基于灰色关联度的降雨与库水耦合边坡稳定性影响因素敏感性分析.pdf

第4 4卷第4期V o l.4 4 N o.4 2 0 2 3青 岛 理 工 大 学 学 报J o u r n a l o f Q i n g d a o U n i v e r s i t y o f T e c h n o l o g y 基于灰色关联度的降雨与库水耦合边坡稳定性影响因素敏感性分析陈海林1,郭 璐1,贺可强1,*,郝永恒2(1.青岛理工大学 土木工程学院,青岛 2 6 6 5 2 5;2.中交第四公路工程局有限公司,北京 1 0 0 0 2 2)摘 要:雨水和库水长期反复渗入和排出会对滑坡产生严重的影响。为了进一步研究库水与降雨耦合动力作用下的边坡稳定性变化规律,以三峡库区八字门滑坡为研究对象,将降雨强度、库水下降速率作为影响滑坡稳定性的主要外部动力诱发因素,将滑体黏聚力、内摩擦角、重度及渗透系数作为内部主控因素,通过灰色关联度理论分析上述因素对降雨与库水耦合滑坡稳定性的影响,确定滑坡岩土体材料内部影响因素及外部水动力强度因素对滑坡稳定的控制作用大小。结果表明,降雨强度的变化对降雨与库水耦合边坡稳定性的影响最敏感,且在不同库水位条件下,库水下降速率与渗透系数对边坡稳定性的敏感程度不同。研究成果可为水库型边坡的防护治理和设计提供重要参考。关键词:降雨与库水耦合边坡;稳定性分析;灰色关联度理论;诱发因素中图分类号:T U 4 2 文献标志码:A 文章编号:1 6 7 3-4 6 0 2(2 0 2 3)0 4-0 0 2 8-0 9收稿日期:2 0 2 2-0 5-0 6基金项目:山东省自然科学基金重点项目(Z R 2 0 2 0 K E 0 0 4);自然资源部滨海城市地下空间地质安全重点实验室开放基金项目(B HK F 2 0 2 1 Y 0 5);三峡库区地质灾害教育部重点实验室(三峡大学)开放基金项目(2 0 1 7 K D Z 0 3)作者简介:陈海林(1 9 9 7-),男,山东潍坊人。硕士,研究方向为边坡稳定性评价与预测。E-m a i l:c h e n h a i l i n 1 9 9 7 1 6 3.c o m。*通信作者:贺可强(1 9 6 0-),男,山东烟台人。博士,教授,博士生导师,主要从事边坡预警防治方面的研究。E-m a i l:k e q i a n g h e 1 6 3.c o m。S e n s i t i v i t y a n a l y s i s o f t h e i n f l u e n c i n g f a c t o r s o n s l o p e s t a b i l i t y u n d e r t h e c o u p l i n g e f f e c t o f r a i n f a l l a n d r e s e r v o i r w a t e r b a s e d o n g r e y c o r r e l a t i o n t h e o r yC H E N H a i l i n1,G UO L u1,H E K e q i a n g1,*,HA O Y o n g h e n g2(1.S c h o o l o f C i v i l E n g i n e e r i n g,Q i n g d a o U n i v e r s i t y o f T e c h n o l o g y,Q i n g d a o 2 6 6 5 2 5,C h i n a;2.C C C C F o u r t h H i g h w a y E n g i n e e r i n g C o.L t d.,B e i j i n g 1 0 0 0 2 2,C h i n a)A b s t r a c t:L o n g-t e r m r e p e a t e d i n f i l t r a t i o n a n d d i s c h a r g e o f r a i n w a t e r a n d r e s e r v o i r w a t e r w i l l h a v e a s e r i o u s i m p a c t o n l a n d s l i d e s.T a k i n g t h e B a z i m e n l a n d s l i d e i n t h e T h r e e G o r g e s R e s-e r v o i r R e g i o n a s t h e r e s e a r c h o b j e c t,t h i s s t u d y a i m s t o i n v e s t i g a t e t h e c h a n g e l a w o f s l o p e s t a b i l i t y u n d e r t h e c o u p l i n g e f f e c t o f r e s e r v o i r w a t e r a n d r a i n f a l l.G u i d e d b y t h e g r e y c o r r e l a-t i o n t h e o r y,a n d t a k i n g r a i n f a l l i n t e n s i t y a n d t h e d e c l i n e r a t e o f r e s e r v o i r w a t e r l e v e l a s t h e m a i n e x t e r n a l f a c t o r s,t h e c o h e s i o n,i n t e r n a l f r i c t i o n a n g l e,w e i g h t a n d p e r m e a b i l i t y c o e f f i-c i e n t a s t h e m a i n i n t e r n a l c o n t r o l f a c t o r s,t h i s s t u d y a n a l y z e s t h e i n f l u e n c e o f t h e a b o v e f a c-t o r s o n t h e s l o p e s t a b i l i t y u n d e r t h e c o u p l i n g e f f e c t o f r a i n f a l l a n d r e s e r v o i r w a t e r,a n d d e t e r-m i n e s t h e c o n t r o l l i n g e f f e c t o f t h e i n t e r n a l f a c t o r s a n d e x t e r n a l h y d r o d y n a m i c s t r e n g t h f a c-第4期 陈海林,等:基于灰色关联度的降雨与库水耦合边坡稳定性影响因素敏感性分析t o r s o n t h e s l o p e s t a b i l i t y.T h e r e s u l t s s h o w t h a t t h e s l o p e s t a b i l i t y u n d e r t h e c o u p l i n g e f f e c t o f r a i n f a l l a n d r e s e r v o i r w a t e r i s m o s t s e n s i t i v e t o t h e v a r i a t i o n o f r a i n f a l l i n t e n s i t y,a n d t h e s e n s i t i v i t y o f s l o p e s t a b i l i t y t o t h e r e s e r v o i r w a t e r d e c l i n e r a t e a n d t h e p e r m e a b i l i t y c o e f f i-c i e n t i s d i f f e r e n t u n d e r d i f f e r e n t r e s e r v o i r w a t e r l e v e l c o n d i t i o n s.T h e r e s e a r c h r e s u l t s c a n p r o v i d e i m p o r t a n t r e f e r e n c e f o r r e s e r v o i r s l o p e p r o t e c t i o n d e s i g n.K e y w o r d s:r a i n f a l l a n d r e s e r v o i r w a t e r c o u p l e d s l o p e;s t a b i l i t y a n a l y s i s;g r e y c o r r e l a t i o n t h e-o r y;i n d u c i n g f a c t o r s水库型堆积层滑坡是发生在库岸第四纪和近代地质作用形成的松散堆积层中的一类滑坡,是一种规模大、分布广、灾害性强的碎石土滑坡。这类滑坡结构松散,孔隙多,受水动力影响力学性质变化明显,在我国滑坡灾害中占比较大,是三峡库区的主要滑坡类型1。三峡库区降雨与库水耦合边坡的稳定性受多种因素影响,它的敏感性分析一直是研究水库型边坡的热点问题。许多专家学者对这个问题进行了有针对性的研究,分别运用神经网络分析法2、单因素分析法3、可靠度分析法4、均匀设计分析法5、正交试验分析法6等方法对水库型边坡稳定性的影响因素进行了分析,并取得了一定的研究成果。目前这些研究一般选择黏聚力、内摩擦角、重力、地震、地下水位等影响边坡稳定性的因素作为研讨目标。我国大部分地区,特别是在年降雨量较多的三峡地区,会出现库水位突然下降同时还面临季节性降雨的现象,库水位下降与降雨共同作用会对边坡稳定性产生一定的影响。因此,库水与降雨耦合环境对库岸边坡的稳定性具有不可忽视的作用7。随着我国三峡工程建成,库岸的自然地质条件及运营水环境发生变化,在地质条件及水位变动等因素的共同作用下,滑坡发生的频率将大大增加。在三峡库区滑坡的致滑因素中,水是最为主要和活跃的因素,其中,降雨强度和库水位下降对边坡稳定性的影响主要体现为:库岸浸润线以下部分受水的浮力影响,有效应力降低8;库水位突然下降会造成离库岸较远处的浸润线下降缓慢,出现“滞后”现象,使渗透力指向库岸,从而增加向下的滑动力9;降雨将导致滑坡体孔隙压力增加,基质吸力降低,从而降低土体的抗剪强度。除了上述外部动力诱发因素以外,边坡内部因素对其稳定性影响也不容忽视。滑坡内部因素主要是指滑坡形态及滑坡组成结构,对于具体的边坡,在地形地貌确定的条件下,各个内部因素对边坡的稳定性影响有大有小,其边坡稳定性主要受岩土体抗剪强度参数、重度、渗透系数等内部主控因素的影响。本文以三峡库区典型的堆积层滑坡 八字门滑坡为例,利用G e o-S t u d i o中S e e p/W和S l o p e/W模块,结合灰色关联理论,分析了主要内控因素(滑体黏聚力、内摩擦角、重度和渗透系数)和外部诱发因素(降雨强度和库水下降速率)的敏感性对滑坡稳定性的影响,确定了影响滑坡稳定性的各因素的控制效果大小顺序。1 灰色关联模型的建立灰色关联度属于灰色系统理论,它能在相对有限的数据下比较准确地找出影响因素值与目标影响值之间的关系1 0。确立灰色关联模型的基本步骤如下:找出模型的子序列和母序列;采用一系列映射的方法确定子序列因子和母序列之间的相关性程度;根据相关性程度评价敏感性。1.1 确定敏感因子子序列矩阵及母序列矩阵本文选取降雨与库水耦合边坡外部诱发因素(降雨强度、库水下降速率)及主要内控因素(滑体黏聚力、内摩擦角、重度、渗透系数)6个主要影响因素作为子序列,母序列由各个子序列因子对应条件下的滑坡稳定性系数组成1 1,矩阵表示如下。子序列矩阵X:X=X1X2Xi=x1 1x1 2x1jx2 1x2 2x2jxi1xi2xi j(1)92青 岛 理 工 大 学 学 报第4 4卷母序列矩阵Y:Y=Y1Y2Yi=y1 1y1 2y1jy2 1y2 2y2 jyi1yi2yi j(2)1.2 矩阵的无量纲化为了消除各种参数之间的差异并便于比较,对式(1)、式(2)进行归一化处理,即:X i=X i(1),X i(2),X i(n)T(3)Y i=Y i(1),Y i(2),Y i(n)T(4)其中,X i(j)=Xi(j)-m i nXi(j)m a xXi(j)-m i nXi(j);Y i(j)=Yi(j)-m i nYi(j)m a xYi(j)-m i nYi(j)1.3 计算灰色关联度系数矩阵与灰色关联度分析母序列矩阵和子序列矩阵之间的差异,并计算差异矩阵:i j=Y i(j)-X i(j)=1 11 21j2 12 22ji1i2i j(5)取最大值和最小值:m a x=m a x(i j)(6)m i n=m i n(i j)(7)关联系数:Ci j=m i n+m a xi j+m a x(8)式中:为分辨系数,范围为0,1,一般取=0.51 2。关联系数矩阵中有大量数据,难以比较不同因素的影响程度。因此,每个因素的关联系数的平均值被称为关联度1 3,即:Di=1nnj=1Ci j(9)关联度Di在0,1 区间变动,Di值越大,代表各影响因子相关程度愈高,即敏感性越大。2 数值模拟验证2.1 模型试验介绍利用G e o-S t u d i o软件对肖捷夫等1 4的模型试验建立数值模拟并与试验结果进行比较,进而验证本文数值模拟的可行性与准确性。该模型边坡高程为6 4 0 m,长度为2 1 0 0 m,模型分为破裂岩体和基岩两部分,参数如表1,试验模型如图1。表1 藕塘滑坡参数取值1 4岩层重度/(k Nm-3)黏聚力c/k P a内摩擦角/()渗透系数k/(md-1)破裂岩体2 6.05 82 00.2 6 0滑床基岩2 7.67 0 04 20.0 0 303第4期 陈海林,等:基于灰色关联度的降雨与库水耦合边坡稳定性影响因素敏感性分析图1 试验模型监测布置1 42.2 边坡外水位升降数值模拟分析通过G e o-S t u d i o中的S e e p/W模块模拟藕塘滑坡外水位的上升与下降,采用与试验相同的情况,从1 4 5 m开始,以3 m/d的速度上升至1 7 5 m,停留3 d后,再以3 m/d的速度下降至1 4 5 m,分析渗流场并在其基础上利用S l o p e/W模块选择M o r g e n s t e r n-p r i c e法进行边坡的稳定性计算,如图2所示。图2 水位上升与下降的边坡稳定性结果对比分析试验过程中观测到:边坡外水位从1 4 5 m上升至1 7 5 m后,试验模型坡脚有微小开裂,总体没有明显变形。在1 7 5 m水位保持稳定状态后,坡体内的浸润线也慢慢稳定,试验模型没有明显变形。在外水位下降过程中,边坡坡脚开始产生不连续的裂缝,当水位下降至1 4 5 m时,裂缝变大且贯通,试验模型出现局部崩滑1 4。将数值模拟结果与试验过程进行对比分析发现,在边坡外水位上升至1 7 5 m时,通过G e o-S t u d i o建立的模型稳定性系数接近1.0,但不低于1.0,说明边坡处于临滑状态;而当水位下降至1 4 5 m时,模型边坡稳定性系数小于1.0,说明边坡已经失稳了。G e o-S t u d i o数值模拟分析得到的结果与试验模型得到的结果基本相同,从而验证了本文采用G e o-S t u d i o数值模拟的可行性和准确性。3 典型降雨与库水耦合边坡稳定性影响因素敏感性分析3.1 工程概况秭归县香溪河的右岸是八字门滑坡,它的边坡结构及物质构成具有典型的堆积层滑坡特点,整体形状为不规则扇形。边坡材料主要为石块夹黏性土,基岩为J1x砂页岩、砂泥和石英砂岩互层1 5。坡体的长度为4 5 0 m,前缘和后缘的高程分别为7 0,2 6 0 m,平均厚度为1 5 m。滑动体前缘坡度为2 0 2 5,中部和后部坡度为3 5 4 0,图3为剖面的边坡结构和组成。该滑坡长期受库水与降雨作用,是典型的降雨与库水耦合堆积层滑坡。13青 岛 理 工 大 学 学 报第4 4卷图3 八字门滑坡工程地质剖面1 53.2 八字门滑坡变形特征及稳定性影响因素分析 根据长江三峡野外观测站提供的资料1 6,自2 0 0 3年6月三峡工程蓄水至1 3 5 m顺利进行以来,2 0 0 3年6月1 5日2 0 0 6年9月2 1日库区水位维持在1 3 51 3 8 m,2 0 0 6年9月2 1日1 0月2 1日库区水位逐步上升至1 5 5 m左右,从2 0 0 7年到现在根据“冬蓄夏洪”的控制计划,库水位每年在1 4 51 7 5 m范围较大幅度波动。如图4所示,三峡库区的库水位每年随以下规律而波动:库水位的平稳时期主要在69月份,上升时期主要在91 2月份,下降时期在16月份。降雨量高峰期主要出现在每年的58月。由图4可知,2 0 0 62 0 1 2年期间滑坡监测点累积位移曲线共出现了7次“阶层跳跃式”增长。每年的58月变形会急剧增加,此时正值库区库水位的下降时期和汛期。其他时期边坡变形略有上升,但变化趋势相对较小。相比较而言,影响该边坡变形稳定性的最重要的外部因素是库水下降速率和降雨,因此在分析该边坡外部动力敏感性影响因素时,重点分析库水下降速率和降雨,不考虑库水上升速率的影响。3.3 八字门滑坡稳定性影响因素敏感性分析根据八字门滑坡剖面图(图3)建立概化的数值模拟模型,如图5所示。边坡长6 2 0 m,高3 5 0 m。水平距离为x,竖直距离为y;边坡为二元结构,表层为浅层堆积物,厚度4 07 0 m,底层为基岩层。使用S e e p/W模块对渗流场进行分析,渗流计算模型分为4 2 9 3个单元和4 2 0 1个节点。根据工程地质类比资料及相关文献,边坡坡体物理力学参数取值范围见表2。内部主控影响因素依据表2中各参数取值范围确定基准值如下:黏聚力c=3 0 k P a、内摩擦角=1 7、重度=1 8.6 k N/m3、渗透系数k=2 m/d。外部动力诱发影响因素根据三峡库区年降雨规律与库水变化规律确定基准参数,降雨强度q=8 0 mm/d、库水下降速率v=2 m/d。每次只改变1个参数,保持其他参数不变,每个参数变化范围见表3,把每个参数的变化值作为子序列矩阵,将S e e p/W及S l o p e/W模块耦合分析所得的稳定性系数作为母序列矩阵。参照三峡库区的库水位变化及有关水库调度方案,主要23第4期 陈海林,等:基于灰色关联度的降雨与库水耦合边坡稳定性影响因素敏感性分析考虑水位分别在高水位(1 7 5 1 6 5 m)、中水位(1 6 5 1 5 5 m)、低水位(1 5 5 1 4 5 m)下降过程中各稳定性影响因素敏感度大小,计算结果见表3。图5 八字门滑坡概化模型示意表2 坡体物理力学参数取值范围1 7 岩土体黏聚力c/k P a内摩擦角/()重度/(k Nm-3)渗透系数k/(md-1)滑体2 3 3 81 5 1 91 8.2 1 9.11 3基岩4 54 22 5.0-表3 库水位下降过程中单一参数变化条件下边坡稳定性系数库水位黏聚力c/k P a2 42 73 03 33 6内摩擦角/()1 51 61 71 81 9高水位1.1 0 91.1 5 81.2 0 61.2 5 51.3 0 31.1 1 71.1 6 21.2 0 61.2 5 11.2 9 7中水位1.0 6 71.1 1 21.1 5 81.2 0 31.2 4 91.0 7 11.1 1 41.1 5 81.2 0 21.2 4 6低水位1.0 4 61.0 9 01.1 3 41.1 7 81.2 2 21.0 4 81.0 9 11.1 3 41.1 7 81.2 2 2库水位重度/(k Nm-3)1 8.21 8.41 8.61 8.81 9.0渗透系数k/(md-1)1.01.52.02.53.0高水位1.2 1 41.2 1 01.2 0 61.2 0 21.1 9 91.1 9 91.2 0 31.2 0 61.2 0 91.2 1 2中水位1.1 6 41.1 6 11.1 5 81.1 5 51.1 5 21.1 4 11.1 5 11.1 5 81.1 6 41.1 7 0低水位1.1 4 01.1 3 71.1 3 41.1 3 21.1 2 91.1 1 31.1 2 41.1 3 41.1 4 31.1 5 2库水位降雨强度q/(mmd-1)4 06 08 01 0 01 2 0库水下降速率v/(md-1)1.01.52.02.53.0高水位1.2 0 81.2 0 71.2 0 61.2 0 51.2 0 41.2 1 91.2 1 51.2 0 61.1 9 41.1 8 2中水位1.1 6 21.1 6 01.1 5 81.1 5 61.1 5 41.1 7 41.1 6 41.1 5 81.1 5 41.1 5 0低水位1.1 4 01.1 3 71.1 3 41.1 3 11.1 2 91.1 5 61.1 4 31.1 3 41.1 2 91.1 2 2根据表3中的信息确定子、母序列矩阵,其中子序列矩阵X为X=2 42 73 03 33 61 51 61 71 81 91 8.2 1 8.4 1 8.6 1 8.8 1 9.01.01.52.02.53.04 06 08 01 0 01 2 01.01.52.02.53.033青 岛 理 工 大 学 学 报第4 4卷高水位、中水位与低水位对应的母序列矩阵Y1,Y2与Y3分别为Y1=1.1 0 9 1.1 5 8 1.2 0 6 1.2 5 5 1.3 0 31.1 1 7 1.1 6 2 1.2 0 6 1.2 5 1 1.2 9 71.2 1 4 1.2 1 0 1.2 0 6 1.2 0 2 1.1 9 91.1 9 9 1.2 0 3 1.2 0 6 1.2 0 9 1.2 1 21.2 0 8 1.2 0 7 1.2 0 6 1.2 0 5 1.2 0 41.2 1 9 1.2 1 5 1.2 0 6 1.1 9 4 1.1 8 2;Y2=1.0 6 7 1.1 1 2 1.1 5 8 1.2 0 3 1.2 4 91.0 7 1 1.1 1 4 1.1 5 8 1.2 0 2 1.2 4 61.1 6 4 1.1 6 1 1.1 5 8 1.1 5 5 1.1 5 21.1 4 1 1.1 5 1 1.1 5 8 1.1 6 4 1.1 7 01.1 6 2 1.1 6 0 1.1 5 8 1.1 5 6 1.1 5 41.1 7 4 1.1 6 4 1.1 5 8 1.1 5 4 1.1 5 0;Y3=1.0 4 6 1.0 9 0 1.1 3 4 1.1 7 8 1.2 2 21.0 4 8 1.0 9 1 1.1 3 4 1.1 7 8 1.2 2 21.1 4 0 1.1 3 7 1.1 3 4 1.1 3 2 1.1 2 91.1 1 3 1.1 2 4 1.1 3 4 1.1 4 3 1.1 5 21.1 4 0 1.1 3 7 1.1 3 4 1.1 3 1 1.1 2 91.1 5 6 1.1 4 3 1.1 3 4 1.1 2 9 1.1 2 2根据灰色关联度的基本原理对子、母序列矩阵进行无量纲化处理。通过式(3)、式(4)对矩阵无量纲化处理后再根据式(5)得到差异矩阵1,2,3,即1=0.1 9 3 0.0 3 4 0.2 5 6 0.4 8 4 0.7 0 60.0 7 6 0.1 4 7 0.3 6 6 0.5 8 9 0.8 1 80.3 9 7 0.3 7 4 0.3 5 2 0.3 3 0 0.3 1 30.4 6 4 0.4 8 0 0.4 9 2 0.5 0 3 0.5 1 40.1 8 3 0.0 0 9 0.1 6 4 0.3 3 7 0.5 1 00.5 6 7 0.5 4 2 0.4 9 2 0.4 2 6 0.3 5 9;2=0.1 9 3 0.0 2 9 0.2 5 6 0.4 7 8 0.7 0 60.0 9 6 0.1 3 2 0.3 6 6 0.5 9 9 0.8 3 20.3 8 8 0.3 7 0 0.3 5 2 0.3 3 4 0.3 1 60.4 0 7 0.4 5 7 0.4 9 2 0.5 2 0 0.5 4 90.1 9 4 0.0 1 5 0.1 6 4 0.3 4 3 0.5 2 20.5 8 8 0.5 2 9 0.4 9 2 0.4 6 5 0.4 3 9;3=0.1 9 3 0.0 3 2 0.2 5 6 0.4 8 1 0.7 0 60.1 0 6 0.1 3 0 0.3 6 6 0.6 0 7 0.8 4 90.3 9 0 0.3 7 1 0.3 5 2 0.3 3 9 0.3 2 00.3 8 1 0.4 3 9 0.4 9 2 0.5 3 9 0.5 8 50.2 0 6 0.0 2 1 0.1 6 4 0.3 4 9 0.5 2 80.6 2 5 0.5 4 7 0.4 9 2 0.4 5 9 0.4 1 5通过式(6)(8)计算得出灰色关联系数矩阵C1,C2,C3为 C1=0.6 9 5 0.9 4 4 0.6 2 9 0.4 6 9 0.3 7 50.8 6 2 0.7 5 2 0.5 4 0 0.4 1 9 0.3 4 10.5 1 9 0.5 3 4 0.5 5 0 0.5 6 6 0.5 8 00.4 7 9 0.4 7 0 0.4 6 4 0.4 5 9 0.4 5 30.7 0 7 1.0 0 0 0.7 3 0 0.5 6 1 0.4 5 50.4 2 9 0.4 4 0 0.4 6 4 0.5 0 1 0.5 4 4;C2=0.7 0 8 0.9 6 9 0.6 4 1 0.4 8 2 0.3 8 40.8 4 3 0.7 8 7 0.5 5 2 0.4 2 5 0.3 4 60.5 3 6 0.5 4 8 0.5 6 1 0.5 7 5 0.5 8 90.5 2 4 0.4 9 4 0.4 7 5 0.4 6 1 0.4 4 70.7 0 7 1.0 0 0 0.7 4 4 0.5 6 8 0.4 6 00.4 3 0 0.4 5 6 0.4 7 5 0.4 8 9 0.5 0 4;C3=0.7 2 1 0.9 7 7 0.6 5 5 0.4 9 2 0.3 9 40.8 4 0 0.8 0 4 0.5 6 4 0.4 3 2 0.3 5 00.5 4 7 0.5 6 0 0.5 7 4 0.5 8 4 0.5 9 80.5 5 4 0.5 1 6 0.4 8 6 0.4 6 3 0.4 4 10.7 0 7 1.0 0 0 0.7 5 8 0.5 7 6 0.4 6 80.4 2 5 0.4 5 9 0.4 8 6 0.5 0 4 0.5 3 1最后,由式(9)分别求得不同水位条件下各稳定性影响因子的关联度大小,见表4。从表4可以得出如下规律:1)在库水位下降和降雨耦合作用下,影响边坡稳定性的各影响因子敏感性由高到低排序分别为:高水位(1 7 5 1 6 5 m)时,降雨强度黏聚力内摩擦角重度库水下降速率渗透系数,库水下降速率对43第4期 陈海林,等:基于灰色关联度的降雨与库水耦合边坡稳定性影响因素敏感性分析表4 不同工况下稳定性影响因子关联度大小工况内部主控因素黏聚力内摩擦角重度渗透系数外部诱发因素降雨强度库水下降速率高水位0.6 20.5 80.5 50.4 70.6 90.4 8中水位0.6 40.5 90.5 60.4 80.7 00.4 7低水位0.6 50.6 00.5 70.4 90.7 00.4 8边坡稳定性的影响大于渗透系数;中水位(1 6 5 1 5 5 m)与低水位(1 5 51 4 5 m)时,降雨强度黏聚力内摩擦角重度渗透系数库水下降速率,渗透系数对边坡稳定性的影响大于库水下降速率,可以发现渗透系数和库水下降速率对滑坡稳定性影响的大小受库水位的变化而变化;2)在库水位下降和降雨的影响下,降雨强度对降雨与库水耦合边坡稳定性的影响最为敏感,边坡内部主控因素对边坡的稳定性影响较大,其中黏聚力对边坡的稳定性影响最大,内摩擦角次之;相对于其他因素,坡体重度与渗透系数对边坡的稳定性影响较小。4 结论将降雨强度、库水下降速率作为影响边坡稳定性的主要外部动力诱发因素,将滑体黏聚力、内摩擦角、重度及渗透系数作为内部主控因素,继而运用G e o-S t u d i o软件的S e e p/W模块、S l o p e/W模块并结合灰色关联度理论分析了上述因素对降雨与库水耦合边坡稳定性影响的敏感性大小,并得出如下结论:1)库水位在高水位时,降雨强度黏聚力内摩擦角重度库水下降速率渗透系数,表明库水位从1 7 5降至1 6 5 m过程中滑坡为库水敏感型的滑坡;库水位在中水位与低水位时,降雨强度黏聚力内摩擦角重度渗透系数库水下降速率,表明库水位从1 6 5降至1 4 5 m过程中滑坡为对渗透系数敏感性较大的滑坡。2)在库水位下降与降雨耦合环境下,内部主控因素中坡体黏聚力、内摩擦角对边坡稳定性起重要作用;作为外部诱发因素的降雨强度对边坡稳定性的影响很大,而库水下降速率对边坡稳定性的影响最小。但当两种因素同时存在,两者的共同作用会对边坡的稳定性产生较大影响。因此,在降雨期间,特别是暴雨期间,在调度库水位时,必须严格控制库水位下降的速度,以确保沿岸边坡的稳定。参考文献(R e f e r e n c e s):1 傅鹏辉.库水位下降条件下滑坡稳定性及动力增载位移响应规律研究D.青岛:青岛理工大学,2 0 1 8.F U P e n g h u i.R e s e a r c h o n t h e s t a b i l i t y a n d t h e d i s p l a c e m e n t r e s p o n s e r a t i o o f d y n a m i c i n c r e m e n t o f l a n d s l i d e u n d e r t h e c o n d i t i o n o f r e s-e r v o i r w a t e r l e v e l d r o pD.Q i n g d a o:Q i n g d a o U n i v e r s i t y o f T e c h n o l o g y,2 0 1 8.2 夏元友,熊海丰.边坡稳定性影响因素敏感性人工神经网络分析J.岩石力学与工程学报,2 0 0 4,2 3(1 6):2 7 0 3-2 7 0 7.X I A Y u a n y o u,X I O N G H a i f e n g.S e n s i b i l i t y a n a l y s i s o f s l o p e s t a b i l i t y b a s e d o n a r t i f i c i a l n e u r a l n e t w o r kJ.C h i n e s e J o u r n a l o f R o c k M e c h a n i c s a n d E n g i n e e r i n g,2 0 0 4,2 3(1 6):2 7 0 3-2 7 0 7.3 雷迪.库岸边坡稳定性影响因素敏感性分析J.人民长江,2 0 1 4,4 5(S 2):9 5-9 7.L E I D i.S e n s i t i v i t y a n a l y s i s o f f a c t o r s a f f e c t i n g s t a b i l i t y o f r e s e r v o i r b a n k s l o p eJ.Y a n g t z e R i v e r,2 0 1 4,4 5(S 2):9 5-9 7.4 陈富,王上上,刘旭,等.考虑浸润线不确定性的边坡可靠度分析方法J.青岛理工大学学报,2 0 2 2,4 3(3):2 6-3 2.C H E N F u,WA N G S h a n g s h a n g,L I U X u,e t a l.S l o p e r e l i a b i l i t y a n a l y s i s m e t h o d c o n s i d e r i n g t h e u n c e r t a i n t y o f p h r e a t i c l i n eJ.J o u r-n a l o f Q i n g d a o U n i v e r s i t y o f T e c h n o l o g y,2 0 2 2,4 3(3):2 6-3 2.5 陈高峰,程圣国,卢应发,等.基于均匀设计的边坡稳定性敏感性分析J.水利学报,2 0 0 7,3 7(1 1):1 3 9 7-1 4 0 1.C H E N G a o f e n g,C H E N G S h e n g g u o,L U Y i n g f a,e t a l.S e n s i t i v i t y a n a l y s i s o f s l o p e s t a b i l i t y b a s e d o n u n i f o r m d e s i g nJ.J o u r n a l o f H y d r a u l i c E n g i n e e r i n g,2 0 0 7,3 7(1 1):1 3 9 7-1 4 0 1.6 刘通,时伟,隋明昊.岩质高陡边坡正交试验数值模拟分析J.青岛理工大学学报,2 0 1 5,3 6(5):1 8-2 2.L I U T o n g,S H I W e i,S U I M i n g h a o.O r t h o g o n a n u m e r i c a l s i m u l a t i o n o f h i g h a n d p r e c i p i t o u s r o c k m a s s s l o p e s t a b i l i t y o n e c o-t e c h n o l o-g y o f a n c h o r-g e o m a t s p r a y i n gJ.J o u r n a l o f Q i n g d a o T e c h n o l o g i c a l U n i v e r s i t y,2 0 1 5,3 6(5):1 8-2 2.7 方景成,邓华锋,肖瑶,等.库水和降雨联合作用下岸坡稳定影响因素敏感性分析J.水利水电技术,2 0 1 7,4 8(3):1 4 6-1 5 2.F A N G J i n g c h e n g,D E N G H u a f e n g,X I A O Y a o,e t a l.S e n s i t i v i t y a n a l y s i s o n b a n k-s l o p e s t a b i l i t y i m