库岸边坡滑塌及涌浪数值模拟

发布时间：2020-07-28 13:46

【摘要】：一些高坝大库已经投入运行,未来几年,我国西南地区还将有多座大型水电工程相继完工。这些工程开挖边坡高度大,岩体完整性差,地质条件恶劣,对边坡的稳定性造成了极大挑战。不仅这些高边坡自身稳定性不强,在水库蓄水等水位变化作用下,边坡更易发生局部失稳,引起滑坡灾害。较大滑坡体滑落至水库,不仅危害水库的健康运行,伴随产生的巨大的涌浪还对大坝作用超载力,甚至造成漫坝危险,对库区及下游安全构成了极大的威胁。为了能对边坡的稳定安全及涌浪灾害提供预警,本文提出了库岸边坡稳定性及滑坡涌浪分析系统。首先进行库岸边坡的稳定性分析,并确定可能出现的滑坡,在此基础上进行滑坡涌浪的模拟。库岸边坡的稳定性分析采用基于变形加固理论的三维非线性有限元方法。通过计算分析工程应用的简化模型,即均质边坡、含有软弱夹层的边坡、边坡坡脚加固等,说明了不平衡力在边坡稳定性分析中的适应性,提出利用不平衡力的分布确定潜在的滑坡体。涌浪灾害的分析采用基于浅水波方程和类流体颗粒模型的海啸模拟程序COMCOT,该程序可以模拟滑坡涌浪的产生与传播过程。滑坡体的确定采用前述边坡稳定分析方法。用类流体颗粒模型模拟滑坡的运动时,颗粒底部与地面的摩擦对其运动有着重要影响。通过参数敏感性分析可知,摩擦系数越小,滑坡下滑速度越快,引起涌浪的首波高度也越大。利用上述库岸边坡稳定性及滑坡涌浪分析系统对拉西瓦果卜边坡的稳定性和可能的滑坡涌浪进行了模拟。计算分析了水位在2452m和2448m的正常工况下的边坡稳定性,对削坡方案的处理效果进行了评价。同时,基于边坡稳定性分析,确定了3个比较危险的滑坡体进行了涌浪的数值模拟。结果表明,滑坡涌浪到坝前最高约为6.8m,部分区域涌浪爬坡较高,对工程有一定的影响。本文提出的边坡滑塌及涌浪数值模拟方法能够科学地进行库岸边坡滑塌的风险分析,相关成果可以为库岸边坡及类似工程的除险加固提供合理建议,为库岸边坡滑塌及涌浪灾害提供预警信息。
【学位授予单位】：清华大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TV223;TV139.2

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