持续降雨环境下高速公路边坡稳定性影响的数值模拟分析

主要针对于高速公路边坡工程进行研究,并且使用ANSYS软件来对其进行模拟建模,在不同强度和持续时间降雨条件下,研究边坡稳定情况,对边坡安全坡稳定性进行数值模拟。结果表明,随着降雨的持续,填方体吸湿向内不断发展。在当高速公路受到降雨后,土地会因为吸收降水从而变湿润,土地的内摩擦角度、土壤的凝聚力、土壤介质的吸力也随之变小,而后在降雨达到后期状态的时候,各个参数变化率持续减小,直到边坡遭到失稳破坏。填方体吸湿随着降雨的持续进行不断向内进行发展,此时会降低内摩擦角、凝聚力、基质吸力,在降雨持续20 h到30 h时,填方体稳定性系数的变化程度和范围比较大,随时会对其造成极大的影响,我们应该及时对公路边坡实施防护措施,从而保证边坡的稳定和安全。     

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%。     

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。     

降雨入渗作用下路基边坡的稳定性分析

为分析降雨入渗对路基边坡稳定性的影响,考虑渗流场与应力场间的耦合作用,依据强度折减方法,运用有限元软件分析了降雨、路基几何形状及路基土物理性能对边坡稳定性的影响。结果表明:降雨强度越大、降雨历时越长,路基变形位移越大,边坡稳定安全系数减小;长时小雨造成的路基沉降较大,边坡容易失稳;路基边坡越陡,路基变形位移较小,但边坡稳定性较低;路基土渗透系数越大,路基变形位移越大,边坡稳定性降低。     

雨水渗入对土石坝边坡稳定性影响分析

针对土石坝边坡在雨水渗入作用下易引起边坡孔隙水压变化,导致结构失稳的问题,采用SLOP/W有限元软件构建土石坝边坡模型,重点分析了降雨强度、降雨持续时间、降雨雨型和前期降雨条件下土坝坡内暂态孔隙水压力分布,得到坝体在不同工况下的稳定安全系数,研究结果表明:降雨量相同时,降雨强度小,持续时间长,坝坡基质吸力下降,坝坡的安全稳定性降低,降雨强度大,持续时间短时,雨水以径流方式流失,土坝坡体内部基质的吸力变化较小;降雨总量一定时,降雨峰值数量越多,峰间降雨强度小,坝坡抗滑稳定性越低,当前期降雨和后期降雨间隔时间增大,坝坡安全稳定系数呈先减小后增大,当时间间隔很大时,前期降雨影响有限。     

英佛公路上金坑村滑坡治理方案研究

英德至佛冈一级公路K2+730~+810左侧路堑边坡由于坡率设计不合理,长期裸露在空气中,受雨水侵蚀,产生滑坡,严重影响公路运营。运用北京理正软件对主滑方向上的三个剖面在天然工况和降雨工况下的稳定性进行了计算分析。结果表明:天然工况下,稳定安全系数为1.009~1.121,降雨工况下,稳定安全系数为0.761~0.802,已滑路堑边坡处于不稳定状态。经采用抗滑挡土墙、锚杆、截水沟等治理措施后,已滑路堑边坡在天然工况下,稳定安全系数为1.636~1.783,在降雨工况下,稳定安全系数为1.347~1.452,均处于稳定状态。通过以上措施对滑坡进行了有效治理,确保了公路运营安全。     

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。     

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。     

降雨作用下高填土质路堤边坡的渗流稳定分析

针对现行的高填土质路堤边坡,基于饱和—非饱和渗流数学模型,设计了二维非稳定渗流程序,通过模拟因雨水入渗引起的暂态渗流场,分析土体中含水量、基质吸力的变化规律;采用等效粘聚力的概念,利用延伸的MOHR COULOMB破坏准则对路堤边坡进行了弹塑性有限元分析,进而得出路堤边坡在不同降雨时刻的安全系数;最后分析了降雨重现期、土参数φb和由路堤施工所引起的土体渗水性系数的各向异性对边坡渗流稳定的影响。     

降雨入渗下非饱和土边坡稳定性影响研究

运用分形模型预测非饱和土的水理特性,主要研究了降雨条件下非饱和土边坡的稳定性变化及影响边坡稳定性的各个因素:土质特性参数(分维、进气值与饱和导水系数)、降雨强度、边坡几何特性参数及初始地下水位深度等.土体的饱和导水系数、降雨强度对降雨过程中的非饱和土边坡稳定性影响较大;非饱和土边坡在降雨过程中的最小安全系数与土体饱和导水系数之间的临界关系可用Sigmoid曲线模型拟合;降雨强度直接影响了非饱和土边坡的稳定性,降雨过程中边坡的最小安全系数与降雨强度的关系曲线可用MMF模型拟合;另一方面,非饱和土的分维、进气值、边坡几何特性参数及初始地下水位深度的影响相对较小.     

坡顶荷载和强降雨作用下的滑坡稳定性析因分析

坡顶荷载是公路边坡、铁路边坡以及矿山边坡等稳定性分析中不可忽略的因素,而强降雨作用也是诱发滑坡的重要因素之一,因此进行对坡顶荷载和强降雨综合作用下的滑坡稳定性析因分析非常必要。通过Midas-GTS建立合理的计算模型,采用有重复试验的双因素析因试验,对滑坡稳定性的进行分析。其结果直观表明:降雨条件不变时,施加坡顶荷载,其安全性系数降低16%～21%;坡顶荷载不变,施加强降雨,其安全性系数下降10%～19%。方差分析表明:坡顶荷载和降雨及其综合作用对边坡最大剪切应变影响非常显著;坡顶荷载对边坡水平方向最大位移的影响为不显著,强降雨对边坡水平方向的最大位移的影响非常显著,坡顶荷载和降雨的综合作用对边坡水平方向最大位移的影响显著。     

降雨条件下非饱和土边坡稳定耦合数值模拟

降雨是影响边坡稳定的主要因素之一。降雨入渗,土体饱和度会发生变化,进而影响孔隙水压力与介质渗透系数。文章根据岩土饱和-非饱和渗流理论,考虑降雨入渗的影响,基于非饱和水土二相介质耦合,运用有限元强度折减法,对持续降雨条件下土质边坡进行了数值模拟。在不同时刻与不同降雨强度下,分析了降雨过程中边坡位移、孔隙压力和安全系数的变化规律。     

骡坪隧道洞口山体滑坡稳定性分析及治理措施研究

骡坪隧道洞口山体边坡因暴雨影响出现裂缝,沿隧道顶上方横向贯通发生滑坡,通过地质勘探研究工程地质条件,分析滑坡变形特征及变形原因,使用勘查数据进行滑坡稳定性分析,并确定了治理措施。结果表明:斜坡治理前,天然工况和降雨工况下滑坡的安全系数分别为1.167,1.025;采用削坡、坡体注浆、锚索框架等治理措施后,山体滑坡在天然工况和降雨工况下的安全系数分别为1.360,1.210,降低了边坡地下水位,减小了渗水压力,改善了边坡稳定条件,提高了边坡稳定性,达到设计安全要求。     

降雨条件下黄土路堑高边坡稳定性分析

分析了降雨对黄土边坡稳定性的不利影响,提出了考虑降雨作用的黄土边坡稳定分析方法,并以山西省临离高速公路第三合同段K70+465处为工程背景,运用非饱和土强度理论和有限元强度折减法进行数值模拟分析,研究了降雨强度、降雨时长、雨型和土体渗透系数对边坡稳定性的影响,从而揭示边坡受降雨作用下的瞬态变化过程。研究成果对黄土地区路堑高边坡稳定性评价具有一定的借鉴意义。     

水对边坡稳定性影响的研究

水是造成边坡失稳的重要因素之一,边坡的失稳一般与地下水、大气降雨有关。降雨入渗导致边坡土体含水量增加,容重增加使土体强度下降,从而引起边坡失稳。应用GEOSLOPE软件对不同高度的地下水位对边坡稳定的影响进行了分析。     

降雨条件下道路边坡地下水渗流分析

降雨是影响道路边坡稳定的主要因素之一,根据岩土饱和-非饱和渗流理论,考虑降雨入渗的影响,利用有限元方法,对强降雨条件下公路边坡地下水渗流场动态进行了数值模拟,得到了降雨过程中边坡地下水压力水头、总水头变化、流速的变化规律,研究结果为道路边坡的稳定性分析和滑坡预测提供重要的分析数据。     

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。     

浸水条件下膨胀土路堑边坡的稳定性分析

降雨后土体浸湿是造成膨胀土路堑边坡破坏的重要原因。通过分析浸水条件下膨胀土路堑边坡的破坏机理,考虑膨胀力作用的特点,建立了膨胀土路堑边坡的膨胀力作用模型。结合实际膨胀土路堑边坡工程,利用有限元法,模拟分析了边坡在浸水前后及不同浸水深度时的位移场、危险滑动面和稳定系数。通过分析和比较表明:膨胀土路堑边坡的稳定性直接受浸水条件的影响,浸水后的边坡不仅安全性明显降低,而且破坏具有明显的浅层性特征,故应做好坡面的防护和防水、排水措施。     

基于降雨下最不利深度的多级边坡平台宽度研究

合理的平台宽度是设计多级边坡的重要前提。利用刚体极限平衡法和渗流数值模拟,并结合浅层土质边坡的破坏模式,揭示了降雨情况下浅层土质边坡的稳定性系数分布形式,提出了一种考虑降雨的多级边坡平台宽度的设计方法,并对影响多级边坡平台宽度的因素进行了分析。研究结果表明:降雨情况下浅层土质边坡的稳定性系数与滑面距坡表的垂直距离关系曲线近似成勺形;平台宽度分别随着黏聚力增加和内摩擦角降低线性增加,而随着坡率增加逐渐减小。     

堆积层滑坡稳定性分析

通过对3个代表性堆积层滑坡的特征分析,根据滑坡特点及气候特征,采用传递系数法分析了暴雨作用前后边坡的稳定性。计算结果表明,降雨入渗后边坡的稳定系数降低较多,并提出了截流、排水及抗滑桩等加固措施。