CN113216219B - 一种通过限制水库水位抬升速率控制边坡变形的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种通过限制水库水位抬升速率控制边坡变形的方法，具体步骤为：步骤一，监测分析，对水库边坡进行变形量的检测和分析；步骤二，实验性抬升水位，通过实验性抬升水位建立边坡变形速率与水位变化速率的关系；步骤三，分析水位抬升过程中边坡变形情况，通过实验确定水库水位设定时间段内变幅最大控制值；步骤四，根据步骤二中边坡变形速率与水位变化速率的关系确定设定时间段内的边坡变形速率；步骤五，抬升水库水位：通过将水库水位抬升速度控制在步骤三中确定的设定时间段内变幅最大控制值之内，可使边坡变形速率维持在预定范围内。本发明操作简便，适用于与水库水位变幅相关性高的各类水库边坡，岩质边坡和土质边坡。
Description
技术领域
本发明属于边坡变形控制技术领域，具体涉及一种通过限制水库水位抬升速率控制边坡变形的方法。
背景技术
边坡稳定问题是工程建设中经常面临的重点问题，往往制约着工程项目是否成立，在水利水电、铁路公路等大型基础设施建设项目均是需重点研究的工程问题。
工程边坡问题中，对已发生变形边坡的变形速率控制一直是工程界、学术界面临的难题之一，长期以来行业内没有通用并被普遍认可的办法。对于水利水电工程水库边坡而言，水位抬升过程中或者水位消落，日变幅均较大，可以达到每天数米设置十几米范围，如果能够定量的研究水库水位和边坡变形速率的相关关系，控制边坡变形速率在安全范围内，那么对边坡的安全以及工程运行安全是有意义的。
发明内容
为了克服现有水位抬升过程中或者水位消落时，日变幅均较大且边坡变形速率难以控制的问题，本发明提供一种通过限制水库水位抬升速率控制边坡变形的方法，本发明操作简便，无需其他工程措施，通过限制库水位抬升速率来控制边坡变形速率。
本发明采用的技术方案为：
一种通过限制水库水位抬升速率控制边坡变形的方法，具体步骤为：
步骤一，监测分析，对水库边坡进行变形量的检测和分析；
步骤二，实验性抬升水位，通过实验性抬升水位建立边坡变形速率与水位变化速率的关系；
步骤三，分析水位抬升过程中边坡变形情况，通过实验确定水库水位设定时间段内变幅最大控制值；
步骤四，根据步骤二中边坡变形速率与水位变化速率的关系确定设定时间段内的边坡变形速率；
步骤五，抬升水库水位：通过将水库水位抬升速度控制在步骤三中确定的设定时间段内变幅最大控制值之内，可使边坡变形速率维持在预定范围内。
所述的步骤二中，通过实验性抬升水库水位对正在蠕变或者变形发展的水库边坡进行试验，并监测边坡变形的量值，然后确定边坡的变形速率。
所述的变形速率为边坡变形位移累计曲线的斜率。
所述的水库边坡处设有检测边坡变形的监测系统。
所述的步骤二中，实验性抬升水库水位的方法为：具体步骤为：开始阶段进行水库水位抬升，如果发现边坡变形速率明显加快，则停止抬升水位，等待边坡变形速率降低后，再次抬升；后次抬升速率需低于前次抬升速率；如此循环，直至在某一水位抬升速率下，边坡变形速率不出现明显急剧抬升，则可确定该水库水位抬升速率为控制速率；通过实验性库水位抬升确定的控制速率进行后续水库水位抬升。
所述的在进行后续水库水位抬升时，需持续对边坡变形进行检测，若变形异常，则立即停止水库水位抬升。
所述的水库处设有检测水位的水库水位监测器。
所述的设定时间段为24小时。
本发明的有益效果是：
本发明提供的方法操作简便，无需其他工程措施。本发明广泛适用于与库水位变幅相关性高的各类水库边坡，岩质边坡和土质边坡均可。同样适用于倾倒、松弛拉张、蠕变、滑坡等多种变形形式边坡；无需工程投资，只会延长库水位到达预定水位的时间。
以下将结合附图做进一步的说明。
附图说明
图1为库水位变化过程线图。
图2为典型测点变形速率变化图。
图3为水位抬升速率与边坡变形速率相关图。
具体实施方式
实施例1：
为了克服现有水位抬升过程中或者水位消落时，日变幅均较大且边坡变形速率难以控制的问题，本发明提供如图1-3所示的一种通过限制水库水位抬升速率控制边坡变形的方法，本发明操作简便，无需其他工程措施，通过限制库水位抬升速率来控制边坡变形速率。
一种通过限制水库水位抬升速率控制边坡变形的方法，具体步骤为：
步骤一，监测分析，对水库边坡进行变形量的检测和分析；
步骤二，实验性抬升水位，通过实验性抬升水位建立边坡变形速率与水位变化速率的关系；
步骤三，分析水位抬升过程中边坡变形情况，通过实验确定水库水位设定时间段内变幅最大控制值；
步骤四，根据步骤二中边坡变形速率与水位变化速率的关系确定设定时间段内的边坡变形速率；
步骤五，抬升水库水位：通过将水库水位抬升速度控制在步骤三中确定的设定时间段内变幅最大控制值之内，可使边坡变形速率维持在预定范围内。
本发明适用于边坡速率与库水位抬升速度相关性密切的水库边坡，应用此方法前，边坡应建立相对完善的边坡地表以及边坡内部监测系统，并有相应的监测资料分析成果。
本发明中实验性抬升水位：通过实验性抬升库水位并监测正在蠕变或者变形发展的水库边坡，通过边坡变形的量值，并计算位移累计曲线的斜率即变形速率，同时监测水库水位变化过程，建立边坡变形速率与水位变化速率的相关关系。分析水位抬升过程中边坡变形情况，通过实验确定库水位日变幅最大控制值；然后计算一定时间段内的边坡变形速率，通常可以取24小时，即日平均位移速率。找到不同水库水位抬升或者降低速率下，边坡变形速率出现明显拐点的时段，这个时段的水库水位抬升速率是相对安全的。最后抬升库水位：通过将库水位抬升速度控制在上述确定的日变幅最大控制值之内，可使边坡变形速率维持在预定范围内。
本发明提供的方法操作简便，无需其他工程措施。本发明广泛适用于与库水位变幅相关性高的各类水库边坡，岩质边坡和土质边坡均可。同样适用于倾倒、松弛拉张、蠕变、滑坡等多种变形形式边坡；无需工程投资，只会延长水库水位到达预定水位的时间。
实施例2：
基于实施例1的基础上，本实施例中，优选的，所述的步骤二中，通过实验性抬升水库水位对正在蠕变或者变形发展的水库边坡进行试验，并监测边坡变形的量值，然后确定边坡的变形速率。
优选的，所述的变形速率为边坡变形位移累计曲线的斜率。
优选的，所述的水库边坡处设有检测边坡变形的监测系统。
优选的，所述的步骤二中，实验性抬升水库水位的方法为：具体步骤为：开始阶段进行水库水位抬升，如果发现边坡变形速率明显加快，则停止抬升水位，等待边坡变形速率降低后，再次抬升；后次抬升速率需低于前次抬升速率；如此循环，直至在某一水位抬升速率下，边坡变形速率不出现明显急剧抬升，则可确定该水库水位抬升速率为控制速率；通过实验性库水位抬升确定的控制速率进行后续水库水位抬升。
优选的，所述的在进行后续水库水位抬升时，需持续对边坡变形进行检测，若变形异常，则立即停止水库水位抬升。
优选的，所述的水库处设有检测水位的水库水位监测器。
优选的，所述的设定时间段为24小时。
本发明在检测时，在水库及水库周边进行多个测点的检测。从图2中可以看到在控制水库水位抬升速率后，岸坡各测点变形速率明显下降。图2中给出的是各阶段边坡典型测点变形速率的监测情况。
如图1所示，水库水位抬升过程图，其中第Ⅰ区间~第Ⅶ区间为实验性抬升库水位阶段，第Ⅷ区间~第Ⅻ区间为控制库水位抬升速率完成库水位抬升阶段。
本发明通过控制库水位抬升速率来控制边坡变形速率。本发明在边坡需建立完善的变形监测系统，通过分析监测成果明确边坡变形速率是否与库水位抬升相关。在明确边坡变形速率与库水位变形相关后，进行实验性库水位抬升，如附图1中第Ⅰ区间~第Ⅶ区间，开始阶段库水位抬升速率可以略高，如果发现边坡变形速率明显加快，则停止抬升水位，等待边坡变形速率降低后，再次抬升。后次抬升速率需低于前次抬升速率。如此循环，直至在某一水库水位抬升速率下，边坡变形速率不出现明显急剧抬升，则可确定该库水位抬升速率为控制速率。最后通过实验性库水位抬升确定的控制速率进行库水位抬升，但在此过程中仍需做好边坡监测工作，出现异常立即停止库水位抬升。
如图3所示，横坐标为库水位抬升速率，纵坐标为边坡上的安全监测测点变形速率，从图中可以看出，水库水位抬升速率在0.3m/d～0.6 m/d时，边坡变形速率变化未出现明显的拐点，当库水位抬升达到0.8 m/d时，边坡变形速率出现明显的拐点，因此，水库水位抬升速率不能超过0.8 m/d，优选的，把水库水位抬升速率控制在不超过0.6m/d，保证边坡不会坍塌，这样对工程安全是有利的。
通过现场实验性抬升水位或降低水位的速率，统计计算由此引起的水库边坡变形速率。所述边坡变形速率与库水位变化速率的相关关系为：建立相关关系过程线，如附图2，从图中可知，当库水位抬升速率降低到一定数值时，边坡变形速率也明显降低，达到可以接受的范围。从而通过限制库水位抬升速率来控制边坡变形速率。
以上举例仅仅是对本发明的举例说明，并不构成对本发明的保护范围的限制，凡是与本发明相同或相似的设计均属于本发明的保护范围之内。本发明中未详细描述的装置结构及方法步骤均为现有技术，本发明中将不再进行进一步的说明。
Claims (5)
1.一种通过限制水库水位抬升速率控制边坡变形的方法，其特征在于：具体步骤为：
步骤一，监测分析，在边坡建立变形监测系统，对水库边坡进行变形量的检测和分析；
步骤二，实验性抬升水位，通过实验性抬升水位建立边坡变形速率与水位变化速率的关系，边坡变形速率为边坡变形位移累计曲线的斜率；所述的步骤二中，实验性抬升水库水位的方法为：具体步骤为：开始阶段进行水库水位抬升，如果发现边坡变形速率明显加快，则停止抬升水位，等待边坡变形速率降低后，再次抬升；后次抬升速率需低于前次抬升速率；如此循环，直至在某一水位抬升速率下，边坡变形速率不出现明显急剧抬升，则可确定该水库水位抬升速率为控制速率；通过实验性库水位抬升确定的控制速率进行后续水库水位抬升；所述的进行后续水库水位抬升时，需持续对边坡变形进行检测，若变形异常，则立即停止水库水位抬升；
步骤三，分析水位抬升过程中边坡变形情况，通过实验确定水库水位设定时间段内变幅最大控制值；
步骤四，根据步骤二中边坡变形速率与水位变化速率的关系确定设定时间段内的边坡变形速率；
步骤五，抬升水库水位：通过将水库水位抬升速度控制在步骤三中确定的设定时间段内变幅最大控制值之内，可使边坡变形速率维持在预定范围内。
2.根据权利要求1所述的一种通过限制水库水位抬升速率控制边坡变形的方法，其特征在于：所述的步骤二中，通过实验性抬升水库水位对正在蠕变或者变形发展的水库边坡进行试验，并监测边坡变形的量值，然后确定边坡的变形速率。
3.根据权利要求1所述的一种通过限制水库水位抬升速率控制边坡变形的方法，其特征在于：所述的水库边坡处设有检测边坡变形的监测系统。
4.根据权利要求1所述的一种通过限制水库水位抬升速率控制边坡变形的方法，其特征在于：所述的水库处设有检测水位的水库水位监测器。
5.根据权利要求1所述的一种通过限制水库水位抬升速率控制边坡变形的方法，其特征在于：所述的设定时间段为24小时。
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