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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，施工過程中爆破所引起的動力荷載及巖體損傷，地震導(dǎo)致的應(yīng)力瞬時變化，水庫水位變化，水庫蓄水量、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)力對對巖體的變形產(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。
①化學(xué)作用。當(dāng)在滑坡體中存在含鹽的粘土質(zhì)頁巖等易溶于水的礦物時，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出現(xiàn)膨脹，滑坡體含水量的改變會使巖石的風(fēng)化作用不斷加劇。這些作用的存在均會對巖體的結(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。
②物理作用。地下水位的改變會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不斷增加，當(dāng)其飽和度達(dá)到完全飽和狀態(tài)時，內(nèi)摩擦角、凝聚力均會出現(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，變形模量會不斷減小，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�；麦w處在飽和狀態(tài)時，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，坡體可能會失去穩(wěn)定性。受水力梯度作用，存在于滑坡內(nèi)部的水會出現(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，滲流荷載變成為直接對隔水層發(fā)生作用的靜水壓力，裂隙深度變大時，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，水流速度會不斷加大，在這個過程中產(chǎn)生的動水壓力會直接降低滑坡穩(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)用過程中主要表現(xiàn)出以下優(yōu)點：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無需事先對破壞面的位置或者形狀進(jìn)行假定。③在進(jìn)行計算的過程中可同時對各種存在復(fù)雜性的材料本構(gòu)關(guān)系、約束條件、荷載進(jìn)行模擬。如可對巖體中存在的滲流、混凝土不均勻溫度場、初始地應(yīng)力場等進(jìn)行有效模擬。④該種方法對變形協(xié)調(diào)條件、本構(gòu)關(guān)系已經(jīng)進(jìn)行考慮，因此在應(yīng)用過程中無需再引入初始地應(yīng)力場假定條件，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，使用有限的多個單元組合體來代替原理具有連續(xù)性的介質(zhì)。各個單元主要是通過結(jié)點來實現(xiàn)相互間的連接。結(jié)點位移主要作為基本的未知量存在，通過虛功原理或者變分原理建立起對結(jié)點位移進(jìn)行求解的聯(lián)立方程，由結(jié)點位移用形函數(shù)插值獲得單元內(nèi)位移，然后再對單元內(nèi)應(yīng)變、單元內(nèi)應(yīng)力進(jìn)行計算。在計算過程中，形函數(shù)的階次越高，單元所表現(xiàn)出來的適應(yīng)能力就越強(qiáng)，但同時剛度矩陣的運算復(fù)雜性也大大增加。所以對形函數(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)害評價及應(yīng)對措施
3.1滑坡災(zāi)害評價
在對水利水電工程滑坡災(zāi)害進(jìn)行評估的過程中，首先要對導(dǎo)致災(zāi)害發(fā)生的主要因素進(jìn)行明確。以具有主導(dǎo)作用的因素對指標(biāo)進(jìn)行明確時，最好能夠建立起一個局域針對性的滑坡災(zāi)害評價指標(biāo)體系。對滑坡災(zāi)害進(jìn)行評價時，評價的內(nèi)容主要包含有破壞損失、危險性、防治工程效益等諸多方面。對存在的危險性進(jìn)行評價時，首先需要對坡體具有的穩(wěn)定性進(jìn)行全面分析，然后對其具體穩(wěn)定性進(jìn)行正確判斷。危險性評價是進(jìn)行破壞損失評估的前提條件，具體指的是對滑坡所造成的人員傷亡、經(jīng)濟(jì)損失、環(huán)境破壞等進(jìn)行評估。防治工程效益評價需以危險性評價結(jié)果作為依據(jù)，制定或選取相應(yīng)的措施對工程進(jìn)行加固，并對防治工程的合理性、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
對水利水電工程的滑坡災(zāi)害進(jìn)行全面、正確地評估之后應(yīng)采取相應(yīng)措施進(jìn)行治理。在滑坡治理過程中通常會應(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，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。在滑坡治理過程中，以滑體的實際情況作為根據(jù)對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，滑體處理時應(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已經(jīng)進(jìn)入滑坡范圍的水進(jìn)行有效處理。在處理過程中主要應(yīng)用黏土回填夯實或使用水泥漿將地表裂縫進(jìn)行封口的方式來對水的速度進(jìn)行控制，最大限度的降低水流向滑體內(nèi)部的速度，并及時采取有效措施將水引向滑體外部。
4結(jié)束語
在工程建設(shè)過程中，地質(zhì)環(huán)境中的滑坡成為一個備受關(guān)注的問題。水利水電工程滑坡問題的存在會對工程運作質(zhì)量產(chǎn)生嚴(yán)重影響，給國家造成嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)損失。對水利水電工程滑坡問題進(jìn)行研究時會涉及到巖石力學(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)對水利水電工程滑坡穩(wěn)定性進(jìn)行深入研究，并加強(qiáng)對災(zāi)害進(jìn)行科學(xué)評價，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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