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8687图 14 同一坐标系法中剖切后的槽墩点云轮廓图 1 2 3 4 5 表 4 同一坐标系法中点云融合随机抽样对比表（数据已偏移处理）单位：mxyhxyhxyh6 438.8373 783.74617.4306 438.8703 783.781122.426-0.033-0.0350.0046 725.1973 781.80117.7786 725.2223 781.792122.763-0.0250.0090.0157 334.1203 693.98916.0047 334.1023 693.986121.0030.0180.0030.0017 809.2533 625.60218.4317 809.1743 625.611123.4250.079-0.0090.0068 154.3613 565.34819.1908 154.3493 565.354124.1830.012-0.0060.007 中误差 平面中误差=0.044 m；高程中误差=0.008 m(x-x)2+(y-y)25(h-h)25由表 3 和表 4 对比可以发现，同一坐标系法中，点云融合的平面偏差中误差为 0.044 m，明显优于云匹配法的 0.236 m；高程偏差中误差为 0.008 m，略优于云匹配法的 0.009 m，因此，同一坐标系法的点云融合精度更高。5 结 语本文以渡槽安全评估中的三维激光扫描数据为例，指出其相对于传统方法的突出优势，探讨了机载 Lidar 与地面激光扫描成果的三种融合方式，并通过染色比对分析云匹配法和同一坐标系法的点云融合精度，证明了同一坐标系法在空地点云融合中的精度优势。在下一阶段研究中，将继续通过项目案例研究渡槽安全检测中机载 Lidar 扫描的最佳控制高度和背包式三维激光扫描仪的最优控制距离。参考文献：1 陈厚群南水北调工程抗震安全性问题 J中国水利水电科学 研究院学报，2003，1（1）：17-222 刘抚英，蒋亚静，文旭涛浙江省近现代水利工程工业遗产调 查 J工业建筑，2016，46（2）：13-17，223 顾培英，王岚岚，邓昌，等我国渡槽结构典型破坏特征研究 综述 J水利水电科技进展，2017，37（5）：1-84 夏富洲，钱丽云，张军大型渡槽结构安全性及评价指标体系 的研究 J中国农村水利水电，2011（8）：121-1235 张文剑，杜应吉，张岩渡槽健康状态的模糊综合评价 J 灌溉排水学报，2018，37（6）：86-91，1166 白文斌，冯飒，万忠海，等既有渡槽结构安全监测系统分析 与应用：以四川省东风渠灌区渡槽为例 J人民长江，2021，52（5）：218-2227 张锋宁夏引黄灌区输水渡槽安全鉴定与评价研究 J人民 黄河，2016，38（7）：134-137，1458 杨玉栋，裴书玉无人机载 LiDAR 在水利工程勘测中的应用 研究 J人民黄河，2021，43（增刊 2）：132-133，1359 于海洋，罗玲，杨强，等三维激光扫描技术在河道测量中的 应用 J测绘学报，2015，44（增刊 1）：49-53（责任编辑 介 ）第 5 期/总第 249 期浙 江 水 利 科 技边坡临界滑动场软件改进及在滑坡稳定性评价中的应用张慧君1，蒋泽锋2，朱大勇3，石 杰4（1.浙江省水利河口研究院（浙江省海洋规划设计研究院），浙江 杭州 310017；2.浙江省水利水电勘测设计院有限责任公司，浙江 杭州 310002；3.浙江大学宁波理工学院，浙江 宁波 315100；4.江苏三恒科技股份有限公司，江苏 常州 213022）摘 要：为增强边坡临界滑动场软件的适用性，考虑孔隙水压力及外水压力，在软件中增加水压力模块，使其适用于临水岸坡的稳定性分析。为验证软件的实用性，将其应用于三峡库区某动水压力型滑坡的稳定性评价，并与 GeoStudio 软件的计算结果、GEO-SLOPE 软件的搜索结果进行比较。结果表明，增加水压力模块后的软件适用于水位变化过程中的岸坡稳定性分析，能够较好地自动搜索出地层复杂的滑坡临界滑动面，拓展边坡临界滑动场软件的工程应用范围。关键词：临界滑动场；软件；动水压力型滑坡中图分类号：P642.22 文献标志码：A 文章编号：1008-701X（2023）05-0087-04DOI：10.13641/ki.33-1162/tv.2023.05.016Improved Software for Computing Critical Slip Fields of Landslide and Its ApplicationZHANG Huijun1，JIANG Zefeng2，ZHU Dayong3，SHI jie4（1.Zhejiang Institute of Hydraulics Estuary（Zhejiang Institute of Marine Planning and Design），Hangzhou 310017，Zhejiang，China；2.Zhejiang Design Institute of Water Conservancy Hydro-electric Power Co.，Ltd，Hangzhou 310002，Zhejiang，China；3.NingboTech University，Ningbo 315100，Zhejiang，China；4.Jiangsu Sanheng Technology Co.，Ltd.，Changzhou 213022，Jiangsu，China）Abstract：Considering the pore water pressure and external water pressure，the software for computing critical slip fields is improved by adding water pressure module.In order to verify the practicability of the improved software，it is applied to the stability evaluation of a landslide in the Three Gorges Reservoir area and compared with the calculation results of GeoStudio software and the searching results of GEO-SLOPE software.The analysis of examples show that the improved software is suitable for the analysis of hydrodynamic pressure landslide，and can automatically search out the critical slip fields of landslides with complex geological conditions，which expands the engineering application range of improved software for computing critical slip fields.Key words：critical slip fields；software；hydrodynamic pressure landslide收稿日期：2023-01-30作者简介：张慧君（1988），女，工程师，硕士研究生，研究方向为岩土工程。email：0 引 言在全面扩大有效投资、适当提前开展基础设施建设的大环境下，新建、扩建水库等水利工程建设全面提速，岸坡整治工程也越来越多，其安全评价及加固设计都需要软件支持。目前，GeoStudio、第 5 期 总第 249 期2023 年 9 月浙 江 水 利 科 技Zhejiang HydrotechnicsNo.5 Total No.249Sept.20238889理正、Autobank 等国内外应用较广的软件在搜索任意形状滑动面方面都没有独特的优势。已有研究证明，边坡临界滑动场方法具有在不同条件下自动搜索出任意形状滑动面的独特优势1-6。为更好地推广该方法，增强国内边坡软件的竞争力，边坡临界滑动场研究团队已开发出基础版软件7。为增强软件适用性，在软件中增加水压力模块后，将其应用于三峡库区某大型滑坡的稳定性分析，拓展边坡临界滑动场软件的工程应用范围，并验证其结果的合理性。1 边坡临界滑动场软件的改进1.1 涉水外力处理1）外水压力：对于坡外水体的处理，水压力模块采取将岸坡外水体以水压力的形式直接加在坡面上。2）孔隙水压力：采用水位线法计算，该方法可简单方便地计算土条底部中心到水位线的竖向距离，再乘以水的密度即可得到孔隙水压力值。3）渗透力：软件选择以土体为研究对象，即选择总应力法8。1.2 水压力模块集成在边坡临界滑动场软件的基础上，创新融合水压力模块，使其能够添加外水压力及提取孔隙水压力场。为增强水压力模块的实用性及可操作性，目前可通过 3 种方式提取孔隙水压力：一是利用坐标输入直接定位水位线；二是利用 GDI+（Graphics Device Interface plus）技术在界面上画出外水压力线及浸润线；三是创新开发并融合孔隙水压力场提取程序，通过划分相同的细小单元，提取其他渗流分析软件计算的孔隙水压力场。待瞬态渗流分析程序通过验证，一并纳入水压力模块。2 算例分析选取三峡库区某滑坡作为验证算例。该滑坡体具有明显的地层分界线，可直观判断临界滑动面位置，初步判断边坡临界滑动场软件自动搜索出的临界滑动面的合理性，并与 GEO-SLOPE 软件自动搜索临界滑动面技术相比较，以验证集成水压力模块的边坡临界滑动场软件计算库岸边坡稳定性的合理性及准确性。2.1 工程概况三峡库区某滑坡位于长江青干河支流右岸，为土质滑坡，滑坡体平面呈“圈椅”状，后缘存在陡坎，地质平面见图 1。滑坡体纵向长约 250 m，横向宽约 200 m，厚度约 15 m。滑坡体前缘出口高程为 105.00 m，后缘高程为 225.00 m。坡度总体范围15 30，前缘近河谷处较为陡峭，范围 35 50。AA 工程地质剖面见图 2。根据地质勘察报告，滑坡体主要以粉细砂岩夹少量粉砂质黏土岩、泥岩块碎石、黏性土夹砂岩为主，透水性较弱；滑带主要由黏土夹少量碎石组成，碎石基本为黄褐色泥质粉砂岩，厚度0.31.2 m，透水性较弱；滑床（下覆基岩）主要由石英砂岩、粉细砂岩夹粉砂质黏土岩、泥岩组成，透水性较弱。图 1 滑坡平面图?AA150160WSX?3NWSX?2WSX?1J1?2n1700 50 10017518020021025190?AAWSX?1QdelQdelQdel25?J1?2n?图 2 AA工程地质剖面图?m?m?m?240.00220.00200.00180.00160.00140.00120.00100.0080.00240.00220.00200.00180.00160.00140.00120.00100.0080.000 50 100 150 200 250 300 350352WSX2175.00 m145.00 mWSX3WSX1WSX1100 25J1?2n?QdelQdel?J1?2n?GPS?100252.2 计算模型及参数根据滑坡岩土体的室内试验资料及参数反演分析，综合得到土体物理力学参数（见表 1）。为便于比对后期不同软件的计算结果，坡体内的孔隙水压力场统一由 GeoStudio 软件的 SEEP/W 模块计算。渗流有限元计算网格模型见图 3。第 5 期/总第 249 期浙 江 水 利 科 技表 1 土体物理力学参数表部位容重/（kNm-3）粘聚力c/kPa内摩擦角/（）饱和渗透系数k/（cms-1）滑体20.843253.4710-4滑带16.222181.2010-4滑床23.02 500407.8210-5图 3 渗流有限元计算模型网格剖分图?175.00 m145.00 m2.3 计算工况由于滑坡坡前水位随三峡库区水位波动，属于动水压力型滑坡。参照三峡水库的运行调度方案，该滑坡最不利工况为库水位以1.2 m/d的速度泄水，从坝前正常蓄水位 175.00 m 高程下调至汛限水位145.00 m 高程。2.4 渗流场模拟采用 GeoStudio 软件的 SEEP/W 模块计算滑坡瞬态渗流场，得到长江水位从 175.00 m 骤降至145.00 m 时坡体内的地下水位线（见图 4）。?a）水位 175.00 m 时地下水位线图 4 库区水位从 175.00 m 骤降至 145.00 m 时地下水位线变化图?b）水位 145.00 m 时地下水位线2.5 滑坡稳定性计算结果与合理性验证库水位从 175.00 m 骤降至 145.00 m 时，集成水压力模块的边坡临界滑动场软件计算的整体稳定安全系数见表 2；当库水位降至 145.00 m 时，计算结果见图 5。表 2 水位从 175.00 m 骤降至 145.00 m 时的滑坡安全系数表水位高程/m175.00165.00155.00145.00安全系数1.2941.1981.1131.039图 5 水位下降至 145.00 m 时的计算结果图XY?1.1651.1631.1481.1491.0391.079由表 2 和图 5 可以看出，随着三峡库区水位下降，滑坡的安全系数不断降低，到坡前水位下降至 145.00 m 时，安全系数迅速减小至 1.039。这是由于坡前水位骤降，坡体所受的静水压力骤减，同时坡体内孔隙水压力难以在较短时间内消散，导致安全系数随水位降低迅速减小。为验证计算结果的合理性，采用应用较广的 GeoStudio 软件的SLOPE/W 模块计算坡前水位下降至 145.00 m 时的安全系数为 1.055（见图 6）。2 种软件的计算结果误差约为 1.5%，在工程应用中，误差在允许的合理范围内。因此，集成水压力模块后，边坡临界滑动场软件计算结果仍是合理可靠的。不同软件搜索的最危险滑动面见图 7。与GEO-SLOPE 软件的搜索结果相比，集成水压力模块的边坡临界滑动场软件搜索出的边坡剪入口更靠近上缘。张慧君，等：边坡临界滑动场软件改进及在滑坡稳定性评价中的应用8889理正、Autobank 等国内外应用较广的软件在搜索任意形状滑动面方面都没有独特的优势。已有研究证明，边坡临界滑动场方法具有在不同条件下自动搜索出任意形状滑动面的独特优势1-6。为更好地推广该方法，增强国内边坡软件的竞争力，边坡临界滑动场研究团队已开发出基础版软件7。为增强软件适用性，在软件中增加水压力模块后，将其应用于三峡库区某大型滑坡的稳定性分析，拓展边坡临界滑动场软件的工程应用范围，并验证其结果的合理性。1 边坡临界滑动场软件的改进1.1 涉水外力处理1）外水压力：对于坡外水体的处理，水压力模块采取将岸坡外水体以水压力的形式直接加在坡面上。2）孔隙水压力：采用水位线法计算，该方法可简单方便地计算土条底部中心到水位线的竖向距离，再乘以水的密度即可得到孔隙水压力值。3）渗透力：软件选择以土体为研究对象，即选择总应力法8。1.2 水压力模块集成在边坡临界滑动场软件的基础上，创新融合水压力模块，使其能够添加外水压力及提取孔隙水压力场。为增强水压力模块的实用性及可操作性，目前可通过 3 种方式提取孔隙水压力：一是利用坐标输入直接定位水位线；二是利用 GDI+（Graphics Device Interface plus）技术在界面上画出外水压力线及浸润线；三是创新开发并融合孔隙水压力场提取程序，通过划分相同的细小单元，提取其他渗流分析软件计算的孔隙水压力场。待瞬态渗流分析程序通过验证，一并纳入水压力模块。2 算例分析选取三峡库区某滑坡作为验证算例。该滑坡体具有明显的地层分界线，可直观判断临界滑动面位置，初步判断边坡临界滑动场软件自动搜索出的临界滑动面的合理性，并与 GEO-SLOPE 软件自动搜索临界滑动面技术相比较，以验证集成水压力模块的边坡临界滑动场软件计算库岸边坡稳定性的合理性及准确性。2.1 工程概况三峡库区某滑坡位于长江青干河支流右岸，为土质滑坡，滑坡体平面呈“圈椅”状，后缘存在陡坎，地质平面见图 1。滑坡体纵向长约 250 m，横向宽约 200 m，厚度约 15 m。滑坡体前缘出口高程为 105.00 m，后缘高程为 225.00 m。坡度总体范围15 30，前缘近河谷处较为陡峭，范围 35 50。AA 工程地质剖面见图 2。根据地质勘察报告，滑坡体主要以粉细砂岩夹少量粉砂质黏土岩、泥岩块碎石、黏性土夹砂岩为主，透水性较弱；滑带主要由黏土夹少量碎石组成，碎石基本为黄褐色泥质粉砂岩，厚度0.31.2 m，透水性较弱；滑床（下覆基岩）主要由石英砂岩、粉细砂岩夹粉砂质黏土岩、泥岩组成，透水性较弱。图 1 滑坡平面图?AA150160WSX?3NWSX?2WSX?1J1?2n1700 50 10017518020021025190?AAWSX?1QdelQdelQdel25?J1?2n?图 2 AA工程地质剖面图?m?m?m?240.00220.00200.00180.00160.00140.00120.00100.0080.00240.00220.00200.00180.00160.00140.00120.00100.0080.000 50 100 150 200 250 300 350352WSX2175.00 m145.00 mWSX3WSX1WSX1100 25J1?2n?QdelQdel?J1?2n?GPS?100252.2 计算模型及参数根据滑坡岩土体的室内试验资料及参数反演分析，综合得到土体物理力学参数（见表 1）。为便于比对后期不同软件的计算结果，坡体内的孔隙水压力场统一由 GeoStudio 软件的 SEEP/W 模块计算。渗流有限元计算网格模型见图 3。第 5 期/总第 249 期浙 江 水 利 科 技表 1 土体物理力学参数表部位容重/（kNm-3）粘聚力c/kPa内摩擦角/（）饱和渗透系数k/（cms-1）滑体20.843253.4710-4滑带16.222181.2010-4滑床23.02 500407.8210-5图 3 渗流有限元计算模型网格剖分图?175.00 m145.00 m2.3 计算工况由于滑坡坡前水位随三峡库区水位波动，属于动水压力型滑坡。参照三峡水库的运行调度方案，该滑坡最不利工况为库水位以1.2 m/d的速度泄水，从坝前正常蓄水位 175.00 m 高程下调至汛限水位145.00 m 高程。2.4 渗流场模拟采用 GeoStudio 软件的 SEEP/W 模块计算滑坡瞬态渗流场，得到长江水位从 175.00 m 骤降至145.00 m 时坡体内的地下水位线（见图 4）。?a）水位 175.00 m 时地下水位线图 4 库区水位从 175.00 m 骤降至 145.00 m 时地下水位线变化图?b）水位 145.00 m 时地下水位线2.5 滑坡稳定性计算结果与合理性验证库水位从 175.00 m 骤降至 145.00 m 时，集成水压力模块的边坡临界滑动场软件计算的整体稳定安全系数见表 2；当库水位降至 145.00 m 时，计算结果见图 5。表 2 水位从 175.00 m 骤降至 145.00 m 时的滑坡安全系数表水位高程/m175.00165.00155.00145.00安全系数1.2941.1981.1131.039图 5 水位下降至 145.00 m 时的计算结果图XY?1.1651.1631.1481.1491.0391.079由表 2 和图 5 可以看出，随着三峡库区水位下降，滑坡的安全系数不断降低，到坡前水位下降至 145.00 m 时，安全系数迅速减小至 1.039。这是由于坡前水位骤降，坡体所受的静水压力骤减，同时坡体内孔隙水压力难以在较短时间内消散，导致安全系数随水位降低迅速减小。为验证计算结果的合理性，采用应用较广的 GeoStudio 软件的SLOPE/W 模块计算坡前水位下降至 145.00 m 时的安全系数为 1.055（见图 6）。2 种软件的计算结果误差约为 1.5%，在工程应用中，误差在允许的合理范围内。因此，集成水压力模块后，边坡临界滑动场软件计算结果仍是合理可靠的。不同软件搜索的最危险滑动面见图 7。与GEO-SLOPE 软件的搜索结果相比，集成水压力模块的边坡临界滑动场软件搜索出的边坡剪入口更靠近上缘。张慧君，等：边坡临界滑动场软件改进及在滑坡稳定性评价中的应用9091图 6 水位下降至 145.00 m 时 SLOPE/W 模块计算结果图图 7 不同软件搜索的最危险滑动面位置图230.00180.00130.0080.000 50 100 150 200 250 300 3501.055?m?m?GEO?SLOPE?3 结 论本文在边坡临界滑动场基础版软件中集成水压力模块，并应用于三峡库区滑坡的稳定性分析，得出以下结论：1）集成水压力模块后，水位变化过程中的边坡临界滑动场软件计算结果是合理可靠的，能够较好地应用于实际库岸边坡的稳定性评价。2）软件集成绘图功能，能够建立较复杂的临水岸坡计算模型，并能较好地自动搜索出地层复杂的临水岸坡临界滑动面，有较强的适用性和可操作性，为后续开发人机交互性强、操作简便、工程适用性强的边坡临界滑动场软件奠定坚实基础。参考文献：1 ZHU D YA method for locating critical slip surfaces in slope stability analysisJ Canadian Geotechnical Journal，2001，38（2）：328-3372 ZHU D Y，LEE C F，QIAN Q H，et alA concise algorithm for computing the factor of safety using the Morgenstern-Price method JCanadian Geotechnical Journal，2005，42（1）：272-2783 沈银斌，朱大勇，姚华彦水位变化过程中边坡临界滑动场 J岩土力学，2010，31（增刊 2）：179-1834 沈银斌，朱大勇，姚华彦，等改进的岩质边坡临界滑动场计 算方法 J四川大学学报（工程科学版），2010，42（5）：277-2845 蒋泽锋，朱大勇，沈银斌，等非饱和-非稳定渗流条件下的 边坡临界滑动场 J岩土力学，2015，36（6）：1815-18236 蒋泽锋，朱大勇，沈银斌，等水流冲刷过程中的边坡临界滑 动场及河岸崩塌问题研究 J岩土力学，2015，36（增刊 2）：21-287 蒋泽锋，张慧君，朱大勇，等边坡临界滑动场计算软件开发 J安徽建筑，2019，26（7）：184-1878 陈祖煜关于“渗流作用下土坡圆弧滑动有限元计算”的讨论 之一 J岩土工程学报，2002，24（3）：394-396（责任编辑 刘冬雪）第 5 期/总第 249 期浙 江 水 利 科 技生态框挡土墙在堤防工程中的应用蔡 晋（辽宁省水利水电勘测设计研究院有限责任公司，辽宁 沈阳 110000）摘 要：堤防工程中常见的堤防型式包括均质土堤、土堤结合防浪墙、土堤结合浆砌石挡墙、防洪墙等，在实际应用过程中存在生态效果差、环境适宜性差、征地难度大等问题，难以契合“人与自然和谐共生”的治河理念。生态框挡土墙作为一种较新的型式，目前应用相对较少。以新建堤防工程为例，结合工程建设实际需求，对拟采用的 5 种堤防型式进行综合比选，并对生态框挡土墙进行设计。应用结果表明：生态框挡土墙在生态河道建设中优点突出，兼具防洪效益、生态效益、环境效益和社会效益。关键词：堤防工程；生态框挡土墙；方案比选；生态效益中图分类号：TU476.4；TV871 文献标志码：A 文章编号：1008-701X（2023）05-0091-04DOI：10.13641/ki.33-1162/tv.2023.05.017Application of Ecological Frame Retaining Wall in Embankment EngineeringCAI Jin（Liaoning Design Institute of Water Conservancy&Hydro-Electric Power Co，Ltd.，Shenyang 110000，Liaoning，China）Abstract：In embankment projects，common embankment types include homogeneous earth embankment，earth embankment combined with wave wall，earth embankment combined with masonry retaining wall，flood wall，etc.In the practical application process，there are problems such as poor ecological effect，poor environmental suitability，and great difficulty in land acquisition，which are difficult to fit the river management concept of“harmonious coexistence of human and nature”.As a relatively new type，the ecological frame retaining wall is relatively less used at present.Taking the newly built embankment project as an example，combined with the actual needs of the project construction，this paper makes a comprehensive comparison and selection of five types of embankments to be adopted.The results show that the ecological frame retaining wall has prominent advantages in the construction of ecological river courses，and has flood control，ecological，environmental and social benefits.Key words：embankment projects；ecological frame retaining wall；scheme selection；ecological benefits收稿日期：2023-02-27作者简介：蔡 晋（1988），男，工程师，大学本科，主要从事水利水电工程设计工作。email：0 引 言堤防工程是河道整治设计中十分常见的一种工程形式，社会主义现代化强国的目标对堤防工程设计工作提出更高要求，不能仅仅满足单一的防洪效益，要进一步提升堤防工程的生态效益、环境效益和社会效益。党的二十大对水利工作提出明确要求，为新时代水利事业发展指明了方向、提供了根本遵循。要深入贯彻落实二十大精神，坚定不移推动新阶段水利高质量发展，站在人与自然和谐共生的角度谋发展。因此，在保障堤防工程防洪达标的前提下，要对堤防工程的结构形式进一步优化，提升其生态效益，同时兼顾环境效益，打造更为宜居的临水区域，尽量降低工程建设带来的不利影响1。本文以河道新建堤防工程为例，对不同的堤防型式进行分析比选，确定生态框挡土墙的应用方案。第 5 期 总第 249 期2023 年 9 月浙 江 水 利 科 技Zhejiang HydrotechnicsNo.5 Total No.249Sept.2023