考虑基质吸力下的黄土边坡稳定性研究

降雨入渗使得非饱和黄土含水量增加,基质吸力降低,进而导致边坡稳定性下降。选取某铁路沿线黄土边坡为研究对象,进行了非饱和黄土的基质吸力试验。结果表明,在0~260kPa低吸力范围内,原状黄土土水特征曲线呈指数形式。进而,通过控制基质吸力的三轴试验,测定了非饱和黄土的抗剪强度,结果表明,黄土由饱和至非饱和状态转变时内摩擦角增大,非饱和黄土莫尔库伦破坏包面是一个上翘曲面。在此基础上,运用GeoStud io进行了降雨数值模拟和边坡稳定性分析,结果表明,随着降雨强度的增加和降雨持时的延长,边坡表层孔隙水压力逐渐增加,对应基质吸力持续减小,水头等值线在坡顶和坡脚最为密集;降雨强度越大,持时越长,越不利于边坡稳定。     

降雨入渗对边坡稳定性的影响研究

降雨入渗直接影响着边坡岩土体中渗流场的分布,持续的降雨一方面使边坡浸润线逐渐抬升,边坡体非饱和区的含水量逐步增大,内聚力降低,孔隙水压力增大,降低边坡岩土体的抗剪强度;另一方面,边坡岩土体中饱水厚度逐渐增加,一定程度上增加了边坡的下滑力,进一步诱发边坡的变形与滑移。因此,通过建立不同降雨强度下边坡岩土体渗流场有限元模型,定量分析降雨强度对边坡稳定性影响,并结合模拟渗流场中孔隙水压力等值线图,用改进极限平衡法对不同降雨强度下边坡进行稳定性分析。     

环境因素作用下既有线铁路边坡失稳分析及治理技术

应用GEO软件通过数值模拟方法研究地下水、降雨以及地震等环境因素对边坡稳定性的影响,结果表明:当地下水位在滑移面以下时,孔隙水压力和渗透力对边坡稳定性的影响较小,反之则影响较大;随着降雨强度的增加,边坡水平及竖向有效应力呈减小趋势,降雨强度、降雨持续时间的增加导致边坡稳定性降低;当降雨强度小于土壤的入渗能力,降雨完全入渗时,边坡的稳定安全系数主要受降雨强度的影响;地震作用下产生的超孔隙水压力引起边坡的有效应力明显减少,在地下水位较高时减少幅度可达到50%。基于模拟分析结果,针对路基边坡失稳多发的问题,对边坡治理技术及其适用性进行了系统总结分析。     

堆积层边坡人工降雨致滑的原位监测试验研究

降雨可引起堆积层边坡失稳。为了研究降雨入渗诱发堆积层滑坡的失稳机理以及边坡性状随时间变化的特性,选取贵州晴隆一个典型堆积层边坡进行人工降雨模拟试验和原位综合监测。结果表明:堆积层边坡在降雨入渗影响下多发浅层松弛型破坏,滑动变形区为坡面以下0~4 m之内,变形量以坡面最大,从坡面到坡体深部逐渐减小;在实施人工降雨2 h,平均入渗率为86%之后,入渗率由于地表径流的增加而随时间逐渐减少,一段时间(6 h)之后,入渗率降到一个相对稳定值(50%);降雨入渗造成土体中孔隙水压力增加,致使边坡土体的抗剪强度由于有效应力的减少及土体吸水软化而降低,降雨入渗的这一双重效应是降雨诱发堆积层边坡失稳的主要原因之一。     

降雨入渗条件下非饱和土边坡稳定性数值分析

应用有限差分软件 FLAC2D中两相流分析模块建立了非饱和土边坡的数值模型,并进行了考虑降雨入渗影响的渗流场及稳定性分析。结果表明：降雨强度较大的情况下,雨水入渗主要引起边坡表层的饱和度增加;而降雨强度较小时,雨水更容易入渗到边坡的内部;降雨持时相同时,边坡的剪应变增量随着降雨强度的增大而增大;强降雨条件下,边坡的位移较大,其中边坡水平向位移随着高程的减小而增大,而竖直向位移随着高程的减小而减小;随着降雨持时的增加,边坡的位移不断增大,安全系数不断减小。     

降雨入渗对滑坡渗流场和稳定性的影响分析

研究目的:以鹰厦铁路K290处滑坡为例,运用饱和-非饱和渗流有限元法模拟在降雨及地下水位变化条件下,饱和-非饱和土坡暂态渗流场的变化情况,探讨在降雨入渗条件下坡体孔隙水压力及基质吸力的变化规律,分析降雨强度、降雨持续时间等参数对滑坡稳定性及安全系数的影响.从微观和基质吸力的角度评价滑坡防治效果,为维护线路的安全运营提供参考.研究结论:降雨入渗及地下水位变化使得坡体内孔隙水压力发生急剧变化,并且各区域呈现不同的变化规律;降雨初期,孔隙水压力变化最明显;滑带土各区域基质吸力因降雨及水位变化而呈现不同的变化规律,降雨后期滑带土基质吸力基本丧失,对坡体的稳定和安全不利;水位变化、降雨强度、降雨持续时间对坡体的稳定性均有较大的影响,其中受降雨强度和水位变化的综合影响最显著,在强降雨和地下水位升降时,坡体稳定系数急剧降低.     

降雨入渗对路堤边坡稳定性研究

降雨是边坡浅层破坏主要因素.在模拟降雨入渗对边坡的稳定性时,通常没有考虑入渗-产流和流体-固体的耦合过程,只是通过施加流量边界或零水头边界,求得暂态孔隙水压力的分布,采用非饱和土极限平衡理论计算边坡稳定性.实际上,降雨入渗过程是地表径流-地下渗流和流体-固体的固结过程.建立了在降雨情况下地表径流-地下渗流和非饱和土渗透固结方程,通过数值模拟对边坡在降雨下的稳定性进行了分析,并通过算例论证了在降雨情况下路堤边坡破坏情况.     

降雨条件下浅层边坡稳定性分析

分析边坡土体强度参数在降雨条件下的衰减规律,并在此基础上研究降雨对浅层边坡稳定性的影响。研究结果表明:土体黏聚力随含水量增大的变化规律接近指数减小,土体内摩擦角随含水量增大的变化规律接近线性减小;降雨持时不变的条件下,边坡安全系数随降雨强度的增大而呈非线性减小;降雨强度不变的条件下,边坡安全系数随降雨持时的增大而接近线性减小。     

考虑降雨影响的框锚支护结构稳定性动态分析

研究目的:现有的框架预应力锚杆柔性支护结构(简称"框锚支护结构")的整体稳定性分析方法均未考虑降雨入渗的影响。为探索降雨入渗对框架预应力锚杆柔性支护结构稳定性的影响规律,基于Geo Studio软件,采用Van Genuchten模型对非饱和黄土的土-水特征曲线和渗透系数特征曲线进行拟合,进而对降雨条件下非饱和黄土边坡内部渗流场进行模拟,采用非饱和土强度理论确定黄土的强度,提出一种土体含水率变化时摩擦型灌浆锚杆极限抗拔承载力的计算方法,对降雨入渗条件下的框架预应力锚杆柔性支护结构的整体稳定性进行动态分析。研究结论:(1)锚杆锚土摩阻力和极限抗拔承载力随着土体含水率增大迅速降低;(2)降雨持时超过12 h后,雨水入渗对锚杆承载力的影响比较明显;(3)不考虑和考虑含水率变化对锚土摩阻力的影响,边坡安全系数变化差异较大;(4)降雨入渗对框架预应力锚杆柔性支护结构的整体稳定性影响不容忽视,分析时应考虑含水率变化对锚杆极限抗拔承载力的影响;(5)本研究成果能为非饱和黄土地区框架预应力锚杆柔性支护结构考虑降雨影响的设计和施工提供指导。     

黄土及其边坡稳定的一些探讨

研究目的:通过观察黄土的一些自然特征,探讨水对黄土的作用方式,分析黄土边坡坡度与水之间的作用关系,以便工程边坡设计时充分考虑水对边坡稳定的作用,安全合理地确定边坡坡率和防护措施。研究结论:黄土的结构强度和抗剪强度对水极其敏感,抗剪强度中粘聚力随含水量的增加而迅速降低;边坡稳定取决于能否形成坡面浸润带,浸润带的强度随含水量的增加而迅速减小;高角度针状孔隙的存在是黄土直立性的本质所在;稳定的自然黄土边坡和窑洞边坡是物竞天择的科学选择,值得我们借鉴。     

不同降雨模式下土质路基边坡渗流场研究

研究目的:降雨是路基边坡失稳最主要的影响因素,其中降雨模式是主要的影响参数之一。本文基于二维饱和-非饱和渗流理论,利用数值计算的方法对后峰型、均布型、中峰型和前峰型4种降雨模式下路基边坡渗流场的变化规律进行研究。研究结论:(1)降雨强度和降雨持时对路肩处最大孔隙水压力umax和最大饱和深度Hsmax均影响显著;(2)渗透系数ks对Hsmax的影响存在一个敏感区,在敏感区之内,增加ks才能有效减小Hsmax和路基表层孔隙水压力,ks太小或太大均对路基稳定性不利;(3)中峰型和前峰型降雨模式下,路基边坡稳定性最不利时段受渗透系数影响显著,ks在敏感区之内和敏感区域之外较小一侧时,此时间段起点不受渗透系数影响,只与降雨模式有关,此时间段终点随ks的增大而提前;(4)后峰型降雨模式下路基边坡的稳定性最差,前峰型降雨模式下路基边坡的稳定性最好;(5)本文研究成果可为路基边坡防护与加固方案设计提供依据。     

基于改进极限平衡法的非饱和边坡稳定分析

研究目的:极限平衡法是非饱和土边坡稳定分析最为常见的方法之一,但由于降雨入渗时边坡的渗流场是瞬态的,这导致很多工程在使用极限平衡法进行边坡稳定分析时常常使用了错误的有效应力及剪切强度。本文以合福铁路古田北站的非饱和土边坡为研究对象,在改进极限平衡法、室内试验及数值模拟的基础上进行降雨入渗对非饱和土边坡稳定性的影响规律研究。研究结论:(1)降雨量、降雨频率、降雨时间与非饱和土边坡的瞬态渗流场、有效应力场及边坡稳定安全系数密切相关;(2)通过计算确定古田北站非饱和土边坡失稳发生在5月份,这与边坡实际失稳的时间吻合;计算确定的边坡滑移位置与边坡实际滑移位置也相同;(3)数值分析结果表明,采用改进的极限平衡法来预测非饱和土边坡的稳定性是有效的,可以作为施工方案的依据。     

黄土地区管道沿线填土边坡滑坡发生机理和防治对策

应用数值模拟方法,对黄土地区管道沿线填土边坡滑坡病害的发生机理进行研究。主要包括3种工况：自然斜坡的初始应力场回归、填土在自重作用下的固结沉降及降雨对坡体变形的影响。结果表明：填土在自重作用下产生固结沉降以及向临空面方向的卸荷变形,在此应力重分布过程中,填土坡面以及坡体上部产生大量张拉破坏单元;降雨是填土边坡变形破坏的主要诱因,一方面增加了填土坡体的容重,另一方面,沿张拉裂缝下渗的雨水软化了填土与原自然坡面的接触带,导致了填土高边坡的滑动失稳。在稳定性评价的基础上,根据管道所处边坡部位的特殊性,采用锚管构架、锚索地梁以及反向坡排水等工程措施对工点病害进行治理。计算结果和现场监测资料表明,治理后的坡体变形得到了有效控制。     

红层软岩边坡稳定性影响因素分析北大核心

通过对西南地区四川、重庆、云南等地80多个红层软岩边坡野外调查资料的统计分析,建立了红层软岩边坡模型。选取坡高、岩体块度、弹性模量和泊松比为边坡稳定性影响因素,利用离散元程序进行数值分析,通过对比边坡坡脚位移量来分析各因素的影响程度。结果显示:各影响因素对边坡稳定性的影响程度由高到低分别为泊松比、弹性模量、坡高和岩体块度;随着坡率的增加弹性模量的影响权重接近泊松比。数值模拟结果与野外调查结果基本一致,验证了采用数值模拟计算方法分析边坡稳定性影响因素的可行性。     

红层软岩边坡稳定性影响因素分析

通过对西南地区四川、重庆、云南等地80多个红层软岩边坡野外调查资料的统计分析,建立了红层软岩边坡模型。选取坡高、岩体块度、弹性模量和泊松比为边坡稳定性影响因素,利用离散元程序进行数值分析,通过对比边坡坡脚位移量来分析各因素的影响程度。结果显示:各影响因素对边坡稳定性的影响程度由高到低分别为泊松比、弹性模量、坡高和岩体块度;随着坡率的增加弹性模量的影响权重接近泊松比。数值模拟结果与野外调查结果基本一致,验证了采用数值模拟计算方法分析边坡稳定性影响因素的可行性。     

降雨入渗对土质边坡稳定的影响

边坡的滑移、坍塌多发生在雨季,与水息息相关,文章在室内常规土工试验和离心模型试验及数值模拟的基础上,针对降雨入渗(含水率)对土质单面坡的稳定问题做一些讨论。     

降雨条件下边坡破坏机理离心模型研究

降雨是诱发边坡灾害的一个重要因素。雨水的入渗导致边坡土体含水量增加,土体强度下降,容重增大,引起边坡失稳。含水量对土体强度参数的影响试验表明,含水量对土体粘聚力影响较大,而对土体内摩擦角的影响较小。不同含水量土质边坡破坏机理离心模型试验表明,土质边坡破坏存在两种形式,整体滑坍破坏和拉裂破坏。松散类边坡在含水量小时形成坍落拱破坏,并最后形成拱形稳定。在含水量大时形成浅层滑坍破坏。引入损伤力学理论对不同含水量土体的损伤影响分析说明,随含水量增大,土体损伤程度加强,并存在损伤变量突变点。     

沪昆客专红岭隧道进口滑坡成因分析及治理方案研究

沪昆客运专线红岭隧道进口滑坡成因调查揭示,线位走向与红岭隧道进口处左侧坡体斜交,隧道左侧偏压且存在顺层,高角度切坡时岩土体内部产生了裂缝。该边坡附近断层发育,岩土体力学性质较差,裂隙发育,雨水易沿裂缝下渗,土体受力失稳,对后缘岩土体有牵引作用,导致边坡失稳。在勘察调绘的基础上,运用数值模拟软件Geostudio深入研究滑坡的形成机制,计算滑坡稳定性系数。结果显示,第一个潜在滑体的稳定性系数为1.03,第二个潜在滑体的稳定性系数为1.139,该滑坡处于基本稳定状态,但在人工开挖与降雨入渗作用下,该进口边坡不稳定。为了保障施工安全,建议采用减载与抗滑桩结合的综合治理方案。     

基于SEEP/W的降雨条件下黄土边坡稳定性分析

在对边坡进行稳定性分析的过程中,通常是在饱和状态的静水(孔隙水)压力理论基础上来考虑。而在很多实际工程中,边坡发生失稳变形或者破坏往往是由于其处于非饱和状态,在降雨过程中边坡会由非饱和状态向饱和状态转化。使用非饱和土体渗流分析软件SEEP/W,分析非饱和黄土边坡的孔隙水压力和体积含水率分布场,并将其耦合到SLOPE/W中进行黄土边坡稳定性分析,探讨抗剪强度和孔隙水压力的变化。     

降雨入渗条件下矿坑边坡稳定性分析

结合现场工程实际,根据渗透张量计算程序得到灰岩渗透张量,针对不同降雨工况,对比分析边坡在加固前后位移和安全系数变化规律,以及坡体加固结构在降雨作用下轴力变化规律。通过降雨后边坡位移分析,边坡在没有进行加固时,最大位移发生在边坡下部,中部次之,上部位移最小。在降雨强度为200 mm/d降雨4 d后,边坡坡脚处位移迅速增加,对应的安全系数也降低到最小值;采用预应力锚索加固措施后,边坡稳定性大幅提升,边坡加固后,边坡位移非常小,安全系数最小值较未加固时边坡最小安全系数有大幅提高;预应力轴力随着降雨的持续逐渐增大,最大轴力出现在边坡下部位移最大位置,随着降雨持续时间增加,位移边坡中上部分锚索轴力变化平稳,位于坡脚处锚索轴力增大幅度较大。