水利水电工程中坝肩边坡抗滑稳定的方法与技术

水利水电工程中坝肩边坡抗滑稳定的方法与技术

管永铭

黑龙江省龙建路桥第一工程有限公司 黑龙江哈尔滨150000

摘要：由于我国水利水电工程建设规模的日益扩大，因此，保证坝肩边坡的稳定是十分必要的。对于一些具体的工程问题，用常规的计算方法进行研究具有很大的局限性。本文介绍了几种新的研究思路和方法，从而使坝肩边坡抗滑稳定计算更加准确、可靠。通过对地质和地貌资料的采集和处理，提高了岩土参数试验和分析的能力，通过上述研究，以期为坝肩边坡的稳定评价提供更加精确、完整的分析手段。另外，在该领域的引入引进监控和早期警报技术，同时还可以对坝肩边坡进行动态监测和危险性预报。

关键词：水利水电；坝肩边坡；抗滑稳定；方法技术

水利水电是我国最主要的一项重大基础建设项目，它既是我国最大的水源地，又是我国国民经济的主要组成部分。但由于建设项目的规模越来越大，其安全性也越来越受到重视。坝肩边坡抗滑稳定是保证整个工程安全性的一个关键要素，其抗滑稳定性对整个工程的长远稳定具有重大意义。研究新方法和新技术对进一步提升坝肩边坡抗滑稳定计算的准确性与可靠性，有着重大的学术与现实价值。

一、地质与地形数据获取与处理技术

1.用于地质资料采集的遥感技术

利用卫星、飞行器等平台进行地面观测，能够实现大面积、复杂地质条件下的高精度观测。利用卫星影像进行边坡的抗滑失稳研究，可以获得地形、地貌和植被等资料，是构建工程地质建模的重要依据。高精度的遥感图像可以精确刻画地物的表面形貌，而卫星雷达资料可以在一定程度上解决这一问题。同时利用该方法可以探测到地面的温度场，从而发现一些潜在的地质问题。

2.地面勘测技术及数据处理方法

地面勘测是一种能够直观地获得地质资料的方法。利用全站仪、激光扫描仪等先进的测绘设备，可以获得较高的地面及地下资料，如地形、水位等。通过建立数字地形模型(DTM)和数字高程模型(DEM)，可以准确地重构地形的三维信息。另外，通过对实测资料进行插值、光顺、误差校正等处理，可以有效地改善资料的准确性与可信度。

3.数值地质建模方法

数值地质建模就是将地质资料转换成电脑模拟的一个过程，它能更加细致地刻画出地质体的几何形态及属性的分布。地质信息建模的方法包括基于面元的建模、体元网格建模等。利用该方法可以较好地反映出非均质性和复杂性。通过对坝肩边坡的抗滑失稳研究，建立合理的数学模型，不仅能更精确地获取岩体结构参数，还能为以后的数值计算工作奠定基础。

采用遥感、地面测量及数字地质模拟等手段，获得大量的工程地质资料，为坝肩边坡的抗滑稳定研究奠定坚实的理论基础。这些先进的技术将为该工程的设计、施工及运营管理等工作提供更加可信的地质资料支撑，对保障工程的稳定与安全具有重要意义。

二、岩土参数测试与分析技术的创新

1.岩土力学参数测试新技术

常规的岩土参数测试方法包括直剪试验、三轴试验等，由于试验装置及作业条件的限制，使试验手段有了较大的革新。另外，超声波和雷达等非损伤检测方法能够对地层中的各种物质进行实时检测，从而得到岩石物理性质的反演结果。

2.参数获取与不确定性分析

在获得岩土工程数据时，往往存在一定的误差，其中，对不确定度的研究是非常有意义的。利用蒙特卡洛模拟、贝叶斯等统计与计算方法可以对模型中的不确定性进行定量描述，并提供参数的概率分布。

3.参数反演与模型验证方法

参数反演可以根据实测资料推断出适宜的岩土参数，进而对计算成果进行优化。采用遗传算法和粒子群算法对模型的参数进行了自动的优化，使得仿真的计算结果与实际测量值相符合。模型验证是参数反演的重要环节，通过与实测结果的对比验证模型的可靠性。

在滑坡稳定计算中，岩土参数是一个非常重要的因素，它的精确与否直接关系到整个工程的安全性。这些新方法的出现，为试验与分析提供了一种新的途径，可以有效地改善试验过程中的测量精度和可靠性。该研究成果不但能从细观上认识岩土参数，而且能通过实时的观测及统计学的手段精确地获得有关参数。不确定性分析和参数反演等方法则进一步提高了参数的可信度，使得抗滑稳定性分析更加准确和可靠。

三、数值模拟与计算方法的应用

1.有限元法的应用

在坝肩边坡抗滑稳定研究中，有限元法被普遍采用。该方法能够将复杂的地质体和工程结构划分为离散的有限单元，采用求解强度平衡方程，对坝肩边坡进行了稳定性评价。采用多种材料模型、加载条件以及边界条件，可以实现对各种情况下边坡响应，从而实现对边坡的整体稳定评价。

2.计算流体动力学模拟技术的创新应用

目前，计算流体动力学（CFD）模拟技术已被广泛地用于坝肩边坡的稳定分析。计算流体力学方法不但可以对地下水流运动进行数值计算，而且可以同时计算流体对斜坡的稳定作用。利用数值计算方法对边坡的抗滑稳定进行了数值模拟。同时，计算流体力学方法还可以综合分析地下水埋深、饱和程度等因素对边坡失稳的作用，从而更好地指导实际的工程应用。

四、监测与预警技术的新进展

1.实时监测技术的应用

对坝肩边坡的稳定进行了研究，建立了相应的数学模型。利用先进的传感科技，实现了对边坡变形、应力和水位等参数的实时监控。位移传感器、应变仪和压力传感器可以为施工人员及时掌握边坡的真实状况。通过与预先设定的门槛值进行对比，可以有效地检测出不正常的改变，从而避免可能发生的灾难性事故。

2.创新性地运用遥感监测技术

近年来，利用遥感监测方法对坝肩边坡进行了稳定分析。利用卫星遥感数据，可以有效地获得大面积的地面数据，利用多个时间序列的数据进行比较，可以确定边坡的发展方向。同时，高精度的卫星影像与 LiDAR影像还可以获取更多的地形地貌与形变，从而为边坡的监控与分析提供更为详尽的资料。

3.数据融合与模型预测

监测数据的融合与分析对其进行精确的预警是非常重要的。通过数据融合，能够全面地反映多种因子对边坡稳定的作用。根据资料的发展规律，构建相应的数学模型，对滑坡的潜在变形与失稳进行预报。将数据融合与模式预测有机地结合起来，可有效地改善灾害早期预警的精度与时效性。

结论：在我国，水利水电工程是我国国民经济建设中的一项重大战略任务，它对我国国民经济的发展、民生改善起着举足轻重的作用。确保坝肩边坡的抗滑稳定是该项目施工及运行中必须解决的关键问题。项目研究成果将为大坝左坝肩滑动稳定研究提供新的理论与技术支撑，对保障大坝的安全运营与可持续发展具有重要意义。

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