孔隙水压力作用下三级边坡稳定性的上限

根据极限分析上限原理,建立了孔隙水压力作用下三级边坡的对数螺旋线破坏机制,并对其稳定性进行了分析。计算了其外部重力做功功率、孔隙水压力做功功率以及内部能量耗散功率方程,将孔隙水压力作用下三级边坡临界高度的求解转化为非线性规划的数学问题。分析了孔隙水压力作用下土体强度参数对三级边坡稳定性的影响。     

水下隧道开挖面三维渗流场解析及涌水量预测分析

开挖面前方地层水压力及渗水量值是水下隧道工程重要参数,也是开挖面支护力设计、超前堵水加固参数设计的重要指标. 针对以往二维渗流模型分析水下隧道开挖面前方三维渗流场的局限性问题,首先,建立考虑开挖面前方渗流等势面为空间曲面的水下隧道三维渗流解析模型;其次,推导以开挖面所在平面为分界线的全部未开挖区半地层空间的水头分布函数,得出开挖面渗水量及前方地层孔隙水压力计算公式;最后,分析超前加固厚度、土体与超前加固渗透系数相对值等因素对开挖面前方水压力及渗水量的影响. 分析结果表明:与以往考虑开挖面正前方为二维渗流场的理论模型相较,三维解析模型能更好地反映开挖面前方空间渗流形态,且涌水量与水压力计算结果误差在5%以内;当掌子面前方加固范围为2倍洞室直径,超前加固区与地层相对渗透系数取值50,为安全合理的超前堵水加固参数.      

膨胀土地区边坡稳定性探讨

探讨了成都膨胀土的一些物理、化学性质,以吸力经验公式为基础,结合某路堤边坡工程,分析了膨胀土吸力对边坡稳定性的影响。采用“条分法”分别按照均质边坡、无孔隙水压力,均质土坡、有孔隙水压力,均质土坡、有孔隙水压力且坡顶开裂三种工况对膨胀土边坡稳定性进行预测分析,计算结果表明后两种情况下边坡的稳定性大大降低,并提出了防止边坡失稳相应的工程措施。     

降雨条件下顺层岩质边坡稳定性研究

以西南山区某边坡为原型,对岩质边坡渗流特性和雨水入渗过程进行了分析,对降雨入渗对岩质边坡的作用进行了探讨,利用MIDAS/GTS研究边坡在不同降雨强度下孔隙水压力变化规律,以及降雨和不同支挡形式对边坡稳定系数的影响。研究结果表明:随着降雨历时的增加,孔隙水压力迅速增大,当孔隙水压力增长到一定大小后,孔压不再增加,此后孔压变化很小,坡面达到饱和状态;降雨对边坡稳定影响较大,含软弱夹层的岩质边坡稳定性主要取决于软弱夹层的强度;支挡结构限制了滑体位移,具有良好的加固效果,支挡形式越强,边坡越稳定;岩层倾角越小,边坡越稳定。研究结果可为顺层岩质边坡的科研、设计和施工提供参考。     

考虑裂隙和膨胀力的膨胀土边坡稳定性分析

为探究裂隙和膨胀力综合影响下的膨胀土边坡稳定性,通过引入膨胀力对传统圆弧形滑动面稳定系数的计算公式进行改进,运用有限元方法探究膨胀土边坡在不同降雨工况下渗流场的时空分布规律和稳定系数变化规律。经探究,改进后的稳定系数计算公式可较好地反映膨胀特性的影响及稳定系数的变化规律,能较好地适用于膨胀土边坡稳定性分析;降雨强度、降雨历时和裂隙深度共同决定膨胀土边坡经雨水入渗的影响深度,且该深度同膨胀土边坡在气候营力作用下形成的风化带深度相近。停雨期内,裂隙的存在会加剧孔隙水压力的消散;膨胀力严重影响稳定系数,考虑膨胀力后稳定系数减小约30%;稳定系数会随降雨强度、降雨历时和膨胀力的增大持续减小。     

公路修复路堤侵蚀敏感性与边坡稳定性比较

本研究对比了不同侵蚀控制方法对公路路堤边坡的侵蚀敏感性和稳定性的影响。在边坡0.5～3.0 m不同深度处安装多个张力计,以监测每段边坡内正、负孔隙水压力和渗流情况。通过对5个边坡断面的田间观察,结果表明在降雨量小于1400 mm/年的条件下,以毯层、粗粒土和黏粒土作为控制措施最为有效。当累积降雨量超过3400 mm/年,所有测试路段均出现严重的浅层边坡破坏和地表侵蚀,这种破坏模式与孔隙水压力数据吻合较好。雨季末的孔隙水压力系数r_u值为0.40～0.50,当孔隙水压力r_u=0.55时,抗剪强度参数c′和φ′分别为10 kPa和40°。     

降雨条件下边坡稳定性分析及滑坡防治措施

提出降雨条件下的边坡力学模型,基于边坡受力分析,揭示静动水压力、扬压力、岩土体力学参数劣化等诸多因素共同作用使边坡稳定性安全系数降低,激发边坡失稳。提出截、排水处置措施,从而达到增加滑坡稳定性的目的。对降雨型滑坡防灾减灾技术实施具有一定借鉴作用。     

饱和砂层泥水平衡盾构隧道开挖面稳定研究

饱和砂层盾构隧道掘进过程中,不当的开挖面支护可能导致开挖面坍塌或挤出破坏.为保证开挖面稳定,压力泥浆通常用来平衡开挖面上的土压力和水压力.因为压力仓中的泥浆压力大于地层中的静水压力,泥浆会向开挖面周围地层入渗.在这种情况下,部分有效支护力转化为超孔隙水压力,导致开挖面上的有效支护压力减小,从而降低开挖面的稳定性.因此,设计支护压力时必须考虑泥浆入渗作用和超孔隙水压力的影响.另外,地层成层情况也会影响开挖面稳定性.结合饱和砂层盾构掘进引起的超孔隙水压力计算模型和室内泥浆入渗试验结果,分析泥浆入渗和超孔隙水压力对开挖面稳定的影响,并讨论地层的分层情况和开挖面水力梯度对开挖面微观稳定的影响.研究结果表明:在设计支护压力必须附加额外压力以弥补泥浆入渗过程中有效支护压力的损失;通过对比均质承压水层和半封闭承压含水层中开挖面上的水力梯度发现,相较均质承压含水层而言,盾构隧道在半封闭承压含水层中掘进时开挖面更加稳定;在没有泥浆支护的情况下,开挖面上的水力梯度很难维持开挖面上土颗粒的稳定,因此建议压力泥浆用于饱和砂层盾构隧道开挖面支护.     

不同降雨入渗条件下路堑边坡渗流特性研究

为研究不同降雨条件下雨水入渗对路堑边坡渗流特性的影响,采用Geo-studio软件对实际工程路堑边坡模拟多种极端降雨的边坡渗流,分析边坡内部孔隙水压力、体积含水率、暂态饱和区等变化规律.研究结果表明:不同降雨入渗条件下,边坡内部较高处其孔隙水压力及体积含水率更易消散,且积水作用会使得边坡坡脚及各级台阶处出现极值;暂态饱和区在降雨-停雨全过程中,其面积大小呈现"凸"型分布;由于高边坡处的径流补充,导致低边坡处的各项指标减少较慢.     

水泥混凝土路面半刚性基层的孔隙水压力特性

基于多孔介质弹性理论,运用ABAQUS有限元分析软件对水泥混凝土路面半刚性基层的孔隙水压力进行了数值模拟,计算了不同外部荷载和路面结构条件下的基层孔隙水压力分布规律。分析结果表明:在饱水状态下,基层孔隙水压力随面层厚度、面层模量、基层厚度与基层渗透系数的增大而减小,随基层模量的增大而增大,但面层和基层模量对孔隙水压力的影响不显著;孔隙水压力随交通荷载的增大而呈线性增大,在荷载相同时,荷载分布越密集,对基层孔隙水压力分布的影响越显著,加载模式只影响孔隙水压力的消散过程;孔隙水压力随行车速度的增大而增大,消散过程加快。     

公路黄土坝式路堤稳定性计算方法

为提高公路黄土地区土工膜上游防渗斜墙式坝式路堤的稳定性,分析了地震力对路堤边坡稳定性的影响,引入地震力参数,采用计及条块间作用力的简化毕肖普法推导出路堤边坡稳定性系数计算公式;考虑坡面蓄水压力作用,利用力的平衡原理得出了路堤整体稳定性判定条件。路堤边坡稳定性的计算结果表明,地震力对坝式路堤的稳定性影响较大,稳定性系数在考虑地震力与不考虑地震力时最小误差为0.1(对应烈度为7°);滑出点在坡脚外的稳定性系数远远小于坡面的稳定性系数,边坡浸水稳定性系数小于不浸水稳定性系数,所以边坡稳定性检算应着重考虑滑出点在坡脚外稳定性和浸水稳定性;路堤整体稳定性计算结果表明实际沟底纵坡为2.872%时,路堤整体是稳定的,纵坡为10.000%时,是不稳定的,所以坝式路堤须设置在沟底纵坡较缓的冲沟上。     

某二元结构高边坡加固效果对比分析研究

在分析原始边坡天然和暴雨状态下的边坡稳定性和塑性区分布的基础上,利用Midas有限元分析软件分析了锚杆支护和抗滑桩方案对边坡稳定性的支护效果。研究结果表明,锚杆支护下边坡的安全系数由原来的1.137提高到了2.084,抗滑桩支护下的边坡天然工况下的安全系数为1.627,比边坡的原始安全系数提高了41.2%;最后从施工和工程经济性等角度对两种支护方案进行了对比,提出了主动支护措施与被动支护措施结合的支护建议。     

降雨条件下非饱和土质公路边坡稳定性分析

基于降雨入渗对边坡稳定性影响机理的分析,采用SLOPE/W软件和SEEP/W软件,模拟了降雨强度为50mm/h和80 mm/h条件下边坡土体渗流场的变化。算例分析表明:相同降雨强度条件下,边坡土体孔隙水压力随着降雨时间的推移而逐渐增大。相同降雨历时条件下,降雨强度越大边坡内的饱和区域越大,孔隙水压力也越大;降雨持续时间对边坡稳定的影响程度与降雨强度大小有关。     

真空-堆载联合预压在高速公路软基处理中的应用

通过对某工程孔隙水压力及分层沉降资料的观测,分析采用真空-堆载联合预压法加固软土地基时土颗粒所受侧压力、渗流力和抗剪力的变化情况,从深层沉降和孔隙水压力变化方面分析了真空-堆载联合预压法对其加固效果的影响,为其在高速公路软土地基中的推广应用提供了依据和参考。     

基于改进水压分布的顺层岩质边坡稳定性研究

基于不同水压分布假设,引入权重的概念,推导了顺层岩质边坡出流缝被堵塞、未被堵塞、处于被堵塞和未被堵塞之间的某一状态3种不同情况下的静水压力计算公式。并综合静水压力、动水压力、锚固效应、地震荷载的影响,运用极限平衡法,推导了典型顺层岩质边坡稳定性系数计算公式。选取某顺层岩质边坡作为实例进行研究,结果表明:顺层岩质边坡稳定性在水力作用下随总地下水位增大而降低;顺层岩质边坡出流缝被堵塞比未被堵塞的稳定性明显降低;顺层岩质边坡稳定性随着权重的增大而减小。     

不同边界和初始条件下非饱和软土路基一维固结

为解决非饱和软土路基在长期荷载作用下的沉降问题,将Kelvin蠕变模型与Duncan非线性弹性模型串联为一个新的非线性黏弹性蠕变模型,来描述非饱和土路基的应力应变关系。结合孔隙水和孔隙气体的控制方程,推导出非饱和软土路基一维条件下的固结-蠕变耦合方程,可以求解非饱和土路基任意时间任意位置的孔隙水压力、孔隙气压力和沉降量,并考虑了长期荷载作用下路基的蠕变变形。结合工程实例对方程进行了验证,计算结果与实际工程有良好的吻合性。利用推导出的一维固结-蠕变耦合方程,对非饱和土固结的边界条件和初始孔隙水压力分布对其固结的影响进行讨论,发现其边界的排水条件对孔隙压力的消散速度有明显的影响,并且非饱和软土在固结过程中的孔隙压力并不一定是单调递减的,固结过程中可能出现负孔隙水压力。     

考虑动水压力作用的深水桥墩地震响应分析

采用附加质量的形式考虑动水压力对桥墩的影响,以ANSYS有限元软件为计算平台,建立单墩模型并进行深水桥墩地震响应分析。得出动水压力改变桥墩的地震反应特性,增大了桥墩墩顶位移和墩底内力,并且动水压力作用还与结构本身质量和周期有关等结论。通过对连续梁桥和连续刚构桥的分析,验证了动水压力作用与结构固有周期有关,随着固有周期的增大,动水压力对结构的影响越小。     

海河隧道干坞边坡的稳定性

采用简单条分法和简化毕肖普法,对中央大道海河沉管隧道工程的干坞边坡稳定性在开挖、充水和再排水3种工况下进行了分析.对开挖阶段,考虑了渗流力和开挖扰动的影响;对充水阶段,考虑了浸润面以上毛细作用区内毛细吸力丧失的影响;对排水阶段,考虑了水位骤降引起的应力变化和超孔隙水压力的影响.这项研究成果已作为该项目的设计依据.     

海底隧道钢拱架锈蚀对支护体系安全性的影响

为提高大断面海底隧道支护体系的安全性,对厦门海底隧道进行了有限元分析.在有水压和无水压2种情况下,分析了钢拱架锈蚀对自身承载能力和对初期支护混凝土、二次衬砌安全性的影响.分析表明:锈蚀率达到80%时,钢拱架与混凝土之间的粘结力和钢拱架的承载能力将完全丧失.随着钢拱架锈蚀,其弯矩降低系数与锈蚀率符合二次曲线关系,轴力降低系数与锈蚀率基本符合线性规律;初期支护混凝土边墙与拱顶处安全系数在无水压的情况下最大降低约5.5%,在有水压的情况下最大降低6.6%左右;二次衬砌边墙与拱顶处安全系数在无水压的情况下最大降低3.4%左右,在有水压的情况下最大降低约6.4%.     

坡积土边坡裂隙各向异性特征对雨水入渗过程的影响

采用有限元软件Geo-Slope中的SEEP/W模块分析了裂隙深度、渗透系数比、裂隙角度与裂隙数对雨水入渗过程的影响,结合非饱和渗流理论研究了裂隙渗流各向异性对边坡稳定性的影响。分析结果表明:降雨1、7 d时,1 m裂隙深度内最大孔隙水压力分别为9.69、9.70 kPa,雨水沿裂隙底部向下的入渗深度分别为0.5、1.5 m,裂隙内孔隙水压力随降雨的持续迅速增大,直至由负压力转变为正压力; 裂隙深度越大,裂隙内孔隙水压力越大,降雨停止时刻相应的入渗深度也越大,饱和区域的大小与裂隙深度正相关; 当渗透系数比为1时,裂隙范围内最大渗透系数为1.51×10-7 m?s-1,此时沿裂隙方向渗透系数小于降雨强度,降雨入渗过程受土体渗透系数控制,而当沿裂隙方向渗透系数大于降雨强度时,雨水入渗过程受降雨强度控制; 裂隙角度越小,在裂隙深度范围内的最大孔隙水压力越大,且出现正孔隙水压力的深度也越大,而边坡表层饱和区范围越小; 无裂隙存在时,降雨后边坡内部仍保持负压力状态,无饱和区存在,有裂隙存在时,雨水沿裂隙下渗并在边坡内部形成饱和正压力区,1～5条裂隙形成的饱和区面积分别为16.4、34.7、60.9、75.6、110.7 m2,饱和区面积与裂隙数呈乘幂关系,且随着裂隙数的增加,雨水对渗流场的影响范围与程度增大,长裂隙的集中分布是引起边坡内部大面积连通型饱和区出现与地下水位升高的直接原因。