堰塞坝水力驱动溃滑过程模拟方法研究

摘要

为评估堰塞坝安全,需要分析其受水力驱动溃滑导致的溃决变化过程.传统的分析方法或没有运用极限平衡法,或认为溃滑过程中其滑裂面倾斜角度不变,或没有考虑孔隙水压力.实际中,堰塞坝水力驱动溃滑过程是一个需要由极限平衡理论解决的问题.通过采用岩土工程中圆弧形式的边坡稳定分析方法,考虑孔隙水压力影响,运用总应力法和有效应力法模拟堰塞坝不断溃滑的过程(包含溃口横向的不断扩展过程及其垂直下切过程);开发DBS-IWHR的电子表格分析堰塞坝溃滑过程,该电子表格已被耦合到溃决洪水分析电子表格DB-IWHR,用于分析其受水动力驱动溃滑导致的溃决洪水变化过程.结果表明:1)DBS-IWHR提出确定堰塞坝水力驱动溃滑过程的模拟步骤:确定特定圆弧滑面的安全系数FS;在各种可能的滑裂面中,确定与最小安全系数Fm相关的临界滑裂面;确定与Fm=1相关的坡脚失稳的临界深度;连续溃滑过程的模拟.以上过程只需手动4步即可进行溃滑过程模拟,基于VBA编制的程序具有良好的交互性,利于读者和使用者进行矫正和二次开发.2)选取唐家山案例,分析了水动力驱动溃滑过程及溃决洪峰流量过程,其洪峰为6500 m3/s,溃口宽度为150 m;预测的溃决洪峰流量为7610 m3/s,溃口宽度为139.6 m.预测值与实测值的误差在允许范围内,验证了改进的水力驱动溃滑过程模拟方法的可靠性.