考虑坡顶倾角的土质裂隙边坡稳定性分析

自然界或人工填土边坡常因裂隙的出现而导致其稳定性降低。裂隙的发育不仅与岩土体的材料性质相关，还取决于边坡的几何形态。为了研究边坡的坡顶倾角对裂隙边坡稳定性的影响，基于极限分析上限定理，以坡顶存在一定倾角的裂隙边坡为研究对象，利用平面应变的对数螺旋旋转机构对其进行计算和分析。考虑静力作用和地震力作用的影响，构建了在这2种作用力下裂隙边坡的速度相容运动场及相应的能量平衡方程。采用裂隙的深度和位置均未知、裂隙的深度已知而位置未知、裂隙的位置已知而深度未知这3种计算模式，通过序列二次规划程序计算了不同坡体参数（坡角β、坡顶倾角α、内摩擦角φ）、不同地震力（k_h=0.1，0.2，0.3）作用下裂隙边坡的稳定性系数。结果表明：与坡顶水平相比，坡顶倾角越大，边坡的稳定性系数减小百分比越大；考虑坡顶倾角与否，稳定性系数相差高达15%，并且地震力越大，坡顶倾角对稳定性系数减小百分比的影响越明显；随着坡顶倾角增大，临界裂隙的深度会逐渐增大，其位置也会逐渐远离坡肩；裂隙在坡顶一定范围内时边坡的稳定性系数才会降低，而坡顶倾角和地震力的影响会使得这一坡顶范围增大；在静力作用下，随着边坡坡角增大，稳定性系数减小百分比呈先增大后减小的趋势。最后，通过OPTUMG2对计算结果进行验证可知，该研究对裂隙边坡坡顶倾角的考虑具有合理性。     

裂隙对非饱和土边坡稳定性影响分析

降雨是诱发滑坡发生或复活的主要原因。但通常在进行非饱和土边坡的稳定性分析时,只考虑不同降雨边界条件下的边坡稳定性分析。在前人分析的基础上,分别考虑了降雨条件下,有无裂隙和裂隙的深度等对边坡的渗流场及稳定性的影响,并对计算结果进行对比。结果表明:当降雨强度较小且在地表无积水时,对结果的影响很小;当降雨强度较大时,在地表形成的积水流入裂缝时,安全系数随着裂缝深度的增加逐渐减小。     

不同降雨强度对土质高路堑边坡稳定性影响分析

以兴赣(兴国—赣县)高速公路K33+400—740段土质高路堑边坡为工程背景,运用GeoStudio软件对不同降雨强度下土质高路堑边坡的渗流特性进行分析,研究路堑边坡安全系数及沉降变形变化规律。结果表明,边坡内部土体的基质吸力与体积含水率均随降雨时间的增加逐渐增大,降雨强度越大两者的上升速度越快;降雨停止后,路堑边坡内部土体的基质吸力先短暂保持不变,随后慢慢减小;降雨强度越大,雨水入渗深度越大,边坡产生的沉降变形也越大;降雨停止后,边坡内部的雨水一部分向外出渗,另一部分在自重应力场作用下继续向边坡内部渗流,致使边坡坡顶位移沉降继续增大,但增大速率缓慢,并最终趋于稳定;降雨入渗条件下,边坡安全系数随着降雨时间的增加逐渐减小,降雨停止后,边坡安全系数的回升速率较慢,具有一定的滞后性。     

坡顶荷载对边坡稳定性影响研究

通过对坡顶荷载作用下的边坡进行受力分析,得到竖直条分下边坡稳定性安全系数简化Bishop法计算公式。将坡顶荷载划分为矩形、梯形和三角形这3种型式,分别研究各型式在坡顶荷载位置、大小及长度变化时其对边坡稳定性的影响规律,可得：（1）当坡顶荷载的位置增大时,边坡所得的安全系数增大,当坡顶荷载的大小及长度增大时,边坡所得的安全系数减小;（2）当坡顶荷载远离坡顶点一定距离时,坡顶荷载对边坡的稳定性基本无影响;（3）当坡顶荷载的长度达到一定程度时,其对边坡稳定性的影响趋于稳定;（4）坡顶荷载的大小变化对边坡的临界滑动面影响较小;（4）从对边坡稳定性影响的大小来看,矩形荷载最大,梯形荷载次之,三角形荷载最小。     

裂隙位置及深度对膨胀土边坡稳定性影响分析

降雨入渗引发裂隙性膨胀土边坡失稳是一种常见的工程地质灾害。在有限元方法中考虑裂隙的存在及降雨过程中裂隙的愈合对膨胀土渗流特性和强度特性的影响,研究了裂隙位置及深度对膨胀土边坡渗流及稳定性的影响。结果表明:裂隙的存在对边坡的渗流及稳定性均有显著的影响。入渗的雨水将集中在裂隙周边的风化土层内,裂隙发育深度决定了潜在滑移面的位置,一旦边坡失稳多呈现浅层滑坡的特点。裂隙位于上坡面和下坡面的稳定性均低于裂隙位于坡顶时的稳定性;随着裂隙深度的增加,边坡稳定性逐渐下降,但下降趋势减缓。     

降雨入渗对裂隙性红粘土边坡的稳定性影响分析

红粘土具有干缩开裂性,裂隙性红粘土、尤其是高吸力红粘土边坡,其稳定性跟降雨入渗有很大关系.基于饱和-非饱和土渗流理论,建立了裂隙性高吸力红粘土边坡数值分析模型,模拟了降雨入渗条件下边坡暂态渗流场,分析了降雨强度、裂隙深度、裂隙渗透系数等对裂隙性红粘土边坡渗流场及稳定性的影响.结果表明,短期降雨对低渗透性红粘土边坡渗流影响较小,高渗透性裂隙加快了雨水入渗;土坡安全系数对雨强的敏感度与土体饱和渗透系数有关;裂隙深度影响边坡安全系数、滑裂面位置及形状;随着裂隙深度增加,边坡安全性系数对雨强敏感性显著增加,边坡滑动形式趋向于浅层滑动.     

土水特征曲线对水位下降库岸稳定的影响分析

库岸高填方路堤的稳定性受库水位涨落影响较大,同时,采用不同的土水特征曲线,边坡的稳定性计算结果也不相同.计算了当边坡土体的饱和含水量、饱和渗透系数相同时,3种不同的土水特征曲线对应的边坡安全系数,并得到了以下结论:土水特征曲线对考虑非饱和特性的土质边坡安全系数影响较大;采用黏土土水特征曲线计算出的边坡安全系数较粉土和砂...     

降雨条件下顺层岩质边坡破坏模式及稳定性研究

在降雨入渗过程中,顺层岩质边坡后缘张裂隙的充水高度应由汇入流量与地下水在层面渗流时的渗流量所共同决定。通过分析降雨作用下顺层岩质边坡的滑移-拉裂破坏模式,建立了地下水渗流量与汇入流量和张裂隙充水量之间的关系,并推导了边坡稳定性系数与降雨强度的计算公式,编制了相应的计算程序。并以某高速公路路堑边坡为例,与不考虑层面渗流量的方法进行对比分析。结果表明,文中方法能够较好地反映边坡稳定性随降雨强度而变化的程度。     

考虑坡顶建筑荷载的垂直高边坡稳定性分析

垂直支护的高边坡坡顶进行建设时,保证边坡的稳定是一项重要工作。本文采用有限元方法研究了一般工况和地震工况下垂直支护的高边坡坡顶有近坡建筑时的稳定性,模拟考虑了浅基础和桩基础两种基础形式。通过分析浅基础埋深和桩长对边坡破坏模式、安全系数以及支护桩受力的影响,提出了考虑坡顶建筑结构的边坡支护方案,并通过工程实例进行验证。结果表明：一般情况下,坡顶建筑会对边坡产生不利影响,坡顶建筑采用桩基础对边坡稳定性效果显著。当建筑采用浅基础时,浅基础埋深越大,边坡安全系数越大,支护桩受力越小;当建筑采用桩基础时,桩长越长边坡越稳定,支护桩受力越小,而当桩长增加到坡底深度,支护桩受力不再受桩基础长度的影响。     

某典型路堑边坡稳定性及影响因素分析

对某典型路堑边坡的稳定性进行分析与计算,为类似路堑边坡稳定性计算提供参考。对比分析发现该路堑自然边坡稳定,计算安全系数大于1.2;瑞典条分法比Bishop法及Spencer法偏保守,Bishop法与Spencer法所得边坡安全系数非常接近;边坡安全系数随坡体内摩擦角和粘聚力的增大而呈线性增长。     

路堑类土质边坡计算软件的开发

介绍了路堑类土质边坡破坏时,其组合滑动面的一些模式以及笔者开发路堑类土质边坡计算软件过程中,如何对结构面进行模拟以及对其他一些问题的考虑;并采用一个算例说明了如果忽略路堑类土质边坡中结构面的影响,势必会造成一些与实际的偏差。     

虹吸排水系统在提高土质路堑边坡稳定性的应用研究

针对强降雨条件下高速公路土质路堑边坡容易失稳的问题,运用Geo-studio软件对杭新景高速公路七里连接线某路堑边坡设置虹吸排水措施前后两种工况下的稳定性进行计算分析,并对不同位置设置虹吸的效果进行了比选;得到在同等降雨强度下设置虹吸边坡排水设施能够大大提高土质边坡的稳定性,同时还发现虹吸在边坡中位置的不同对排水效果影响较大。虹吸排水方法对于提高土质路堑边坡稳定性效果良好,值得应用推广。     

水位下降对裂隙性路基边坡稳定性影响机理分析

为揭示水位下降对裂隙性路基边坡稳定性的作用机理,基于饱和-非饱和渗流理论,研究了裂隙深度、裂隙开口宽度、裂隙分布位置、库水位下降速率等对裂隙性边坡稳定性的影响。结果表明:裂隙越深,饱和区域越大,边坡稳定性越低;裂隙开口宽度的大小对稳定性的影响不大;裂隙分布在坡面和坡底时稳定性较低;库水位下降速率主要影响裂隙层达到饱和的快慢,对边坡的长期稳定性的影响则可忽略;裂隙边坡稳定性随库水位不断下降而减小,当库水位水位较低或稳定后,其安全系数基本不变。在库水位下降直至稳定过程中,安全系数无裂隙边坡始终大于裂隙边坡。     

裂隙对红粘土边坡渗流稳定的影响分析

为探讨裂隙对红粘土路堤边坡渗流稳定的影响规律,采用非饱和湿热耦合有限元分析方法,模拟了9种裂隙工况下边坡瞬态水分迁移过程,并基于非饱和强度理论耦合计算了边坡稳定性。分析得出,裂隙的存在明显加深了边坡降水影响深度,考虑裂隙工况下降水影响深度为裂隙埋深加上气候影响深度,裂隙间距对湿度影响深度贡献小,它主要控制着降水早期边坡水分迁移,裂隙埋深是影响边坡渗流和稳定的主要因子,裂隙埋深小于1.0m时裂隙对边坡稳定性影响不敏感,而裂隙埋深达到2.0m以上时影响十分显著。     

抗滑桩参数变化对土质边坡稳定性的影响研究

为研究抗滑桩不同施工参数对土质稳定性的影响,针对某人工加固土质边坡工程,采用FLAC^3D建立数值模型,对抗滑桩不同截面尺寸、锚固深度和桩间距对边坡位移、安全系数、最大弯矩和剪力的影响进行分析。结果表明,增大抗滑桩截面尺寸可降低边坡变形,减小边坡受力,提高边坡的稳定性;适宜的抗滑桩锚固深度和间距可使边坡变形最小、受力最合理、稳定性最好。     

多层结构土质边坡降雨入渗过程及稳定性影响分析

为了分析多层结构土质边坡在不同降雨条件下的渗流过程以及稳定性变化规律,基于降雨入渗机理以及均质土体降雨入渗深度理论计算公式,提出了多层结构土质边坡降雨入渗深度及其稳定性计算方法,利用该计算方法分析不同降雨条件下雨水的入渗深度,同时应用数值分析方法计算多层结构土质边坡降雨入渗深度及其稳定性。研究结果表明:建立的降雨强度与降雨时间共同影响下的多层结构土质边坡雨水入渗深度理论计算公式的计算结果与数值分析得到的结果基本一致,表明该公式能较好地反应多层结构土层边坡降雨入渗过程;降雨入渗过程中靠近坡面的土层体积含水率、孔隙水压力增长速度较快,并且在土层交界面处,土层体积含水率、孔隙水压力变化幅度比较大,且靠近坡面的土层体积含水率首先达到饱和状态,随后第2层土体的含水率也逐渐达到饱和状态;降雨入渗过程中边坡安全系数随着降雨入渗深度的增加而不断降低,并且在湿润锋到达土层分界面时,安全系数有突变现象,由于不同土层之间渗透系数的差异性,使得雨水在土层分界面处易形成平行于坡面的渗流,进而导致边坡安全系数出现较大范围的波动,此时边坡最容易发生失稳破坏。     

路堑土质边坡地震反应动力稳定性分析

基于 Geo-Studio有限元软件,考虑了边坡岩土体材料的动力特性以及地震特性,借助等效线性模型对土质边坡在地震动荷载作用下的应力、变形进行了二维动力反应分析。计算结果表明,在地震波作用下,土质边坡最大水平及竖向动位移均随深度的增加而递减,最大值都出现在坡顶处。采用平均小稳定系数对边坡稳定性进行了评价,并与拟静力法的结果进行了对比分析,证实了水平拟静因子取值范围的合理性。     

降雨条件下路堑高边坡的渗流应力响应分析

为研究降雨对路堑边坡稳定性的影响,以某铁路路堑高边坡工程为依托,通过建立应力-渗流耦合模型,分析不同降雨条件下高边坡渗流场和应力场的变化规律。结果表明:随着降雨量的增加,边坡的水平位移先缓慢后急速增长,竖向位移受降雨影响相对较小;在大暴雨条件下,负孔隙水压力逐渐减小,渗透系数增大,土体逐渐趋于饱和状态;降雨强度的增加使得边坡的最大剪应变增加、安全系数减小,降雨对边坡的稳定性影响显著。     

贵环高速顺层岩质边坡变形机制分析及临滑宏观判据研究

通过对贵环高速公路顺层边坡现场工程地质条件的系统调查,在边坡岩体结构类型、结构面与坡面组合特征、稳定性影响因素分析的基础上,采用有限元数值模拟技术,结合工程地质条件分析,对其变形破坏机制及临滑宏观判据进行深入探讨。研究结果表明,边坡处于滑移拉裂型滑坡的加速蠕滑阶段,边坡变形受层间软弱夹层及岩体结构控制作用明显,临空面卸荷作用促使岩体张裂隙自软弱夹层处向坡顶面逐渐扩展并贯通,节理切割作用促使边坡滑移块体的形成,静水压力作用促使张裂隙自坡顶面向软弱夹层面逐步张开形成地表水下渗的通道,软弱夹层在地下水软化作用下促使边坡整体失稳,形成边坡滑塌区和变形区;该边坡局部失稳的临滑宏观判据为拉张裂缝距坡顶距离为8.0m,整体失稳的临滑宏观判据为拉张裂缝距坡顶距离为18.0m、滑移块体的厚度为16.0m、裂隙充水比例为80%,为该边坡的临滑预警提供了量化的宏观判据。     

倾斜坡顶黄土边坡垂直裂隙深度计算方法

垂直裂隙在黄土层中发育极为普遍，为研究黄土边坡坡顶垂直裂隙深度的问题，改进传统裂隙法中存在的缺陷，分别建立单裂隙与多裂隙滑动模型，并结合边坡滑动后垂直裂隙后壁形成的垂直张拉段土体自稳特点，采用极限平衡法对2种滑动模型进行受力分析，建立边坡极限状态方程；并进一步利用最优值法对方程进行求解，推导出黄土边坡倾斜坡顶垂直裂隙极限深度的计算公式。根据编写的计算程序，探究裂隙深度随不同影响因素的变化规律，并根据极限分析上限法及实际工程算例对公式进行验证分析。结果表明：单裂隙情况下垂直裂隙极限深度是传统裂隙法中深度的2倍，且该深度大小与坡顶倾角β取值无关；多裂隙情况下垂直裂隙极限深度的计算公式较为复杂，其大小与土体重度γ、黏聚力c、内摩擦角φ、坡顶倾角β以及地质调查参数L₂的取值有关；裂隙深度影响系数k_K随β增大而减小，随γL₂/c和φ增大而增大；滑动面倾角α随β和φ的增大而增大，随γL₂/c增大而减小，但β对k_K和α影响较小。采用极限分析上限法推导出的单裂隙和多裂隙模型中裂隙深度计算公式，与极限平衡法结果一致；其次对黄延高速公路沿线实际边坡垂直裂隙深度进行理论计算，计算结果与现场实测结果相对误差为3.76%，表明该计算公式的可靠性。