周期性大变幅水位下港区高填方稳定性研究

摘要

水位的变化对港口工程中的临水填方边坡变形和稳定有重要影响。尤其是当下游存在控制性水库时，填方边坡的外部水位会随着随着下游水库的运行呈现周期性的涨落变化，影响填方坡体内部渗流场和应力场。之前国内研究人员做了一些关于水位下降对边坡稳定影响的研究，但是考虑坡外水位周期性变化引起的填方边坡渗流变形和稳定性的研究还不太多。本文以富宁港工程为依托，以前人现有的理论和试验结果出发从试验入手，主要进行了不同土石比和水位变化周期的模型试验和数值模拟实验，对周期性水位变动下填方的稳定性和变形进行了研究和分析。主要内容和结果如下：
　　 ①通过富宁港工程的实地考察和资料收集，掌握了富宁港所在水域的具体水文、地质情况，实地采集填方土样和工程设计图，并得到了港区水位变化规律曲线和港区填方的断面形式和具体施工工艺和方法；
　　 ②对采集的填方土样进行室内土工参数试验，获得原型土样的基本物性参数。对试验场现有土样进行筛分试验，根据现有模型土样土石级配掺石以获得不同土石比的填料并进行物性参数试验。
　　 ③根据模型场实际大小以及填方原型和物性参数资料确定模型尺寸结构及比尺和水位升降的幅度、速度，并利用不同土石比填料制作模型完成周期性水位变动对填方稳定性影响到模型试验研究。
　　 ④汇总分析模型试验结果，分析水位周期性变动以及填料性质对填方稳定变形的影响规律。认为在降水作用下，填方会同时产生竖向位移和侧向位移，并且对侧向位移的影响要甚于竖向位移的影响。位移结果受模型填料和水位变动周期影响，填料中的土石比增大以及水位变动周期的增加会对填方的变形产生不利影响。
　　 ⑤结合试验结果，基于FLAC有限差分软件，分别计算模型在自重应力和高水位以及降水时的位移，验证物理模型试验结果并对比分析降水对填方变形的影响。