水位升降和流水淘蚀对临河路基边坡稳定性的影响

临坡河流水位、坡体裂隙水压和流水对边坡坡趾的淘蚀作用是引起临河路基边坡失稳的重要因素。基于极限平衡理论,推导了多影响因素条件下临河路基边坡抗滑稳定性安全系数的无量纲表达式,重点分析了临河水位条件、坡体内裂隙水压力和流水淘蚀作用对临河路基边坡稳定性的影响。算例分析表明:水位突降、坡顶张拉裂缝积水、裂隙渗流效应、滑面出流缝被堵塞、流水淘蚀作用不利于临河路基边坡抗滑稳定性;而边坡抗滑稳定性系数则随着临坡河流水位上升先减小后增大,高水位对提高边坡抗滑稳定性有积极作用,河流水位下降对边坡抗滑稳定性的影响则恰恰相反。以上因素也是导致山区临河路基在雨季发生失稳的重要原因。     

考虑风化与非饱和效应的残积土边坡稳定性分析

为了研究风化程度与非饱和效应对残积土边坡渗流特征及稳定性的影响,该文基于非饱和土抗剪强度数学表达式及考虑时间与深度效应的土体渗流和强度指标数学模型,提出了一种能同时考虑风化与非饱和效应的边坡稳定性极限平衡分析方法,并结合饱和-非饱和渗流计算理论对残积土边坡渗流特征及稳定性进行了分析。得出如下结论:(1)降雨过程中,坡面附近土体体积含水率逐渐升高,其升高幅度、升高速率与降雨强度成正比,进入暂态饱和区的时间与降雨强度成反比;(2)降雨期间,坡面附近土体体积含水率升高幅度、升高速率及进入暂态饱和区的时间受风化程度的影响较小;(3)降雨条件下,边坡暂态饱和区空间分布面积及深度与降雨强度、风化程度及降雨时间成正比,出现暂态饱和区的时间与降雨强度成反比;(4)降雨期间,边坡安全系数下降幅度与降雨强度、风化程度及降雨时间成正比。     

水位变动对库区非饱和路堑边坡稳定性的影响分析

选取三峡库区某处非饱和路堑边坡为研究对象，结合非饱和土流-固耦合理论，在不同水力路径条件下，计算得到坡体在整个调水周期阶段内的渗流场发展情况以及相应的边坡稳定性发展规律。研究结果表明:相同速率条件下，水位的变动类型（上升或下降）对坡体渗流场乃至稳定性所造成的影响也有所不同。水位陡升、缓慢上升以及水位骤降的作用阶段里，相应的边坡稳定性会持续降低，而水位缓慢下降的作用阶段里，受此影响的坡体稳定性会呈现出先降低后逐渐增加的规律。     

悬索桥锚碇超高人工边坡稳定性分析及控制措施研究

针对大河特大桥大坪子侧锚址区高达70m的人工高边坡稳定性问题,分别基于有限元强度折减法和条分法开展边坡稳定性数值模拟分析。结果表明,两种方法计算结果吻合度较好,其中在无降雨影响时,考虑边坡支护作用后的安全系数在1.37以上,但在最不利工况的高水位条件下,坡体安全系数仅为0.75左右。为此,针对中风化花岗岩先后开展了水位深度、黏聚力和内摩擦角的岩体参数敏感性分析和室内强度吸水软化试验。分析表明,坡体安全系数对以上因素变化较敏感,当水位在坡面20m以内范围变化时,边坡整体安全系数变化显著,并随着水位继续加深而减弱,试块的抗剪强度参数随吸水饱和状态而显著降低。对此,建议降低边坡设计坡度,做好坡面雨水导排构造措施,同时加强坡体内水位升降变化及变形监测。     

降雨作用下裂隙红黏土边坡渗流特征与冲刷模式

针对降雨作用下裂隙红黏土边坡失稳破坏问题，开展红黏土边坡裂隙演化、降雨入渗及冲刷模型试验，提出基于图像摄影识别技术的边坡裂隙特征及含水率分布定量表征方法，揭示红黏土边坡裂隙演化规律，分析裂隙发育程度与降雨强度对红黏土边坡渗流特征与冲刷模式的影响。结果表明：干燥作用下红黏土边坡表面裂隙发育，其中坡面裂隙发育最强烈，其最大裂隙平均宽度为4.1 mm，最大裂隙深度为7.7 cm，最大裂隙率为10.4%，但坡底子裂隙和分支裂隙发育最充分，且主裂隙最先出现于远离坡面处；降雨作用下，雨水极易沿坡表裂隙形成优势流迅速渗入边坡内部，使边坡含水率增加且呈不均匀分布，出现局部暂态饱和区；裂隙发育程度和降雨强度的增强均会提高前期降雨入渗速率，并增加最终降雨入渗深度，其中坡底处入渗深度最大；极端降雨对裂隙红黏土边坡冲刷作用明显，造成坡面松散层流失，坡底显现冲刷痕迹，坡脚局部发生滑动。基于图像摄影识别技术定量分析边坡含水率分布的方法简单有效，研究成果可为裂隙性红黏土边坡灾害防治提供参考。     

强降雨条件下弃土场边坡稳定性历程分析

基于饱和非饱和理论,在Geo-Studio数值模拟的基础上分析了整个降雨历时过程中,不同降雨强度条件下,山区弃土场边坡内部渗流、降雨入渗速率和边坡稳定性的变化规律。结果表明:降雨入渗过程中,坡表部分区域迅速饱和,弃土场边坡内部存在低孔隙水压力的非饱和区;在降雨的初始阶段,降雨入渗速率主要受坡表土体渗透系数的制约,随着坡表土体饱和度的增加,降雨强度逐渐转变为影响降雨入渗速率的主导因素;边坡稳定性系数在整个降雨过程中呈现先减小后增大的趋势,但边坡最危险时刻出现在降雨结束后的2～6h时间段,并非通常认为的降雨过程中;当降雨强度达到一定值时,边坡稳定性系数在降雨过程中会出现一个小幅的增加。     

降雨入渗对黄土边坡破坏面的形成及滑动机理研究

以甘肃一黄土滑坡为例,将流固耦合理论引入边坡的稳定分析,结合数值分析软件FLAC,研究了边坡在不同降雨入渗深度下位移、速率的变化情况以及边坡破坏场的发展规律,提出了以位移和速率为标准的边坡稳定性评价方法。结果表明:随着降雨的入渗,位移和速率有不断增大的趋势,降雨入渗4m后,位移和速率显著增大,边坡破坏面处于贯通状态,坡体达到临界滑动速率,直至推动整个坡体向下滑动而形成推移式滑坡。     

复杂地质条件下桥梁临水岸坡稳定性研究

以剑河至黎平高速公路清水江特大桥黎平岸岸坡为研究对象,基于地质条件建立计算模型,运用刚体极限平衡法对拱座前缘临水岸坡的整体稳定性进行计算分析,对拱桥荷载作用下岸坡的附加变形采用数值分析,运用离散元法计算了拱座基坑边坡的稳定性。稳定性分析充分考虑了岸坡自重、桥梁荷载、暴雨、地震工况、校核洪水位、最高蓄水位、死水位以及库水极端骤升骤降速率下的不利工况。结果表明:(1)主跨248米黎平岸拱座前缘临水岸坡,在死水位、库水极端骤升骤降速率条件下,其岸坡整体稳定性系数不满足安全系数控制标准;(2)黎平岸拱座基础采用桩基后,在桥梁荷载作用下的岸坡附加位移矢量最大为3. 6mm,临水岸坡不会因桥梁荷载产生大变形而发生整体破坏;(3)拱座基坑后边坡按照设计坡率及加固防护后,其边坡稳定性满足安全系数控制标准。     

坡前水位升降对炭质泥岩-粉土分层填筑路堤边坡渗流特征及稳定性的影响

为研究坡前水位升降对炭质泥岩-粉土分层填筑路堤边坡渗流特征及稳定性的影响,结合饱和-非饱和渗流理论与非饱和抗剪强度理论对分层填筑路堤在不同水位升降速度下的渗流特征与边坡稳定性进行数值分析,并探讨了分层交错填筑厚度对路堤稳定性的影响。分析表明:1坡前水位上升引起路堤土体积含水率与孔隙水压力升高,坡前水位下降后,路堤顶部土体体积含水率与孔隙水压力继续升高,其余位置则逐渐降低,且坡面附近的降低幅度要大于路堤内部;2特征截面沿高程方向上的含水率分布具有明显的分层差异性;3坡前水位升降过程中,路堤边坡安全系数呈现先增大、后减小、再增大的变化规律;4炭质泥岩-粉土分层填筑路堤的最佳分层交错填筑厚度为炭质泥岩与粉质粘土填筑层厚度均为1.5m。     

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。     

浅层坡积土边坡在降雨作用下的地表产流过程分析

为了研究浅层坡积土边坡在降雨入渗作用下的地表产流过程,利用有限元分析方法,设计了不同的降雨强度与初始状态方案,开展了降雨入渗过程中地表产流过程的数值模拟。研究结果表明:1降雨导致边坡内部逐渐饱和,并最终在边坡表面形成坡面径流;2坡面径流产生的时间与降雨强度和边坡初始状态相关;3坡面径流的产生条件分为两种形式,降雨强度是坡面径流产生形式的决定因素,降雨强度较小时的坡面径流量为降雨量,降雨较大时,降雨前期的坡面径流量为未入渗雨水量,降雨后期坡面径流量为降雨量。     

考虑地面径流动水作用的浅层斜坡稳定性分析

在研究降雨与浅层边坡稳定性时,多考虑降雨入渗造成岩土体基质吸力的减小、孔隙水压力的变化、地下水位的上升以及水对岩土体的软化、劣化效应,却忽略了地面径流动水作用。基于此,引入Navier-Stokes方程描述坡面径流,引入Brinkman-extended Darcy方程描述土体渗流,建立非线性数学模型,推导出坡面径流及土体渗流流速分布,求解出流固界面拖曳力。然后利用刚体极限平衡理论对径流状态下浅层边坡的稳定性进行分析,最后通过实例讨论坡面径流高度、土层厚度、土体强度及边坡倾角对稳定系数的影响,量化地表径流拖曳力效应对浅层边坡稳定性的贡献。结果表明:拖曳力作为一种不利因素,将随着径流高度的增加而增大,当边坡处于临界稳定状态时,较小拖曳力将对边坡稳定产生决定性的影响;斜坡稳定系数对斜坡土层厚度较为敏感,当土层厚度较薄(h=1m)时,坡面径流对斜坡稳定性具有较强的控制作用,坡面径流对斜坡稳定系数的影响达到11.3%;当土层厚度增加到5m时,坡面径流对斜坡稳定系数的影响降到3.3%。     

八字门滑坡渗流稳定影响因素的敏感性分析

为了研究库水位下降速率与渗透系数对边坡渗流稳定的影响规律，采用Geostudio2012数值模拟软件和敏感性系数法，以八字门滑坡为研究对象，将库水位下降速率与坡体的渗透系数作为边坡渗流稳定的重要影响因素进行边坡的稳定性模拟和敏感性分析，确定了库水位下降速率与渗透系数对边坡渗流稳定的控制作用大小。结果表明:八字门滑坡的渗流稳定对库水位下降速率的变化更为敏感。     

水位升降下库岸土质边坡破坏机理及稳定性研究

运用岩土有限元软件GeoStudio及非饱和土中渗流和抗剪强度理论,探究库水位升降过程中库岸土质边坡变形和稳定性的变化规律。研究表明:库水位上升时,坡前岸滩产生向下竖向变形,同时边坡产生指向坡体内的水平变形;库水位上升致使边坡稳定系数先快速增大,后随渗流进程再迅速减小并逐渐趋于稳定。库水位下降时,坡体前缘水压减小,边坡产生卸载回弹,坡前岸滩产生向上的竖向变形,同时边坡产生指向坡外的水平变形;库水位下降致使边坡稳定系数先快速减小,后随渗流进程再迅速增大并逐渐趋于稳定;库水位陡降瞬时对边坡的稳定性极为不利。     

蓄水软化作用下库岸边坡时变稳定性研究

边坡岩体(尤其是软岩)在泡水过程中具有软化效应,其力学参数会随时间改变,故库岸边坡稳定性会随蓄水时间发生动态变化。本文以澜沧江上游苗尾水电站库岸边坡为例,研究了岸坡稳定性随蓄水水位及时间的动态变化过程。通过对岸坡岩体(砂质板岩、千枚状板岩、千枚岩)的饱水软化试验,揭示岩体抗剪强度参数随饱水时间呈指数软化趋势,并分析得出岩体力学参数的时变模型,然后将岩体参数模型代入传递系数法中计算边坡稳定性,得到岸坡稳定性随蓄水水位和时间的动态变化规律。研究表明岸坡稳定性随蓄水位的升高先降低后增高;不同蓄水位时其稳定性随蓄水时间的增长而降低,在蓄水前15天内稳定性下降速率较快,随后其下降速率逐渐变缓直至稳定。随着水位的不断升高,水位以下被软化岩体增多,在蓄水软化效应下,岸坡存在一个危险蓄水区段,蓄水时应避免在此危险蓄水区段暂停蓄水。     

降雨入渗作用下风积沙路堤边坡的稳定性分析

以风积沙路堤边坡为研究对象，分析了不同降雨类型下，土体的体积含水量、孔隙水压力对边坡稳定性的影响及渗透规律。采用基于饱和-非饱和渗流理论的有限元软件，考虑基质吸力对滑动面抗剪强度的影响，对坡体在不同降雨类型下的渗透规律和对边坡的稳定性进行分析。结果表明:边坡在降雨入渗过程中，边坡表层体积含水量逐渐增大，基质吸力逐渐降低，在强降雨下边坡表层形成一个暂态饱和区，容易发生浅层滑动；连续降雨的边坡表层没有暂态饱和区，雨水全部下渗，在相同降雨量下连续降雨的渗入量和渗透深度都要大于短时强降雨；连续降雨相比短时强降雨对     

地下水位变化对边坡稳定性影响的上限分析

坡体地下水水位变化引起坡内水力梯度的变化是导致边坡失稳的重要因素。通过将强度折减技术与极限上限定理结合,利用安全系数指标对地下水位变化影响下的均质边坡进行了稳定性分析,并进行了对比计算和参数分析。分析中将孔隙水压力当作外力,水位变化对边坡的影响作用通过虚功方程表现出来。对比计算表明:与已有结果的对比可以证明表明本文方法的正确性,且本文是较同类方法略好的上限解答;参数分析表明:坡内地下水位升降对边坡稳定性和潜在破坏面影响较大,地下水位上升引起孔隙水压力增大是坡体发生失稳的重要原因。     

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。     

基于变形监测的边坡稳定性及加固方案探讨

通过对某高速公路的高边坡滑移变形进行地表位移监测,分析坡体不同区域的变形特征、临空面与滑面变化趋势,以及岩体结构对坡体稳定性的影响。结合降雨量和监测数据,探讨降雨与边坡位移的影响规律,从而得出反倾软质岩边坡的稳定性影响因素。监测数据表明,受降雨、临空面开挖及岩体结构的影响,边坡出现牵引区和变形区2种变形特征区域;变形区存在3个阶段:(1)坡体变形随时间而匀速增长的线性变形期;(2)裂缝后缘及两侧坡体随之加速变形的失稳期;(3)坡体应力重分布形成二次应力场的固结稳定期。而牵引区整个过程变形较小;反倾软质岩边坡变形受层面影响,但不受层面控制;地表水渗入则是坡体变形的主要诱因,工程设计中注意地表排水及深层排水。     

水位变化对缓倾角岩质边坡稳定性影响规律研究

中缓倾角顺层边坡在张桑高速公路中分布较多,其稳定性影响因素及作用效果的分析对于边坡的稳定性判定及处治措施的制定有较好的指导作用。通过FLAC3D软件模拟计算并分析了边坡内不同水位高度变化下边坡稳定性的变化情况及水位高度与结构面倾角对于该类边坡稳定性的影响效果大小、何时占主导地位等问题,结果显示水位上升至边坡高度一半时,对稳定性影响明显,且该类边坡中,水位与结构面的相对位置也会对边坡稳定性产生影响。