo)作用的因素對(duì)指標(biāo)進(jìn)行明確時(shí)，最好能夠建立起一個(gè)局域針對(duì)性的滑坡災(zāi)害評(píng)價(jià)指標(biāo)體系。對(duì)滑坡災(zāi)害進(jìn)行評(píng)價(jià)時(shí)，評(píng)價(jià)的內(nèi)容主要包含有破壞損失、危險(xiǎn)性、防治工程效益等諸多方面。對(duì)存在的危險(xiǎn)性進(jìn)行評(píng)價(jià)時(shí)，首先需要對(duì)坡體具有的穩(wěn)定性進(jìn)行全面分析，然后對(duì)其具體穩(wěn)定性進(jìn)行正確判斷。危險(xiǎn)性評(píng)價(jià)是進(jìn)行破壞損失評(píng)估的前提條件，具體指的是對(duì)滑坡所造成的人員傷亡、經(jīng)濟(jì)損失、環(huán)境破壞等進(jìn)行評(píng)估。防治工程效益評(píng)價(jià)需以危險(xiǎn)性評(píng)價(jià)結(jié)果作為依據(jù)，制定或選取相應(yīng)的措施對(duì)工程進(jìn)行加固，并對(duì)防治工程的合理性、可行性等進(jìn)行正確判斷，促進(jìn)防治工程不斷得到優(yōu)化，提高防治方案的可行性和科學(xué)性。
3.2滑坡防治措施
對(duì)水利水電工程的滑坡災(zāi)害進(jìn)行全面、正確地評(píng)估之后應(yīng)采取相應(yīng)措施進(jìn)行治理。在滑坡治理過(guò)程中通常會(huì)應(yīng)用到排水、抗滑擋墻、錨固支護(hù)、阻滑等措施。在滑坡治理過(guò)程中，較為常用的方式主要為地表排水和地下排水。采用地下排水措施時(shí)，需要在滑體內(nèi)部安裝排水鉆孔、排水盲洞、排水平洞、支撐滲溝等。在滑坡治理過(guò)程中，以滑體的實(shí)際情況作為根據(jù)對(duì)使用的具體處理方式進(jìn)行合理選擇。采用地表排水措施時(shí)，滑體處理時(shí)應(yīng)用的方式主要有排、截、防等諸多種。截指的是在滑體周圍進(jìn)行截水溝設(shè)置，通過(guò)截水溝使存在于滑體周圍的水不能進(jìn)入到滑體內(nèi)部。排指的是利用存在于滑體附近的天然水溝或者人為修建的排水溝，將存在于地表的水引流，使其流到滑體外圍，最大限度地避免地表水流入滑體內(nèi)部。防指的是應(yīng)用合理的防滲措施對(duì)已經(jīng)進(jìn)入滑坡范圍的水進(jìn)行有效處理。在處理過(guò)程中主要應(yīng)用黏土回填夯實(shí)或使用水泥漿將地表裂縫進(jìn)行封口的方式來(lái)對(duì)水的速度進(jìn)行控制，最大限度的降低水流向滑體內(nèi)部的速度，并及時(shí)采取有效措施將水引向滑體外部。
4結(jié)束語(yǔ)
在工程建設(shè)過(guò)程中，地質(zhì)環(huán)境中的滑坡成為一個(gè)備受關(guān)注的問(wèn)題。水利水電工程滑坡問(wèn)題的存在會(huì)對(duì)工程運(yùn)作質(zhì)量產(chǎn)生嚴(yán)重影響，給國(guó)家造成嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)損失。對(duì)水利水電工程滑坡問(wèn)題進(jìn)行研究時(shí)會(huì)涉及到巖石力學(xué)、環(huán)境地質(zhì)學(xué)、地理學(xué)等諸多學(xué)科。因此，應(yīng)加強(qiáng)對(duì)水利水電工程滑坡穩(wěn)定性進(jìn)行深入研究，并加強(qiáng)對(duì)災(zāi)害進(jìn)行科學(xué)評(píng)價(jià)，促進(jìn)滑坡得到有效治理，保證水利水電工程健康發(fā)展。
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