持续降雨对土质边坡稳定性影响研究

通过室内试验、数值模拟并结合工程实例，研究了持续降雨对土质边坡稳定性的影响。结果表明:降雨会在土质边坡表层形成一层暂态饱和区，暂态饱和区的范围会随着降雨历时和强度的增大而逐渐增大；在Geostudio 2012数值模拟中，表现为均质土坡在表层出现的湿润峰随着降雨历时和降雨强度的增大而向坡体深部扩展，在相同条件下，湿润峰在坡体平缓部位扩展深度大，而在坡体陡峭处扩展深度小，导致湿润峰将坡体划分为上部暂态饱和区与下部非饱和区两部分。相同原状土体的黏聚力与内摩擦角随着含水率的增大和减小而相应增大和减小，致使湿润峰上部暂态饱和区土体物理力学性质发生改变，最终导致边坡稳定性系数随降雨的变化而发生变化。因此，在工程建设中出现均质土坡时，必须考虑天然降雨对边坡稳定性的影响，并做好截水及排水设计。     

降雨入渗对边坡暂态饱和区分布特征的影响

针对降雨入渗形成的边坡内部暂态饱和区的形成与分布受多种因素影响的状况,开展了降雨条件下暂态饱和区形成条件及多因素影响下暂态饱和区分布的研究。基于有限元数值模拟方法,开展一维渗流及二维渗流过程计算,得到了暂态饱和区的形成条件及多因素影响下的分布特征。研究结果表明:一维渗流条件下,暂态饱和区生成速度和扩展范围受到降雨强度与降雨时间共同控制,暂态饱和区形成的根本原因是土体表面入渗流速大于土体内部湿润锋出渗流速;降雨条件下,暂态饱和区形成的速度为边坡下部大于边坡上部,降雨停止后,随着雨水的持续下渗,坡面已饱和区域体积含水率随着雨水的下渗逐渐降低,消散速度为边坡上部快于下部;降雨强度、初始边坡表面吸力、边坡土体类型对暂态饱和区形成时间、分布深度将产生一定的影响,且影响程度大于坡比对暂态饱和区的影响;在边坡初始表面吸力相同的条件下,降雨强度越大边坡表面孔隙水压力上升速度越快,在降雨强度相同的条件下,初始表面吸力越大边坡表面孔隙水压力上升速度越快,边坡表面孔隙水压力受坡比影响较小。     

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     

悬挂型暂态饱和边坡稳定性分析方法研究（双语出版）

针对降雨入渗引起的暂态饱和边坡稳定性问题,考虑暂态饱和边坡重度变化、基质吸力以及暂态水压力的影响,分析了降雨入渗条件下暂态饱和边坡失稳机制,揭示了暂态水压力分布规律,并阐述了相应的暂态水压力数学计算方法。依据边坡滑动面是、否位于悬挂暂态饱和区内2种分布条件,提出了考虑暂态水压力、基质吸力及重度变化的Janbu极限平衡分析方法,并编写了可自动搜索圆弧形和折线形滑面的暂态饱和边坡稳定性计算程序。通过算例深入研究了悬挂型暂态饱和边坡安全稳定性的变化规律以及滑移机制。研究结果表明：降雨前期,由于暂态饱和区厚度较小,边坡基质吸力作用对边坡稳定性影响占主导作用;持续降雨引起暂态饱和区厚度增加条件下,边坡内暂态水压力逐渐转化为边坡失稳的主控因素,边坡安全系数持续下降;相同计算条件下,随着暂态饱和区厚度的增加,折线形滑动面的安全系数始终小于圆弧形滑动面的安全系数;折线形最危险滑动面的深度随暂态饱和区厚度的增加呈减小趋势,但普遍浅于圆弧形滑动面。圆弧形滑动面的深度呈现先减少后增加的趋势,深入研究发现此现象与边坡底部暂态水压力及边坡的抗剪强度参数密切相关。悬挂型暂态饱和边坡更容易产生浅层折线形滑动破坏。     

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。     

降雨对山区高速公路弃土场边坡稳定性影响分析

弃土场是山区高速公路建设的附属工程,其稳定性是工程设计人员重点关注的技术难题。该文采用饱和-非饱和渗流分析方法对贵州省六盘水至威宁高速公路YK53+750右侧40 m弃土场边坡降雨条件下的渗流场进行数值模拟计算,在此基础上采用刚体极限平衡法对其安全系数进行计算,并探讨降雨对弃土边坡稳定性的影响。研究结果表明:在降雨条件下弃土边坡的基质吸力减小,并随着降雨的持续,在弃土边坡表面部分区域会形成暂态饱和区,但雨停之后边坡表面的暂态饱和区逐渐消散,基质吸力逐渐增大,坡体内的基质吸力先减小后缓慢增大;降雨对边坡稳定性的影响是显著的,降雨会导致弃土抗剪强度参数降低,引起弃土场边坡的安全系数减小,进而降低弃土场边坡的稳定性;采用假定岩土体全部饱和来进行暴雨工况条件下弃土边坡的安全系数计算,得到的边坡安全系数相比采用渗流稳定计算的偏小,相对工程而言该方法偏于安全。     

降雨对山区高速公路弃土场边坡稳定性影响分析

弃土场是山区高速公路建设的附属工程,其稳定性是工程设计人员重点关注的技术难题。该文采用饱和-非饱和渗流分析方法对贵州省六盘水至威宁高速公路YK53+750右侧40 m弃土场边坡降雨条件下的渗流场进行数值模拟计算,在此基础上采用刚体极限平衡法对其安全系数进行计算,并探讨降雨对弃土边坡稳定性的影响。研究结果表明:在降雨条件下弃土边坡的基质吸力减小,并随着降雨的持续,在弃土边坡表面部分区域会形成暂态饱和区,但雨停之后边坡表面的暂态饱和区逐渐消散,基质吸力逐渐增大,坡体内的基质吸力先减小后缓慢增大;降雨对边坡稳定性的影响是显著的,降雨会导致弃土抗剪强度参数降低,引起弃土场边坡的安全系数减小,进而降低弃土场边坡的稳定性;采用假定岩土体全部饱和来进行暴雨工况条件下弃土边坡的安全系数计算,得到的边坡安全系数相比采用渗流稳定计算的偏小,相对工程而言该方法偏于安全。     

降雨入渗下炭质页岩路堑边坡渗流特性研究

运用Geo-studio软件建立炭质页岩路堑边坡模型,对降雨历时内边坡中孔隙水压力和体积含水率的变化规律进行了研究。结果表明:降雨强度较大,雨水会快速入渗岩体,使孔隙水压力增加较快,但大部分雨水会沿边坡流走;降雨时间长,雨水会逐渐沿岩体裂隙向下入渗,对较深处岩体孔隙水压力产生较大影响。降雨在短时间内,边坡表面会形成暂态饱和区,随降雨时间的延长,大量雨水将入渗到坡体内,使地下水位不断上升,在坡脚处较大范围形成一个饱和区域,并向坡顶方向延伸。降雨结束后,暂态饱和区慢慢消失,岩体含水率也逐渐降低,但降雨持续时间长,岩体含水率消散的速度较慢。     

降雨工况下粗粒土高路堤边坡暂态饱和区时空演变规律模型试验

基于室内模型试验及相似理论,利用含水率测试仪、张力计、土压力盒分别监测长时间大雨、短时间暴雨2种降雨工况下粗粒土高路堤边坡体积含水率、基质吸力、坡前推力变化规律,研究这2种降雨工况下粗粒土高路堤边坡暂态饱和区时空演变规律,揭示暂态饱和区变化影响下粗粒土高路堤边坡失稳机理。结果表明：2种降雨工况下降雨初期,暂态饱和区主要分布在边坡表层,体积含水率逐层上升、基质吸力逐层消散;随降雨不断持续,长时间大雨工况下暂态饱和区主要呈S形分布,暂态饱和区扩展过程中路堤边坡各级坡脚处的体积含水率先上升、基质吸力先消散,坡前推力主要分布在路堤边坡坡脚深处,边坡土体抗剪强度削弱区域首先分布在各级路堤坡脚处并逐渐向边坡内部扩展;短时间暴雨工况下暂态饱和区呈J形分布,暂态饱和区在下路堤坡脚处分布的面积较大,暂态饱和区扩展过程中下路堤边坡下部坡脚附近体积含水率先上升、基质吸力先消散,坡前推力由表层向路堤深处逐渐增大,土体抗剪强度削弱区域主要分布在下路堤边坡坡脚处。     

“暂态”饱和-非饱和边坡稳定性分析方法研究

针对"暂态"饱和-非饱和边坡的稳定性问题，推导考虑"暂态"水压力、孔隙水重力、软化与非饱和强度的边坡安全系数计算公式，开发可以自动搜索滑动面位置的"暂态"饱和-非饱和边坡稳定性分析程序，并采用该程序研究算例"暂态"饱和-非饱和边坡安全系数与失稳模式的演化规律，分析不同因素对边坡安全系数的影响程度。研究结果表明：提出的能同时考虑"暂态"水压力、孔隙水重力、软化与非饱和强度的改进瑞典圆弧法，可以有效解决"暂态"饱和-非饱和边坡稳定性分析的问题；边坡失稳模式由深层整体破坏转变为浅层局部破坏时，存在一个可以采用降雨入渗区深度定义的阈值；降雨入渗区深度小于该阈值时，边坡安全系数迅速降低，滑动面最大深度快速减小，边坡失稳模式表现为深层整体破坏；降雨入渗区深度大于该阈值时，边坡安全系数持续降低，滑动面最大深度缓慢增大，在边坡浅层形成一块滑动带，边坡失稳模式表现为浅层局部破坏；"暂态"水压力对边坡稳定性的影响有利有弊，孔隙水重力、软化对边坡稳定性不利，非饱和强度对边坡稳定性有利；不考虑"暂态"水压力的抗滑力矩与下滑力矩之比小于滑动面"暂态"水压力及滑体侧向"暂态"水压力引起的抗滑力矩与滑体侧向"暂态"水压力引起的下滑力矩之比时，"暂态"水压力对边坡稳定性有利，反之则不利。     

降雨入渗对土石坝边坡稳定性影响的分析研究

降雨入渗是土质边坡失稳的主要诱发因素,很多土石坝坝坡滑坡都与降雨有着密切的关系。在饱和-非饱和渗流理论及土石坝填土土—水特征曲线的基础上,对土石坝在降雨入渗情况下非饱和区基质吸力的变化及暂态饱和区的形成进行分析,结合工程实例,采用极限平衡法在考虑不同降雨强度及持续时间下对非饱和渗流土石坝下游坝坡稳定性的影响进行分析。计算结果表明,降雨入渗导致土石坝浸润线的升高,从而使得原浸润线以上区域出现暂态饱和区,孔隙水压力增加,最终导致坝坡稳定性的降低,降雨强度越大或降雨历时越长,坝坡安全系数降低越多,坝坡安全系数在降雨持续2～4 h时降低的最快。     

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.     

降雨条件下非饱和土路堑边坡稳定性的数值模拟分析

以沪通铁路某路堑边坡工程为依托,对非饱和路堑边坡在不同降雨强度下瞬态渗流场与应力场流固耦合进行分析,探讨路堑边坡在不同降雨强度下的响应,重点研究了降雨强度对边坡安全系数的影响。结果表明:①监测点边坡竖直位移随降雨强度变化趋势相似,当降雨达到一定强度时,降雨强度对边坡竖直位移影响较小;随着降雨强度增加,边坡水平位移从缓慢变化过渡到加速变化,且边坡中部水平位移相对坡脚水平位移具有滞后性;②边坡水平位移随降雨时间增加呈现三个阶段:初始稳定阶段、缓慢变化阶段、正比关系变化阶段,应重视降雨时间效应引起的边坡失稳破坏;③降雨强度从0增加到18 mm/h时,边坡安全系数由1.795降低到1.305,降低约27%,降雨强度从15 mm/h增加到18 mm/h,边坡安全系数降低约16%,降雨强度越大对边坡整体安全性影响越大。     

降雨入渗条件下含裂隙边坡稳定性分析

现今对滑坡的研究过程中大多没有考虑坡体之上的裂隙,然而裂隙对降雨型滑坡所起的作用尤为重要。某公路滑坡坡体之上存在大量裂隙,为研究其在降雨过程中渗流及稳定性变化规律,运用有限单元法分别模拟有裂隙和无裂隙时坡体内瞬态渗流场变化、稳定性随降雨历时的变化情况。结果表明:在研究含裂隙滑坡降雨入渗过程中,考虑裂隙时的计算结果与现场观测结果更一致,考虑裂隙对滑坡稳定性的影响十分必要。     

地下水对边坡稳定性影响之评估与对策——以南回铁路沿线边坡为例

台湾位于欧亚板块与菲律宾海板块交界带,岩体破碎且地下水丰沛,暴雨期间易肇生坡地灾害。台湾南回铁路沿线多处隧道边坡具有浅岩覆与常渗水的现象,若坡地发生失稳将严重影响铁路营运安全。采用区域地下水经营观念,以水文地质模式分析、评估降雨和地下水对边坡稳定性的短期与长期影响,并透过情境模拟方式评估各种排水配置对隧道边坡稳定性的提升程度,并研拟优化的工程方案以降低致灾风险。     

降雨条件下楼房山隧道碎石土边坡的稳定性研究

通过建立楼房山隧道罐子沟端滑坡防治工程数值计算模型,研究降雨对碎石土边坡稳定性的影响机制,将降雨条件转化为含水率的变化,分析了不同含水率变化下边坡的应力场、位移场、塑性区及剪应变增量的变化规律。研究结果表明:在降雨条件下,碎石土边坡的稳定性随着含水率的增加呈先缓慢减小后急剧减小的特征,即存在一个与含水率有关的临界特性;降雨诱发碎石土边坡失稳的主要机理是雨水渗入后在地下水管道排泄系统作用下,将坡体下部碎石土中的细粒土带走,逐渐形成坍塌滑移,导致整个边坡破坏。