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。     

饱和渗透率对库岸边坡稳定性的影响

储水或泄水的过程使水库内水位不断发生升降变化,并带动沿岸边坡内的地下水位产生升降变化,从而导致沿岸边坡坡体内部渗流水压力与原岩应力随水位升降发生改变。这种改变很可能促使库岸边坡中原本存在的已稳定滑坡体再次发生滑坡,或在部分地质条件较差的地区形成新的土体或岩体滑坡,影响库岸边坡的稳定。为此,通过建立库水下降时库岸边坡数值分析模型,从饱和渗透率对浸润线及库岸边坡安全系数的影响两方面,分析研究了饱和渗透率对库岸边坡稳定性的影响。研究结果表明:边坡浸润线位置受饱和渗透率的影响较大。随着饱和渗透率的不断增大,浸润线位置的变化幅度随水位的变化越来越大,且当水位下降时,浸润线均先在自由坡面处降低,然后再向离坡面较远处的位置逐渐推进降低。同时,边坡的安全系数亦受饱和渗透率的影响,边坡的安全系数在饱和渗透率较大时,随着水位不断下降表现出先减小后增大的变化趋势。而当渗透系数较小时,安全系数随着水位的不断下降呈现出不断减小的趋势,故饱和渗透率将通过影响浸润线位置及库岸边坡安全系数来影响库岸边坡的稳定性。     

水库水位变化对某岸区公路边坡稳定性影响分析

山区公路经常沿水库修筑,水库的蓄水与放水能引起水位的循环升降变化.水位变化对边坡稳定有较大影响.基于Plaxis有限元软件的渗流计算和边坡稳定的强度折减法计算功能,以一个实际库岸边坡为算例,分析了水位升降变化及下降速率、土体渗透系数、是否考虑超孔隙水压力对边坡稳定性的影响.分析结果表明,当土体设置为排水条件时,不管水位...     

公路边坡岩体的软化时效特性研究

在对岩体软化试验资料进行统计分析的基础上,首次提出了将软岩强度指标的变化按照饱和状态与非饱和状态分别采用不同的数学关系式进行描述的方法,其结果更能客观反映软岩的浸水或饱水软化特性.从工程岩体稳定性分析角度出发,非饱和状态下重点考察软岩强度与含水率关系;饱和状态下主要考虑软岩强度与饱水时间之间的数学关系.提出了应用Hoek-Brown准则推求软岩岩体浸水或饱水条件下的抗剪强度参数软化规律.在汝郴高速公路沿线某软岩边坡软化试验成果基础上研究了边坡岩体的抗剪强度软化关系;利用数值分析方法研究降雨软化条件下的稳定性,结果表明岩体软化效应对边坡稳定性评价有至关重要的影响.     

库区水位对高速公路桥梁边坡稳定性影响研究

结合工程实例,首先对场区进行详细的调绘、勘探及试验,查明场区的工程地质、水文地质条件及岸坡基本特征;然后进行稳定性计算分析。结果表明:水库蓄水后,粉砂质泥岩受库水浸泡后存在一定程度软化现象,导致强风化层抗剪强度降低、产生动静水压力、下滑力增大,导致强风化稳定性下降。岸坡潜在变形破坏为强风化粉砂质泥岩内的圆弧滑动;水库蓄水后,打磨湾大桥道真岸不满足安全控制标准。库水位升降至569m标高时,稳定性系数下降加快,说明水库调蓄是导致岸坡稳定性系数降低的关键因素。     

蓄水引起的库区边坡失稳分析

分析了地下水对岩土体的作用,并进一步分析了蓄水引发的岸坡失稳,提出了岸坡失稳的3种类型:(a)坡脚淘刷型失稳破坏,(b)岸坡冲刷型失稳破坏,(c)浸水湿化型失稳破坏。岸坡失稳过程中,地下水起的作用为孔隙压的机械效应和力学效应以及化学效应引起的湿化和软化。对岸坡稳定性的最大影响因素是构成岸坡的岩土体的物理力学性质。地下水的湿化和软化作用,使岸坡物质容重增加的同时降低了物理力学性能,由此诱发的岸坡失稳往往具有突发性。     

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。     

六冲河特大桥织金岸边坡稳定性分析

从岩体力学的角度建立模型对六冲河河谷受河流长期冲刷引起的坡体应力重分布进行了定量分析,采用参数折减法对六冲河特大桥织金岸高陡边坡在不同工况条件下的稳定性进行了数值计算,计算结果表明桥梁荷载作用在陡坡上引起的附加应力不大,对潜在滑面的安全系数影响小,织金岸边坡稳定性安全系数能满足要求,场区适宜桥梁的建设。     

三峡库区滑坡消涨带变形破坏模型试验

为明确水库滑坡消涨带变形破坏机理,以物理模型试验为手段,基于三峡库区堆积层滑坡工程地质特征,建立3种不同岩层倾角的滑坡消涨带试验模型。通过水库滑坡模型试验材料研制和库水位波动科学控制,实现水库滑坡消涨带失稳过程试验模拟,并从试验角度探讨水库滑坡消涨带变形特征和力学机制。结果表明:初次蓄水过程中,坡表裂缝交角与基岩倾角呈负相关,交角决定了裂缝扩展方向,影响变形发展;滑床倾角越大,交角越小,裂缝越长,变形越大,塌岸越易发生;坡内孔隙水压力滞后性明显,随周期增大逐渐减小趋于稳定,水位波动速率会缩短坡体地下水响应时间;波动速率越大,坡内孔隙水压力变化速率越大,对水下坡体影响最大,坡体内速率差越大,渗透力越大,进而影响滑坡的稳定性;土体结构劣化及水的浮托力是引起滑坡模型前缘破坏的关键因素,而动水压力作用及有效应力减小导致滑坡由局部向整体破坏,呈现典型的多重滑面渐进式牵引破坏模式。该研究结果有助于深入认识滑坡消涨带变形破坏机理,可为库水位波动触发牵引式滑坡的演化模式和力学机理提供依据。     

三峡库区滑坡消涨带变形破坏模型试验（双语出版）

为明确水库滑坡消涨带变形破坏机理,以物理模型试验为手段,基于三峡库区堆积层滑坡工程地质特征,建立3种不同岩层倾角的滑坡消涨带试验模型。通过水库滑坡模型试验材料研制和库水位波动科学控制,实现水库滑坡消涨带失稳过程试验模拟,并从试验角度探讨水库滑坡消涨带变形特征和力学机制。结果表明：初次蓄水过程中,坡表裂缝交角与基岩倾角呈负相关,交角决定了裂缝扩展方向,影响变形发展;滑床倾角越大,交角越小,裂缝越长,变形越大,塌岸越易发生;坡内孔隙水压力滞后性明显,随周期增大逐渐减小趋于稳定,水位波动速率会缩短坡体地下水响应时间;波动速率越大,坡内孔隙水压力变化速率越大,对水下坡体影响最大,坡体内速率差越大,渗透力越大,进而影响滑坡的稳定性;土体结构劣化及水的浮托力是引起滑坡模型前缘破坏的关键因素,而动水压力作用及有效应力减小导致滑坡由局部向整体破坏,呈现典型的多重滑面渐进式牵引破坏模式。该研究结果有助于深入认识滑坡消涨带变形破坏机理,可为库水位波动触发牵引式滑坡的演化模式和力学机理提供依据。     

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。     

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。     

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。     

刘家峡大桥桥台岸坡岩体特性及其稳定性研究

刘家峡大桥位于刘家峡水库右岸冲沟沟口,是临夏折桥至兰州市达川二级公路的控制性重点工程.该桥设计采用单跨悬索桥方案（跨径20 m＋536m＋20m）,建成后将成为甘肃省乃至北方地区最大跨度的桥梁.通过地质调绘、工程钻探、平硐勘探、岩体声波测试、大型原位岩体变形试验和室内力学试验多种方法,对桥台岸坡岩体特性进行了详细研究.基于变形理论,运用Geo-Studio和FLAC数值模拟软件对库水位升降、桥基开挖、桥塔荷载等因素影响下的桥台岸坡的稳定性进行了研究,最后并就桥台岸坡防治措施提出了建议.     

水位涨落对库岸滑坡孔隙水压力影响的非饱和渗流分析

以某高速公路库岸滑坡为工程背景,根据饱和一非饱和渗流控制方程,针对不同滑坡体渗透性和库水位升降速率,研究库水位变化条件下滑坡体内孔隙水压力的动态响应,得到：①水位升降时,在相同的入渗条件下,饱和渗透系数对初始地下水位有明显的影响;增大饱和渗透系数能降低地下水位,使地下水位线变得平缓,滑坡体的动、静水压力减小,有利于稳定;②增加库水位升降速率,地下水位响应滞后变得显著,地下水位线形态整体变陡,滑坡体的动水压力增大,不利于边坡稳定性。     

岩石高边坡抗剪强度参数的确定方法

在丽江至香格里拉铁路金沙江大桥的岩石边坡稳定性分析中,岩体的抗剪强度是对边坡进行稳定性评价和确定治理方案的前提。基于此,介绍了3种以室内岩石试验及现场工程地质调查为基础的抗剪强度估算的方法,并以金沙江大桥丽江岸边坡为例,对这3种方法的适用性进行了讨论分析,获得了合理、有效的力学参数。     

水位骤降条件下粉质黏土路堤边坡稳定性及处治方案研究

库水位变化会诱发库岸路堤边坡发生失稳破坏。为了分析粉质黏土库岸路堤边坡安全系数在水位骤降条件下的变化规律,文中以湖南某库岸路堤边坡为例建立数值分析模型进行有限元分析,根据数值分析结果提出库岸边坡失稳后的优选处治方案。结果表明,边坡内部水位线随外界水位的下降而下降,但具有一定的滞后性;边坡安全系数随着水位下降时间呈二次函数变化;卸载+滑动面基底片石换填处理方案具有工艺简单、施工快捷、造价较低的特点,推荐采用该方案进行处治。     

干湿循环作用下公路边坡稳定性离散元分析

针对边坡体内部含软弱夹层及潜在裂隙的岩质边坡,通过UDEC离散元软件构建边坡数值分析模型,重点分析不同干湿循环条件下边坡的稳定性状态变化。首先利用主成分分析法对影响边坡稳定性的多种因素进行筛选,并根据强度折减法的原则,通过对粘聚力、内摩擦角的参数弱化实现边坡稳定性分析。由室内不同干湿循环条件下的三轴压缩试验,确定抗剪强度参数劣化规律,并根据UDEC离散元模型分析边坡的安全系数变化规律,对边坡的安全状态进行定性、定量分析;根据抗剪强度参数与边坡安全系数的三维变化图,可知:相比于内摩擦角,干湿循环对粘聚力的损伤劣化对岩质边坡的稳定性影响更大。研究成果可为受库水位循环变化影响下的含未知裂隙的库岸边坡稳定性分析提供有益思路。     

考虑长期强度衰减的软岩路堤边坡稳定性分析

以某炭质页岩高路堤为例,考虑填料强度衰减特性,分析了不同降雨工况下易风化软岩路堤边坡稳定性。结果显示:降雨影响深度小于5 m的软岩常规高路堤,采用有限深度饱水参数计算的边坡稳定性系数比全断面饱水工况的高11.5%～17.4%;边坡稳定性系数随软岩强度衰减系数基本呈等比例线性递减,常规坡高坡率条件下设计的软岩高路堤边坡,考虑填料强度衰减后,安全系数很可能不满足要求,当炭质页岩强度衰减系数低于0.7时,应慎重采用20 m以上高路堤边坡方案,综合坡率不宜陡于1∶1.75。     

库水位变化对路基边坡稳定性的影响研究

在渗流计算理论与极限平衡方法的基础上,对库水位升降作用下路基边坡的瞬态渗流场与稳定性进行数值模拟与研究。研究结果表明：1）在库水位上升过程中,浸润线位置几乎与库水位的变化“同步”,只存在短时间的“滞后”效应;而在库水位下降过程中,滑坡体内浸润线位置严重滞后于库水位的变化。2）库水位上升期间,路基边坡孔隙水压力增加,安全系数增加,最高库水位（175m）持续期,路基边坡孔隙水压力增加,安全系数缓慢降低;库水位下降期间,路基边坡孔隙水压力降低,安全系数迅速降低,最低库水位（145m）持续期,路基边坡孔隙水压力降低。安全系数缓慢增加。