黄土填方边坡降雨入渗特征及变形破坏模式的模型试验

平山造城、填沟造地等形成大范围近直立的高填方体，这些新型工程为黄土高原带来重要发展机遇的同时，在降雨条件下也将带来前所未有的重大灾变隐患，针对这一状况，开展黄土填方边坡降雨过程中坡体基质吸力、体积含水率、孔隙水压力、湿润锋以及变形等动态响应规律的分析，并对坡体裂缝发育与演化及变形破坏模式进行模型试验研究。结果表明：湿润锋下移致使坡体内部的基质吸力减小而体积含水率和孔隙水压力增加，并且其达到峰值以后稳定，虽然基质吸力降低到最低时，坡体未发生滑塌，但随着雨水的继续入渗，坡体会发生局部和大规模的破坏，表明降雨诱发的黄土滑坡具有一定的滞后性；坡体裂缝体系演化机制为临空面附近产生张拉裂缝且向后扩展-坡体侧翼产生剪张裂缝-后缘产生贯通性的张拉裂缝，形成的拉裂缝不仅提供了优势入渗通道，而且也是每次滑塌的后缘边界；短时连续降雨诱发的填方边坡变形具有浅部间歇性和突发性破坏的特点，导致填方坡体产生多级块体滑动破坏；长时连续降雨诱发的填方边坡变形则具有深部渐变连续性破坏的特点，导致填方坡体产生冲蚀及流滑破坏。     

土-水特征曲线在黄土边坡稳定分析中的应用研究

以南水北调中线穿黄工程南岸连接渠边坡为研究对象,采用压力板法获得了非饱和黄土边坡的土-水特征曲线,用Van Genuchten模型对试验数据进行了拟合,将拟合参数代入Vanepalli非饱和土的抗剪强度经验公式,预测不同吸力和含水率下的非饱和土的抗剪强度值,并与常吸力三轴剪切试验结果进行对比,验证了预测公式的准确性;试验结果和预测结果都表明非饱和黄土吸力和含水率的变化对黏聚力影响显著,对内摩擦角影响较小。通过建立含水率与非饱和黄土抗剪强度的关系,将不同含水率的抗剪强度运用到非饱和黄土边坡稳定性分析中,不但能对该区域黄土边坡的稳定性给予科学的评价,还可以减少不必要的浪费。     

矿山露采边坡滑移-弯曲变形与机理研究

以江西某矿山露采边坡为研究对象,确定了该边坡的破坏模式为:顺断层面滑移-岩板弯曲-追踪千枚岩片理面,最终沿坡脚剪出破坏,或“溃曲”破坏。基于梁板理论的边坡稳定性分析表明:①滑移-弯曲变形可以发生于雁列式断层发育区的岩质边坡,其滑移面主要沿断层（带）面发育;②按照岩板弯曲导致的拉应力与抗拉强度大小以及边坡坡脚剪应力与千枚岩片理面长期抗剪强度大小,不同坡长（30,60,100 m）时,该边坡变形破坏可划分为4种形式,即:稳定、滑移-弯曲变形、滑移-弯曲破坏、弯曲-滑移破坏且沿坡脚千枚岩片理面剪切滑移破坏;③滑移面裂隙水压力对滑移-弯曲变形影响较大,稳定性分析时应予以考虑。     

膨胀土的抗剪强度及其水敏性研究

通过对贵州毕节地区某高速公路沿线的膨胀土进行大样本取样,研究了原状膨胀土的抗剪强度以及重塑膨胀土抗剪强度的水敏性。结果表明,原状膨胀土具有高天然含水率、高最佳含水率、高饱和度、高液限、高塑限、中高压缩性和低抗剪强度的特点,黏聚力处于20～40kPa,内摩擦角处于5°～10°。重塑膨胀土在低含水率和高含水率下的应力-应变曲线分别为软化型和强化型曲线。抗剪强度随着含水率的增加逐渐降低,低含水率范围(w 24. 5%)的抗剪强度变化明显强于高含水率范围(w≥24. 5%)的变化。内摩擦角与含水率之间呈指数衰减关系。     

公路黄土崩塌灾害影响因素分析

结合陕北榆林地区S302(榆林至佳县段)沿线黄土边坡的调研,对这一地区广泛发育、危害严重的公路黄土边坡崩塌灾害进行了较为详细的野外调查。根据调查结果,将公路黄土边坡崩塌的破坏类型分为自然型黄土崩塌、人为~自然复合型黄土崩塌和人为型黄土崩塌三类。并从黄土边坡自身因素、自然因素和人为因素三个方面对公路黄土边坡崩塌的影响因素和破坏机理进行了详细的分析。     

湿陷性黄土路基物理力学性质试验研究

为有效预防黄土路基湿陷病害的发生,以银古高速公路辅路K13 140~200为试验路段,通过对黄土路基的颗粒组成和矿物成分分析,对其物理和力学性质进行了试验研究。研究结果表明,黄土路基的湿陷性破坏与黄土的物理力学性质有关,黄土中粉粒及可溶盐含量高,是造成黄土路基产生湿陷性破坏的重要因素;黄土路基的湿陷变形和边坡坍塌主要是由粘聚力的剧变引起,而内摩擦角没有显著变化;在一定压力下,黄土路基的压缩和湿陷变形总量趋于定值,与浸水和加荷的先后关系不大;压缩变形较小,浸水后的湿陷变形就大,反之亦然。研究成果将为黄土路基的病害防治提供科学依据。     

青海黄土工程特性及公路修筑对策研究

通过遥感影像分析、现场地质调查、室内外试验和资料收集相结合的方法,系统研究了青海省不同地貌单元黄土的颗粒组成、含盐量、湿陷性等基本物理力学性质和工程特性。研究结果表明:青海黄土总面积约10 000km2,主要分布于青海东部的湟水河流域;与中国其他地区黄土相比,青海黄土颗粒较粗、含盐量较高;青海黄土按地貌类型可分为河流阶地区和低山丘陵区两种;与低山丘陵区黄土相比,阶地黄土天然重度、干重度、天然含水率、饱和度均较大,孔隙比相对较小,液限、塑限、塑性指数基本相当;低阶地区黄土场地湿陷等级较低,低山区黄土场地湿陷等级变化较大,且与黄土厚度关系较为密切。最后,针对不同地貌单元类型黄土的工程性质,提出了相应的公路修筑对策建议。     

融化期川西地区季节冻土边坡稳定性分析

为解决融化期季冻区边坡失稳问题，针对川西高原地区混合土边坡，综合考虑粗颗粒含量及含水率影响，采用大型直剪与常规直剪相结合的试验方案，获取混合土抗剪强度参数，基于冻土水热耦合理论，通过COMSOL有限元软件对边坡融雪入渗过程进行数值模拟，分析边坡水热场时空变化规律，同时考虑冻融过程中土体强度参数动态改变建立季冻区混合土边坡稳定性计算分析模型，分析融化期混合土边坡稳定系数、滑动面发展规律，定量分析总结融化期季冻区边坡失稳机理。结果表明：相同干密度条件下，混合土饱和渗透系数与粗颗粒含量成正比，抗剪强度与粗颗粒含量成正比而与含水率成反比；融化期边坡融雪入渗作用加强，浅层土体处于富水状态，形成最大厚度0.80 m的暂态饱和区；川西季冻区混合土边坡潜在滑动面与冻融交界面位置基本一致，滑动面形式主要是折线型，为浅层滑动；融雪入渗与冻土消融作用是季冻区边坡融化期失稳破坏的主要诱因，融化期间边坡稳定性系数减小速率随融雪入渗过程逐渐加快，融化深度最大时，边坡稳定性系数最小；川西地区季节冻土边坡稳定性主要影响因素为粗颗粒含量与初始含水率，粗颗粒含量越高，初始含水率越低，融化期边坡稳定性越好。     

黄土路堑边坡冲蚀破坏各指标间的相关关系

甘肃黄土地区公路路堑边坡受水冲蚀破坏现象十分严重。影响边坡冲蚀破坏的因素很多，如坡顶汇水、坡长、坡度、植被覆盖度、边坡土干密度、粘粒含量、综合抗剪力等。本文通过大量野外调查资料总结了黄土路堑边坡冲蚀的一般规律和边坡冲蚀破坏各指标间的相关关系，并提出了防治路堑边坡冲蚀破坏的若干建议。     

压实黄土不同含水率理下微观结构特征

土的物理力学性质的差异或变化取决于土的微观结构.路基强度与变形的破坏,其根本原因是出自于土体内部结构的复杂性.以扫描电镜和数字图像处理系统为工具,定性和定量分析了不同含水率条件下击实黄土的微观结构特征.结果表明,不同含水率条件下,击实黄土的平均孔隙直径、平均孔隙面积和平均孔隙周长在最佳含水率下达到最小值.随着含水率的增大,击实黄土大、中孔隙的含量减小,微、小孔隙的含量增多.其微结构模型也发生相应的变化:松散集粒结构→紧密集粒结构→镶嵌结构→紊流结构→定向排列结构.     

黄土边坡滑坡侵蚀稳定性计算方法探讨

滑坡是土坡重力侵蚀破坏的主要形式，在目前的工程实践中，土坡稳定性分析最常用的方法是圆弧条分法。但对大量黄土滑坡的观测表明，其滑动面并不是圆弧，一般是后壁陡直，下部接近圆弧，总体形状呈“L”形。因此采用经典的圆弧法计算黄土边坡的稳定性是不准确的。根据Mohr-Coulomb强度理论计算出黄土滑坡后缘拉裂的深度，自拉裂底部至坡脚处假定为圆弧滑动面，在此前提下搜索最危险滑动面的位置。笔者曾提出了搜索最危险滑动面的一种方法，并结合该方法推导出了用圆弧法求解稳定系数的解析式。将黄土边坡具有后缘拉裂这一特点，应用于该解析方法中，进一步推导出用于黄土滑坡侵蚀稳定性的计算公式，通过对泾河南岸一黄土高边坡滑动前地形断面观测和土的物理力学性质指标的测试，计算得出其潜在滑动面，再与其滑动后实测滑动面比较，表明提出的方法比一般的圆弧法有更高的精度。     

黄土结构强度常规三轴试验研究

强度指标是地基工程、边坡工程和地下工程设计的重要参数.对于结构性土体,特别是结构性黄土,更是如此.保持生态环境与水土流失,均与黄土密切相关.基于黄土结构强度极为重要,利用三轴试验,研究了黄土结构强度与含水量、围压的关系.研究结果表明:含水量的增加对于结构强度起着软化作用,围压的加载对结构强度起着强化作用.     

太中铁路黄土高边坡变形破坏机理研究

黄土广泛分布于我国中西部,随着“西部大开发”战略实施,中西部基础设施建设不可避免遇到大量黄土高边坡,而黄土高边坡变形破坏机理是其预测预报的基础及防治设计的依据。文中将铁路沿线黄土高边坡分为六类地质结构模型,分析其变形破坏的类型、特点、机理及其危害,并提出了防治建议。     

压实度和含水量对于压实黄土力学特性的影响

通过压实黄土的室内回弹模量试验、湿陷试验、动三轴试验和抗剪强度试验,分析了压实度和含水量对压实黄土的静态回弹模量、附加压缩变形、动模量、动阻尼比和抗剪强度力学性质的影响。试验发现,在常用的95%的压实度基础上继续提高压实度对于提高压实黄土的回弹模量和抗剪强度仍然很有效;当压实度达到90%以后,压实黄土浸水以后产生的附加压缩变形基本可以消除。试验结果为黄土地区路基压实标准确定以及回弹模量、抗剪强度等取值提供了依据。     

黄土公路边坡溯源侵蚀成因与治理措施

黄土地区由于黄土的性质、降雨特征和独特的地形地貌条件,公路边坡溯源侵蚀现象较为普遍。从水源、黄土的性质和地形三方面分析了发生侵蚀的原因。从完善公路排水系统、提高边坡抗侵蚀能力及沟头加固等方面提出了治理措施,并在国道G210陕北洛川塬边坡侵蚀病害治理中应用,取得了良好效果。     

含水率对坡积体路基填料剪切特性影响试验研究

坡积体是由坡面细流的侵蚀、搬运和沉积作用形成的一种土石混合体,含水率对其力学强度特性有重要影响。以陕西汉中略阳坡积体为研究对象,通过大型直剪试验分析坡积体重塑样在不同含水率条件下的应力应变特性、剪切"跳跃"特性、体积应变特性及抗剪强度参数变化规律。调研结果表明：略阳地区坡积体具有分布广、规模大、成因和结构构造复杂等分布特征,物质组成、结构构造和降雨是影响其工程特性的主要因素。室内大型直剪试验结果表明：含水率较低试样的应力-应变曲线可分为线弹性、局部剪切和剪切破坏3个阶段,而含水率较高试样只有前2个剪切阶段;低含水率试样的剪切"跳跃"现象主要发生在剪切初期,高含水率试样主要发生在剪切后期;低含水率试样在低应力下整体表现为剪胀,随着正应力的增加,剪胀量变小,而高含水率试样则表现为剪缩;高应力条件下试样全部表现为剪缩,且剪缩量随着含水率的增加而增大;剪切试样的抗剪强度整体上都是随着含水率的增大而降低,但降低幅度不大;试样的抗剪强度参数用内摩擦角和"等效黏聚力"表征,"等效黏聚力"随着含水率的增加先增大后减小,而内摩擦角则先减小后增大;土石混合填料抗剪强度曲线呈双线性变化。     

黄土结构及物性指标对自重湿陷影响分析与预测

以自重湿陷性黄土场地室内外试验数据为基础,研究了黄土的微结构、地层结构、压缩模量与自重湿陷性的关系。结果表明:自西向东,由单粒、架空孔隙和点接触的微结构,逐步向由凝块状或集粒、粒间孔隙、面接触的微结构过渡;黄土地层基本呈水平层状结构,但分层数及厚度、湿陷性差异明显;压缩模量与自重湿陷量的变化规律相反。对黄土自重湿陷系数影响最大的是孔隙比,其次是干密度、含水率;所建立的自重湿陷系数与4个物性指标间的关系式,可预测分析黄土的自重湿陷系数;提出的预测和评价黄土自重湿陷量的公式是可行性。     

太原黄土含水率对邓肯-张模型参数影响研究

为研究太原黄土的工程力学特性以及分析含水率对黄土整体稳定性的影响,对土样进行不同初始条件的室内三轴试验,将试验结果用邓肯-张模型进行拟合分析,获得了太原黄土的邓肯-张模型参数及其随含水率变化的规律。结果表明,随着含水率增大,黄土的抗剪强度、黏聚力和内摩擦角均有减小趋势,初始含水率较小时,试样有应变软化趋势,表现出剪胀现象。切线弹性模量及体积变形模量都随含水率的减小而增大,随应变的增大而迅速减小。在工程建设中要严格控制黄土的含水率等相关指标。     

浅议湿陷性黄土区大厚度填方路基处理

现行《公路路基设计规范》和《城市道路路基设计规范》对湿陷性处理思想和原则都是借鉴《湿陷性黄土地区建筑标准》相关内容。由于建筑物对变形和承载力有相当高要求，根据建筑物等级的不同对地基湿陷性全部处理和用桩基穿越整个黄土层。建筑物占地面积较小，对地基湿陷性全部处理或用桩基穿透黄土层是必要和合理的。但公路、城市道路、场地等面积较大、对地基变形和承载力要求较低的工程，按《湿陷性黄土地区建筑标准》相关要求全部处理湿陷性，就存在可行性、经济性和合理性的问题。大厚度填土湿陷性对工程的影响主要是承载力不足和变形过大的问题，采取一定工程措施解决路基影响范围承载力不足的问题，将大厚度填土湿陷性问题转换为控制路基沉降变形的问题，实现矛盾转化、问题简化，达到全填方厚度范围内解决问题的效果。根据大厚度黄土填筑场地随着埋深增加土的密实度会逐步提高、随着埋深增加土体受水浸湿的概率逐步减少的特点，进行具有针对性工程方案设计，使大厚度填方湿陷性处理方法、范围、标准和程度合理、经济是当前须要解决问题。