河道水位降落对边坡稳定的影响
毕业论文网 关键词：河道水位；边坡；稳定 边坡的稳定性和岸坡泥沙的休止角息息相关，目前有关无粘性泥沙水下休止角的研究工作诸多，但是结果不尽相同，这主要是由于试验方式与泥沙性质不同而造成的。
一、实验装置概述 本论文研究采用的实验平台为主体15mx5mx6m的模型槽，与之相匹配的有多物理量测试系统、水位控制系统、动态图像采集系统、数据采集系统等。
为了方便对边坡体变形过程的观察，可在模型槽的侧边开通高透明度的有机玻璃窗口，实时观测试验中内部土体的位移及变形情况等。
为了方便在模型槽中插入张力计等仪器，或者引入传感器数据线，可在模型槽的侧壁上方开设直径1cm的多个仪器埋设孔。
模型槽的侧壁可选用聚四氟乙烯进行特殊的光滑处理，以减少模型槽和土体间摩擦产生的平面应变力。
为了通过模型模拟河道水位降落对边坡稳定的影响，试验系统种还应配备水位升降控制系统，该系统主要由供水管、升降水箱、底部管网与侧壁上的排水阀门。
其中可升降水箱主要用来控制边坡内部的河道水位，能够在一定高度上进行水头控制。
在本文试验中，通过利用底部管网系统进行反复河道水位升降研究，可避免出现沿着模型槽侧面的集中渗流现象，再通过开启模型槽前端的排水阀门，实现对边坡稳定性的研究。
二、河道水位渗流对边坡的影响 由于颗粒物质之间存在孔隙，因此对河流两岸的边坡渗流现象时常发生。
河道水位与地下水位的差异，造成水的连续流入或者流出岸坡，最终形成渗流，如图1所示，洪水过后渗流在岸坡上的流动示意图如下。
有关河道水位下降时，岸坡中存在渗流的流场可参考图1，在坡面种渗流的方向由A点的θ＝0°过渡到B点θ＝90°。
有关渗流方向的变化范围，一定渗流强度下临界坡度及渗流方向对比，如图2所示。
由图2可知，取相同系数，β=0.75及?准＝34°，并得到一组曲线，每一根曲线所对应的渗流大小为：i/ic。
在图2中，临界稳定坡度根据渗流方向而产生变化，一方面，当渗流方向θ＝90°－?准时，其临界坡度达到最小值。
也就是说，当渗流强度值相同时，此时的渗流方向最不利于边坡的稳定性。
另一方面，渗流的强度越大，也会带来更小的坡度稳定，充分证明渗流对边坡稳定性产生的破坏。
另外，在图1中，退水期的河道水位下降会造成坡岸渗流现象，造成原有的坡度在没有渗流作用下的泥沙休止角产生了边坡稳定破坏现象。
由于坡面上每个点的渗流方向都不同，因此每个临界的稳定坡度程度也不尽相同。
如在河道水位退去前岸坡的稳定度为α＝?准＝34°，而退水时由于河道水位下降造成的渗流强度为i/ic=0.30。
因此，此段渗流对边坡重新回到稳定的临界值产生一定影响，此影响在图2中已经完整表述。
同时，需要注意的是，由于边坡表面的渗流及渗流方向并不完全不利于其稳定性，也就是当θ＝90°－?准，因此这样预测时渗流对边坡产生较大影响，但是不能忽视对退水期渗流作用的考虑，并对边坡的稳定性采取安全、合理的估算方法。
三、河道水位下降时边坡的变形情况 GEO—SLOPI是一种多模块的大型边坡分析软件，其中渗流计算模块为SEEP；PLAXIS则是以位移变性理论为基础的有限源程序，能有效分析水位涨落过程中边坡的应变、应力、位移等情况。
以下将采用PLAXIS中的有限元强度折减法计算出同一侧边坡当河道水位下降时的安全系数。
四、河道水位下降速度快慢对边坡安全的影响 当河道水位下降的速度比较快时，边坡的坡体重孔隙水就不易排出，造成坡体水位比库水位高。
为了方便实验，可假定边坡的坡体中孔隙水为是水平线，并忽略孔隙水渗流问题。
如图3所示： 在图3中，D代表坡体中的孔隙水水位和库中水位的差距，如D的取值越大，那么水位下降的速度也随之加快。
参照不同的D取值，可获得边坡安全系数，并认识到不同下降水速对边坡的影响。
另外，图中EF为坡体中的内孔隙水位，在计算过程中，假设FK段没有发生渗流现象。
坡体的水位明显高于库中水位，造成边坡EFKG中的孔隙水自重完全由土骨架承担。
可见，水位下降的越快，边坡的稳定性就越差，因此在实际工程中，应尽量避免河道水位骤降现象的发生。
如三峡水库遇到紧急情况需要快速泄洪时，三峡库区周围的不稳定边坡就有可能由于河道水位的骤降而发生滑坡现象。
参考文献: 1、骆富强.总结防汛经验重视河道水位[J].中国科技博览,2011(2). 2、戴清.天然河道水位预报新方法初步研究[J].中国水利,2010(13). （作者单位：大连金州新区水利管理服务中心）。