增湿条件下黄土陡坡变形特性及稳定性分析

降雨入渗诱发的黄土边坡病害屡见报道,黄土遇水软化以及近坡表非饱和区基质吸力降低是边坡失稳的主要原因。本文采用有限差分数值计算软件,通过软件内置语言编制相关计算程序,考虑降雨过程中非饱和区基质吸力、非饱和渗透系数以及土体强度参数的变化情况,并采用自定义非饱和土强度折减法对降雨过程中黄土陡坡稳定性进行评价。研究结果表明:降雨入渗对非饱和黄土陡坡的稳定性影响很大,随降雨历时增加,湿润锋线不断向坡体内部推进,非饱和区基质吸力减小,边坡安全系数降低;边坡最大水平位移出现在坡脚处,潜在滑动面呈现出浅层滑动趋势。     

降雨条件下膨胀土基坑边坡稳定性分析

应用非饱和土一维降雨入渗模型模拟膨胀土基坑边坡在降雨入渗条件下的水分运移规律。通过试验研究了合肥膨胀土抗剪强度随含水量变化的关系。在此基础上,研究了考虑降雨入渗影响的膨胀土基坑边坡稳定性问题。研究表明,随降雨历时的增加边坡的安全系数逐渐变小,边坡最危险滑动面有向浅层发展的趋势。对于膨胀土边坡的浅层滑动面,采用折线滑动面比圆弧滑动面更接近于实际情况。     

南江红层地区缓倾角浅层土质滑坡降雨入渗深度与

2011年“9.16”特大暴雨诱发四川省南江县发生数以千计的缓倾角浅层土质滑坡,该类典型滑坡具有滑体厚度集中在1～5 m区域,且总是沿呈“光面”的基覆界面顺层滑动的特殊性。通过设计室内降雨入渗试验、建立G-A入渗模型及考虑大气对土坡的影响计算得大气影响深度,分析滑坡降雨入渗深度,研究滑体厚度分布成因;并根据非饱和土强度理论分析天然状态下及降雨条件下浸润峰分别位于土层中与基覆界面时的斜坡稳定性,研究滑坡沿基覆界面滑动成因。结果表明：南江县红黏土渗透性极低,短时间的强降雨下降雨入渗深度十分有限,一般仅入渗50 cm左右。研究区的大气影响深度为5.37 m,在该深度范围内,雨水易入渗,但随着深度的增加,土体风化程度逐渐减弱,土体孔隙比、渗透性逐渐降低,入渗逐渐困难,直至下覆基岩,降雨过程中雨水入渗深度是导致缓倾角浅层土质滑坡厚度主要集中在1～5 m的原因。在降雨条件下,当浸润峰深度小于土层厚度,潜在滑面位于浸润峰处时,斜坡保持稳定,当浸润峰深度等于土层厚度,潜在滑面位于基覆界面时,界面滞水,水位上升,孔压产生,同时界面岩土体发生软化和润滑作用,界面效应是导致滑坡沿基覆界面这一“光面”顺层滑动的主要原因。     

南江红层地区缓倾角浅层土质滑坡降雨入渗深度与成因机理研究

2011年“9.16”特大暴雨诱发四川省南江县发生数以千计的缓倾角浅层土质滑坡,该类典型滑坡具有滑体厚度集中在1~5 m区域,且总是沿呈“光面”的基覆界面顺层滑动的特殊性。通过设计室内降雨入渗试验、建立G-A入渗模型及考虑大气对土坡的影响计算得大气影响深度,分析滑坡降雨入渗深度,研究滑体厚度分布成因;并根据非饱和土强度理论分析天然状态下及降雨条件下浸润峰分别位于土层中与基覆界面时的斜坡稳定性,研究滑坡沿基覆界面滑动成因。结果表明:南江县红黏土渗透性极低,短时间的强降雨下降雨入渗深度十分有限,一般仅入渗50 cm左右。研究区的大气影响深度为5.37 m,在该深度范围内,雨水易入渗,但随着深度的增加,土体风化程度逐渐减弱,土体孔隙比、渗透性逐渐降低,入渗逐渐困难,直至下覆基岩,降雨过程中雨水入渗深度是导致缓倾角浅层土质滑坡厚度主要集中在1~5 m的原因。在降雨条件下,当浸润峰深度小于土层厚度,潜在滑面位于浸润峰处时,斜坡保持稳定,当浸润峰深度等于土层厚度,潜在滑面位于基覆界面时,界面滞水,水位上升,孔压产生,同时界面岩土体发生软化和润滑作用,界面效应是导致滑坡沿基覆界面这一“光面”顺层滑动的主要原因。     

红砂岩力学性能对路基长期稳定性影响的研究

通过红砂岩的抗剪强度试验、CBR强度试验、渗透试验等室内试验分析了红砂岩填料的工程性质对压实度、水、级配等因素的反应敏感程度，进而研究了红砂岩填料的长期强度衰减对路基长期稳定性的影响。     

降雨强度对边坡稳定性影响的数值模拟研究

影响边坡稳定性的因素很多,利用数值模拟分析方法研究了降雨历时、降雨强度对边坡稳定性的影响.模拟结果表明,在相同坡角、相同降雨时间时,降雨强度越大,安全系数下降越快,土中孔隙水压力变化越快,土体位移变化越大,边坡稳定性降低越快;降雨强度大的边坡滑动要先于降雨强度小的边坡,降雨强度越大土体越先达到稳定状态,降雨强度大的边坡的入渗深度总是大于降雨强度小的边坡的入渗深度,降雨强度大的边坡安全系数始终低于降雨强度小的边坡的安全系数.     

黄石粉作为一种路基填料的试验及应用研究

研究产于广东清远地区的黄石粉作为路基填料的可行性及其路用性能。通过室内试验,确定黄石粉的工程分类和物理力学参数;通过铺筑路基试验段,获取一系列施工参数,并总结路基填筑的质量控制措施。研究结果表明:黄石粉为砂类土,可通过调整细粒组的含量优化黄石粉的级配;级配良好的黄石粉适合作为路基填料,同等施工条件下其压实度、CBR强度等指标优于普通路基填料;黄石粉路基兼具填砂和填土路基的优点,推广使用。     

斜坡地基上高填方加筋路堤变形应力特征研究

主要以西南地区某高速公路高填方红层填筑路基为研究对象,通过对填料进行击实试验、拉拔试验和静力三轴试验,对填料的基本物理力学性能进行研究,获取填料力学参数并采取合理的本构关系,采用FLAC3D模拟路基在加筋与未加筋状态下变形、应力特征。结果表明:加筋有效抑制了路基的竖向位移、水平位移,控制了路面差异沉降值;减小了土体水平应力、垂直应力,使土体抵抗变形和拉裂的能力得到增强;提高了滑坡的稳定性系数,增强了路基的稳定性。     

基于N法的冲洪积体路基填料剪切面细观结构特性研究

为研究不同级配条件下冲洪积体填料的力学和结构特性,以陕西洛南冲洪积体填料为对象,基于最大密实度理论中的N法设计了五种不同路基的填料级配,并进行大型直剪试验,分析级配对抗剪强度的影响;应用高清数码相机采集不同级配的试件剪切面图像,利用图像处理软件从细观尺度对填料剪切面细观结构特征进行分析;从宏、细观相结合的角度分析了级配对其力学特性的影响。结果表明:当形状系数n为0.55时,冲洪积体填料抗剪强度最高;剪切面上填料的孔隙形态以扁圆形为主,近等轴状次之,长条状最少;块石形态则从扁圆向近等轴形发展;剪切面孔隙面积百分含量、块石破碎率和块石轮廓分维数随着n的增大先减小后增大,在n=0.55时达到极值。     

探究降雨条件下路基边坡渗流情况

结合岩土饱和—非饱和渗流理论,并采用有限元软件,模拟分析了不同降雨条件下路基边坡的孔隙水压力变化、渗流场和含水率的分布情况,结果表明:当降雨强于饱和渗透系数时,随时间的增加入渗深度逐渐向下推移,而推移深度也会不断加大;当降雨强度小于土壤入渗能力时,入渗速度慢;裂缝的存在对降雨入渗过程中孔隙水压力和含水率分布有很大的影响。     

降雨条件下边坡稳定性有限元分析

先以渗流-应力耦合分析求出,降雨入渗条件下边坡的应力、位移、孔隙水压力等情况;再以重度增大法为依据,结合非饱和土强度理论,求出边坡破坏时的极限荷载因子.结果表明,降雨人渗情况下,由于孔隙水压力的改变,边坡极限荷载因子显著减小,稳定性显著降低;随降雨强度或持续时间的增大,稳定性降低.     

降雨特性对土质边坡失稳的影响

 通过降雨诱发土质边坡失稳的模型试验及已有研究成果来探讨降雨特性对边坡失稳的影响,并以此来选取出合适的雨量预警参数。研究结果表明：高强度降雨较易使边坡产生流滑破坏且冲蚀现象较为明显;而低雨强长历时的降雨较易使边坡深层土体的孔隙水压力增加,因此较易产生滑动型破坏且滑坡体的规模也较大;此外,降雨型滑坡存在“门槛累积雨量”。该研究成果揭示了降雨入渗对边坡稳定性的作用机制,并以此建议采用降雨强度与累积雨量作为雨量预警基准所需的参数,其中降雨强度参数可用时雨量表示,时雨量可用以衡量流滑型滑坡和泥石流灾害,而累积雨量则有助于评估滑动型滑坡的灾害。     

降雨触发不同级配堆积体滑坡模型试验研究

深入研究降雨条件下堆积体坡失稳规律对滑坡预测预报和防灾减灾具有重要的理论意义和工程实用价值。开发研制了降雨滑坡室内模型试验系统,对3种配制的堆积体土样进行了模型试验。研究了降雨条件下堆积体土坡的渗流、变形、破坏和颗粒运移的规律,探讨颗粒级配对堆积体土坡稳定性的影响。结果表明:坡内土体体积含水率、孔隙水压力和吸力随降雨历程响应明确;湿润锋到达后体积含水率和孔隙水压力持续增加而吸力持续减小,达到峰值后稳定;降雨停止后体积含水率和孔隙水压力立即降低而吸力逐渐增大。坡体破坏瞬时土体位移有一个加速过程。颗粒级配(含石量)对土坡破坏模式具有显著的影响;堆积体含石量为13%,19%,41%的土坡破坏模式分别为多级后退式破坏、冲蚀引起的局部浅层滑动破坏和块状滑动破坏;含石量越小,滑裂面越明显;含石量对细颗粒流失也有影响,含石量越大细颗粒流失越显著,坡脚细颗粒含量越大。     

降雨对隧道浅埋段施工力学效应影响研究

降雨入渗对隧道浅埋段洞室稳定性有着重要影响。文章依托京沪高速济南连接段老虎山隧道,首先采用数值模拟方法分析了降雨条件下隧道洞口浅埋段渗流场演化规律;在此基础上,通过流固耦合数值模型对不同降雨入渗时间下双侧壁导坑法施工过程中围岩应力、支护结构受力变形特征进行研究,得出以下结论：降雨对洞口40m范围隧道影响较大,入渗形成的地下水位线贯穿隧道洞身,其中土石交界处孔隙水压力值较大;降雨入渗使得围岩应力、支护结构变形增大,支护结构压应力增大、但拉应力减小;其中降雨结束时影响最大,降雨结束20d左右影响基本消除。     

拓宽黄土路基湿化破坏机制模型试验研究

 为研究拓宽黄土路基浸水湿化破坏机制与模式,在土工离心机上设计并安装位移量测系统,以西安—潼关高速公路拓宽工程为研究载体,建立与实际应力相符的离心试验模型;针对浸水湿化后黄土拓宽路基的沉降变形规律和破坏形式进行研究,基于试验结果开展高填方黄土路堤破坏机制的讨论。研究结果表明,拓宽路基坡脚处高含水量对拓宽黄土路基稳定性影响极为显著,在地下水位较浅处的地带,强降雨天气或地下水位骤升所引起的拓宽路基荷载下黄土地基的局部失稳会极大威胁上部拓宽路基的安全,浸水破坏滑裂面的形成是一个渐进破坏过程。由于地基局部湿软,抗剪强度降低,地基的起始剪切破坏发生于老路坡脚处,一旦产生过大的变形量将会引起整个路基自上而下的滑移。地基破坏时的滑动面近似为圆弧状,建议采用裂隙圆弧法对拓宽荷载下地基进行稳定性评价。试验结果还表明,新老路基拼接带土体中的加筋材料起到裹附作用,可增强路基的板结效果,形成有效的土拱效应,这样就充分利用路堤填料本身的刚度,调整地基的沉降变形。     

降雨入渗对故宫城墙稳定性的影响

故宫城墙是由内芯土和外包砖砌体组成,是具有代表性的中国古城墙。降雨入渗是影响城墙稳定性,导致城墙外包砌体开裂和失稳坍塌的直接原因。为研究降雨入渗对城墙稳定性的影响,以故宫城墙为研究对象,采用ABAQUS软件建立其非线性有限元分析模型;通过考虑墙体材料的渗透系数、吸湿曲线和初始孔隙率,模拟8种不同降雨历时和降雨强度工况,对城墙外包砌体的位移、应力和应变沿路径的变化曲线进行对比分析;利用位移量判断滑动面的位置和趋势,采用强度折减法得到城墙的最小安全系数,从而分析城墙的力学性能和稳定性,为故宫城墙的安全评估和保护修缮提供依据。分析结果表明：降雨作用下,故宫城墙外包砌体两侧外边缘沿高度中部4~8m处、两侧底部0~1m处和顶部沿轴向左右偏离1.5~2.5m处的塑性应变和位移值较大,属于危险区域,应予以加固;降雨强度相同时,城墙水平位移随降雨时间的增长而增大;降雨历时相同时,城墙水平位移随降雨强度的增大而增大;相同降雨量下,短时强降雨容易因为排水不畅而导致内芯土吸水膨胀变形增大,从而造成城墙失稳破坏,城墙的安全系数更低。     

浅谈高速公路路基压实度的控制

介绍了影响路基压实度的因素有压实功、碾压工艺及方法、下承层强度、路基土含水量等。阐述了合理选择填土含水量改善压实度的方法。指出在高等级公路路基施工中，要特别控制含水量，以达到压实度符合设计要求的目的。     

强降雨条件下浙江武义平头村山体高边坡稳定性分析

 基于饱和–非饱和渗流理论,综合考虑降雨入渗引起土体重量增加、渗透力增大以及抗剪强度降低等因素的影响,建立降雨条件下边坡稳定性分析有限元数值模拟模型,并开发出相应的计算程序USLOPE-FEM。以浙江武义平头村山体高边坡为例,研究强降雨入渗条件下边坡的瞬态渗流场与稳定性,根据获得任意时刻各节点的压力水头、应力和位移等,并分析强降雨中边坡的稳定性。研究结果表明,未降雨时,该边坡基本处于稳定状态;连续强降雨24 h,坡体浅层含水量显著增加,表层出现饱和区且零压面逐渐向内部推移,从而诱发局部滑塌,与实际发生的局部滑塌部位一致,由此验证了有限元分析模型和计算程序的可靠性。上述研究结果为强降雨条件下边坡稳定性分析与安全性评价提供了一般的技术思路和参考经验,也为该边坡的失稳预警与滑坡防治准备了必要的基础资料。