非饱和土边坡稳定性分析的研究

通过对非饱和度边坡稳定性进行有限元分析,对降雨过程中非饱和土的边坡参数进行了分析,提出了解决非饱和土稳定分析的新方法,为非饱和土边坡稳定分析提供了新的思路。     

影响降雨入渗边坡能力因子试验研究

降雨引起边坡失稳现象是自然界常有的灾害,而影响土质边坡稳定性的因素很多,降雨对边坡的入渗能力就是其中之一,入渗能力将直接导致边坡内部含水率的变化。文章通过模拟人工降雨试验研究,分析了土质、土体结构、饱和度、水温以及坡度对入渗能力的变化,这些因素的变化将直接影响边坡的稳定性,最后根据试验的结果得出结论,并阐述了试验过程中该注意的事项。     

考虑降雨入渗的非饱和边坡动力稳定性分析

针对目前边坡稳定性分析方法中把降雨入渗与地震作用隔开分析的特点,为了使稳定性分析方法更加接近于实际,考虑降雨非饱和边坡动力稳定性分析方法被提出。首先,将土质边坡简化为一维入渗模型,按非饱和土力学中的公式来定义基质吸力和饱和度的关系;其次,在动力分析方面,只考虑水平地震作用及其地震最不利工况,假设地震时土中的动土压力沿坡高分布呈倒三角形分布,采用拟静力法施加动力荷载;再次,利用ABAQUS软件进行仿真分析。从计算实例来看,动力作用下的边坡稳定性下降较大。     

甘肃某黄土路堑边坡降雨入渗稳定性分析

降雨对边坡的变形及稳定性的影响举足轻重。为了研究黄土边坡在降雨入渗条件下的变形及稳定性的变形规律。以甘肃某黄土路堑边坡为研究对象,采用岩土工程有限元软件Plaxis 3D V2020进行了数值模型分析。其结论表明:随着坡角角度的增大,坡体基质吸力逐渐减小,但减小幅度不明显;随着降雨速率的增大,坡顶顶部的饱和度逐渐增加;随着降雨时长的增加,坡体内含水量的饱和度逐渐由坡顶向坡体内发展,分布比较均匀。坡体内水的流速开始从坡体表面向坡体内流动。     

降雨入渗条件下抗滑桩加固边坡稳定性分析

采用有限差分软件FLAC~(3D)内置FISH语言编制相关程序,将边坡非饱和区渗透系数和基质吸力随饱和度的变化关系嵌入到数值计算中,实现了降雨入渗条件下边坡非饱和渗流过程的模拟,结合基于Fredlund双应力状态变量理论的强度折减法,进一步实现了非饱和边坡的稳定性分析。基于某典型抗滑桩加固边坡算例建立数值计算模型,研究了降雨入渗对边坡孔隙水压力分布及边坡稳定性的影响,并对降雨强度、基质吸力及桩顶约束形式对边坡稳定性的影响进行了参数分析。研究结果表明:降雨入渗条件下,随降雨历时增加,湿润锋线不断向坡体内部推进,基质吸力明显减小,边坡安全系数显著降低;边坡安全系数随降雨强度增大而减小,当降雨强度超过土体饱和渗透系数后,边坡安全系数随降雨强度变化不大,并趋于稳定;基质吸力对边坡稳定影响显著,考虑基质吸力时边坡安全系数明显提高;在桩顶设置预应力锚索可使桩身位移明显减小,边坡安全系数提高。     

不同饱和度边坡稳定性有限元分析

本文采用有限元分析软件ansys建立滑坡模型,分析了当降雨导致边坡不同饱和度时的位移场、剪力场和剪应变状况。同时,发现当边坡水体饱和度为100%时,边坡下部位移小于上部位移,很好地验证了实际情况。     

膨胀土开挖边坡吸力和饱和度的研究

为了研究非饱和膨胀土开挖边坡中吸力变化对边坡的影响及边坡体不同部位饱和度的变化规律,在湖北某高速公路的开挖边坡上埋设热传导探头和含水率探头进行观测。监测数据与自然边坡的监测结果表明开挖边坡的吸力变化幅度较大,对膨胀土开挖边坡的稳定产生不利的影响,边坡的不同位置的大气影响深度不同。野外获得的土-水特征曲线能真实反映吸力和饱和度的变化,它能为非饱和膨胀土中基质吸力引起的强度提供了相应的参数,大大简化计算,避免计算不同饱和度情况下的强度。从土-水特征曲线还能获知非饱和膨胀土的渗透参数,对工程具有一定的指导意义。     

基于三场耦合的膨胀土边坡浅层坍滑数值分析

为研究膨胀土边坡浅层坍滑的原因,利用有限差分软件FLAC^2D,借鉴已有多场耦合数值计算思路,通过二相流与热模块模拟了降雨条件下坡体内的非饱和渗流过程及膨胀土的吸湿膨胀;并依据膨胀土饱和度与温度及热膨胀系数的转换关系,利用FISH软件编制了程序调用两模块的信息,实时模拟了土的吸湿膨胀效应,实现了考虑地下水位和渗透系数变化、强度衰减三因素下的膨胀土坡渗流场-位移场-应力场的三场耦合。并基于此,建立了考虑和未考虑膨胀变形的数值模型,分别模拟了降雨条件下计及和未计吸湿膨胀的边坡非饱和渗流过程及其稳定性,对比分析同降雨强度但不同历时、是否计及吸湿膨胀边坡的渗流场及稳定性的差异,揭示膨胀土吸湿膨胀是引起边坡浅层坍滑的重要原因;据此进一步研究不同降雨强度、降雨历时下膨胀土边坡的稳定性,同时对比分析边坡渗流场和应力场的变化及其分布规律,得到不同降雨条件对边坡浅层坍滑的影响。     

边坡稳定性研究方法综述

综述了边坡稳定性近年来的研究进展,内容包括：边坡稳定性分析理论与方法的研究、边坡稳定性的实验研究、边坡稳定性数值方法的研究、边坡失稳机理的研究等方面,并对进一步研究提出了一些建议,以完善边坡稳定性理论和防护技术。     

公路高陡边坡稳定性模糊评判

在分析影响雅康路高陡边坡稳定性因素的基础上,确定了高陡边坡稳定性评价指标,运用模糊数学综合评判方法建立了高陡边坡稳定性评价的模糊层次分析模型,对边坡的稳定性进行了综合评判,并采用Matlab程序编制了高陡边坡稳定性快速分级系统,实现边坡稳定性判定的可视化。实例表明,模糊理论评价结果较真实的反映了边坡所处的稳定状态,评判程序简便可行,实现了高陡边坡稳定性的快速评判。     

非饱和土石混合料的初始吸力

土石混合材料广泛应用在土石坝、堤防、路基等工程中,而这些土工结构的边坡稳定性是工程上关注的问题。在非饱和土石混合料的边坡稳定分析时,需要知道边坡的负孔隙水压分布。现场直接测试吸力（气压为零时吸力是负孔隙水压的绝对值）成本高、精度有限。因此在研究土石混合料的初始吸力特性基础上,估算初始吸力分布不失一种可行方法。本文对不同初始物理状态下土石混合材的击实试样进行初始吸力测试,分析了土石混合料的物理状态与初始吸力的关系。试验结果表明：土样的饱和度比含水率与初始吸力有更显著的关系;在饱和度相同的情况下,土样的干密度较大的土样有较大的初始吸力;土样的初始吸力随着净压力的增大而减小;在干密度、饱和度相近的情况下,土石比越大初始吸力越大;相同的击实能量下,土石比大的试样干密度小。     

磷石膏尾矿坝渗流场与稳定性分析

针对大峪口磷石膏尾矿坝的实际情况,设定多种运行工况。运用饱和-非饱和渗流理论,分析磷石膏尾矿坝在各种工况下的渗流场。渗流场分析结果表明,干滩长度变化以及排渗垫层的淤堵程度对浸润线的影响十分明显,干滩长度越长,坝体浸润线越低;排渗垫层淤堵越重,浸润线越高。在渗流场分析的基础上,运用饱和-非饱和边坡稳定性分析方法,对坝体进行稳定性分析,得出不同工况下坝坡的安全系数。坝坡稳定性分析结果表明,在当前实际运行坝高180m时,最小安全系数为2.27,坝体是稳定的。不同工况下的安全系数均满足技术规程的规定。     

非饱和膨胀土总强度指标随饱和度变化规律

建立在有效应力基础上的非饱和土强度理论公式参数测试复杂、不便于工程应用,而包含吸附强度的总强度指标也能反映非饱和土的强度特性且易于获取。为此,以土水特征曲线为理论依据,采用抽气饱和、风干脱水法控制试样的饱和状态,用常规直剪仪对不同状态下的宁明膨胀土进行固结快剪试验,得到其总强度指标随含水量、饱和度的增大而衰减的变化规律。其中,黏聚力、内摩擦角的对数和含水量之间以及内摩擦角与饱和度之间成线性关系;黏聚力随饱和度的变化可用二次抛物线描述。对该规律的普遍性还用廖世文、卢肇钧同类试验结果的分析来加以检验。此外,针对膨胀土路堑边坡滑坍的特点,对如何将非饱和膨胀土总强度指标用于边坡稳定性分析进行探讨,研究结果可为工程应用提供参考。     

Individual landslide hazard assessment of natural valleys and slopes based on geotechnical investigation and analysis

Slope failures caused by rainfall on weathered granite are common occurrences in many parts of the world and it is more severe in Japan where there are a significant number of slopes susceptible to failure. At present, about 31,987 natural, and valley slopes are found to be susceptible to landslide disasters in Hiroshima Prefecture, the highest number of any prefecture in Japan. In Hiroshima Prefecture, the prefectural land is divided into 350 units of 5 km², and the hazard of each unit was assessed based on the rainfall data and past records of failures. However, the existing hazard assessment system was found not to be adequate of making better predictions of individual failures in the region, and moreover the system was developed without carrying out any reliable slope stability analyses. In this study, an attempt has been made to understand the mechanism of individual slope failure through seepage analyses and stability analyses. A series of laboratory model tests were conducted to develop the relationships among volumetric water content, degree of saturation, suction, and coefficient of hydraulic conductivity under unsaturated conditions. Field investigation and laboratory tests were conducted based on the four valleys which were identified as potentially hazardous zones in Higashi-Hiroshima city in Hiroshima Prefecture. Graphical relationships were developed among the volumetric water content, suction, rainfall intensity, coefficient of hydraulic conductivity, and degree of saturation for Masado soils. Based on the relationships developed, suction was calculated along the soil profile of natural valleys with the lapse of time. Thus, shear strength parameters were determined based on the degree of saturation calculated from the data of volumetric water contents. The stability analyses revealed that the factor of safety gradually decreases with the formation of High Moisture Content Belt (HMCB) and drastically reduces with the formation of the water table. The susceptibility of failure for each of the four valleys is given based on the hazard assessment system, and is compared and discussed.     

湿陷性黄土高贴坡变形模式和稳定性分析

采用原状黄土与重塑黄土联合制作模型,针对湿陷性黄土高贴坡在天然含水量及饱和状态时的稳定性和变形模式开展离心试验研究。结果表明：湿陷性黄土高贴坡在天然含水量状态下稳定性较好,贴坡体固结变形是高贴坡变形的主导因素,高贴坡工后变形量及变形速率前期较大,后期较小,且贴坡体厚度越大,工后沉降也越大,变形稳定所需的时间也越长,贴坡体厚度与工后沉降量呈现线性关系;当土体饱和时,贴坡体固结及黄土湿陷共同导致高贴坡沉降变形,若沉降变形过大,坡体可能沿水分浸入时形成的软弱带开裂破坏;湿陷性黄土层的强度决定湿陷性黄土高贴坡的稳定性,坡体破坏时滑裂面将通过湿陷性土层,其位置取决于湿陷性黄土层与其相邻土层的强度差异。当强度差异较大以致湿陷性黄土层与相邻土层的接触面形成软弱夹层时,则接触面必为滑裂面的一部分,且强度相对较小的接触面首先破坏,滑裂面上部土层表现出比较典型的平移滑动模式;反之,滑裂面近似圆弧,且与接触面之间存在一定厚度的过渡层。     

基于转动–平动组合破坏机构的含软弱夹层土坡降雨入渗稳定上限分析

软弱夹层、降雨等因素对边坡的整体稳定性有着很大的影响。软弱夹层会使得边坡的破坏形式发生改变,从而降低其稳定性;而降雨不但会使得边坡的稳定性变差,甚至有可能使边坡内形成更加软弱的夹层。但是目前尚未有一个简单合理的方法来分析这种类型边坡的稳定性。基于转动–平动组合破坏机构,提出了一种用于含软弱夹层边坡降雨入渗稳定性极限分析上限法。采用非饱和非稳定渗流分析计算得到的浸润线位置结合降雨后的土体强度及组合破坏机构分析含软弱夹层边坡降雨入渗的稳定性,通过与弹塑性有限元数值模拟结果进行对比,验证了本文方法的有效性。分析表明,组合破坏机构能够很好的用于含软弱夹层边坡的稳定性分析并为实际工程提供一个简单有效的设计方法。     

基于能量原理的边坡稳定概率计算

将边坡整体看成一个系统,然后从系统稳定能量原理出发,采用系统干扰能量方法作为建立边坡结构稳定可靠状态方程的准则,并给出了干扰能量的有限元计算方法。分析了边坡能量状态方程与岩土体随机参数精确的解析关系难于确定的原因,提出了采用响应面方法在验算点附近近似重构边坡干扰能量函数解析式的过程和方法。利用可靠指标的空间定义,在近似重构函数验算点求解中,引入梯度下降法,并建立验算点的梯度下降计算方法。该法无须对极限状态方程进行线性化处理,避免了由此带来的误差,提高了求解速度和精确度。最后利用能量干扰方法分析了一个土质边坡工程实例和一个岩质边坡实例在没有处理情况下的稳定可靠性,为工程的加固和处理提供了参考。     

三峡永久船闸高陡边坡整体稳定性的多因素综合评价

三峡永久船闸高陡边坡工程是1个开放的复杂巨系统,对其整体稳定性的评价需要综合考虑地质资料、数值分析计算成果以及监测数据等多源信息,基于多因素优化融合的思想,采用定性与定量综合集成的方法。基于系统工程的观点,借助可拓学理论,依据菱形思维模式和物元的可拓性,建立了三峡永久船闸高陡边坡工程整体稳定性的多指标分层次综合评价体系。采用物元的概念将研究对象、评价指标和量值结合为一体,应用物元变换建立整体稳定性评价的物元模型,从而实现对三峡永久船闸高陡边坡整体稳定性的质与量的综合描述,并结合其随时间的变化趋势,可以完成对高陡边坡整体稳定性的三维动态评估。另外应用优化理论,进行了评价指标的主、客观组合赋权。经计算得出边坡整体稳定性属1级,特征值为1.86,介于优与良之间。同时,所述方法亦可应用于大坝健康性态整体评价、岩体质量评估、大坝老化评估等其他领域。     

Soil-water characteristics of Gaomiaozi bentonite by vapour equilibrium technique简

Soil-water characteristics of Gaomiaozi (GMZ) Ca-bentonite at high suctions (3–287 MPa) are measured by vapour equilibrium technique. The soil-water retention curve (SWRC) of samples with the same initial compaction states is obtained in drying and wetting process. At high suctions, the hysteresis behaviour is not obvious in relationship between water content and suction, while the opposite holds between degree of saturation and suction. The suction variation can change its water retention behaviour and void ratio. Moreover, changes of void ratio can bring about changes in degree of saturation. Therefore, the total change in degree of saturation includes changes caused by suction and that by void ratio. In the space of degree of saturation and suction, the SWRC at constant void ratio shifts to the direction of higher suctions with decreasing void ratio. However, the relationship between water content and suction is less affected by changes of void ratio. The degree of saturation decreases approximately linearly with increasing void ratio at a constant suction. Moreover, the slope of the line decreases with increasing suction and they show an approximately linear relationship in semi-logarithmical scale. From this linear relationship, the variation of degree of saturation caused by the change in void ratio can be obtained. Correspondingly, SWRC at a constant void ratio can be determined from SWRC at different void ratios.     

基于灰色关联分析的神经网络方法在边坡稳定分析中的应用

采用灰色关联度对影响边坡稳定性的各因素进行分析,将得到的主要因素作为BP网络的输人参数对边坡稳定性进行预测,并用L-M方法对BP网络进行改进,通过与传统的分析方法比较,证明该方法能够满足工程要求,方便可行.