裸露岩质边坡覆绿模拟试验研究

通过对裸岩边坡模型的研制,设计边坡坡度、种植槽类型、基质类型和绿植配合类型等模拟条件,建立9组模型并开展试验研究,以获取绿植生长发育的影响因素及相关数据,进而探索岩质边坡覆绿技术。具体试验结果包括:(1)在Ⅰ型种植槽土壤含水率较高、不施基肥时,平度株高随坡度改变的影响不显著,但Ⅰ型种植槽在土壤含水率较低、不施基肥时,45°的边坡坡度下绿植平均株高较60°和75°的坡度下平均株高高出12%～30%。Ⅱ型种植槽无论土壤含水率高或低,在施加基肥时,坡度变化对平均株高的影响均不显著;(2)土壤层厚度不同程度地影响绿植的萌芽与生长,试验表现在土壤层厚度3.5cm左右绿植有较大的平均高度,施加基肥、满足绿植萌芽并生长且土壤含水率不一的情况下,Ⅰ型种植槽模型中绿植平均株高较Ⅱ型种植槽中绿植高8%～147%;(3)Ⅰ型种植槽在三种试验坡度且土壤含水率不一的情况下,施加基肥的绿植平均株高比不施基肥的绿植高10%～163%。     

临空条件对边坡稳定性的影响

公路作为一种纵向延伸的线性工程,穿越不同的地形、地貌单元,所涉及的边坡具有种类广、数量多的特征。在充分调研的基础上,建立了各种常见的公路边坡形式的数值模型,对其稳定性和可能的破坏模式进行研究。研究发现:(1)坡脚处剪应变随坡高增加而增加,边坡稳定系数随坡高增加呈幂函数减小,坡高小于20 m时稳定系数减小明显,大于20 m后其变化趋势变缓;(2)随着坡度的增加,坡脚剪应变增加更为明显,边坡的稳定系数随坡度增大同样呈幂函数减小,坡度小于40°时变化较大,大于40°后变化趋缓。另外对比来看,稳定性系数对边坡坡度的变化要更加敏感一些;(3)若坡体内部存在外倾的结构面,边坡破坏时将在覆盖层内拉张产生圆弧形滑面,并沿接触面产生复合式滑动,此时边坡的稳定性将主要受接触面的性质所控制,如结构面倾角、强度参数等。(4)阶梯形边坡比一坡到顶的直线形边坡稳定性好,但大平台阶梯形边坡各级边坡自身的稳定性不容忽视。微凹形、直线形、微凸形3种坡面形态下边坡稳定性依次变差,工程中建议合理利用凹形边坡,而对于凸形边坡应该慎重利用。     

满足公路边坡坡面灌溉均匀度的技术研究

本文分析了公路边坡滴灌设计的难点和特点,通过公路边坡灌溉设计、边坡灌溉理论技术以及公路边坡在不同坡度情况下灌溉均匀度分析研究,提出了公路边坡植被滴灌灌溉的技术依据。     

土-岩混合边坡的破坏模式研究

结合力学分析和极限分析中的上限定理,推导出了存在张性裂缝时边坡维持自稳的极限高度,对边坡发生滑坡、崩塌破坏的条件进行了理论界定。在此基础上,以实际工程中遇到的某土-岩二元结构边坡为研究对象,借助有限元方法对坡角、坡高影响下边坡的破坏模式进行了分析。研究发现:在土-岩接触面产状一定的情况下,坡角是边坡破坏模式变化的控制因素,坡高对破坏模式的影响则不是很明显,符合实际规律;对于本研究中边坡实例,当坡角在65°左右时是其发生滑坡、崩塌破坏的理论界限,小于此坡角时可能的破坏模式以滑坡为主,大于此坡角时发生崩塌破坏概率增加;当保持坡度在65°时,坡高的变化对坡体内拉应力发展深度及分布状态的影响很小,边坡的破坏模式还处于滑坡破坏与崩塌破坏的临界点附近。本研究的研究成果可为类似边坡的稳定性和破坏模式研究提供思路和理论支持。     

裂隙对红粘土边坡渗流稳定的影响分析

为探讨裂隙对红粘土路堤边坡渗流稳定的影响规律,采用非饱和湿热耦合有限元分析方法,模拟了9种裂隙工况下边坡瞬态水分迁移过程,并基于非饱和强度理论耦合计算了边坡稳定性。分析得出,裂隙的存在明显加深了边坡降水影响深度,考虑裂隙工况下降水影响深度为裂隙埋深加上气候影响深度,裂隙间距对湿度影响深度贡献小,它主要控制着降水早期边坡水分迁移,裂隙埋深是影响边坡渗流和稳定的主要因子,裂隙埋深小于1.0m时裂隙对边坡稳定性影响不敏感,而裂隙埋深达到2.0m以上时影响十分显著。     

玄武岩纤维网应用于公路边坡防护稳定评价

为了探讨玄武岩纤维网对公路边坡稳定性的影响,文章通过数值模拟的方法,计算了玄武岩纤维网的力学性能,量化了玄武岩纤维网对坡体稳定的贡献。在此基础上,通过计算不同边坡条件(坡体特征和坡度)下,含有不同配置的公路边坡的安全系数,评价玄武岩纤维网对公路边坡稳定性的影响。结果表明,玄武岩纤维网在一定程度上提高了坡体稳定性,当边坡坡度为30°时,在3种不同边坡条件(均质土坡、非均质土坡以及表面有较薄土层存在的岩石边坡)下,安全系数分别提高了6.9%,6.5%和5.4%;但当坡度为60°时,安全系数分别提高了12.8%,10.5%和8.6%。当坡体为均质土坡且坡度较陡时,其提升作用更明显。     

陇南碎石土边坡上输电线路铁塔合理位置的确定

结合甘肃省陇南市某输电线路工程实例,分析了铁塔合理位置的影响因素,运用理正岩土计算软件,采用极限平衡分析法,计算碎石土坡在不同坡度和铁塔荷载下的安全系数。结果表明:在满足安全系数1.25时,天然状态下边坡的稳定坡度是39.3°;坡高从9 m增至11 m时,安全坡度从31.1°减至29.2°;坡高从11 m增至18 m时,安全坡度从29.2°增至39.2°;当坡高达到19 m时,铁塔对边坡的稳定性不产生影响,安全坡度达到天然状态的39.3°;当坡高     

黏土斜坡地基中水平受荷桩承载特性研究

运用ABAQUS有限元分析软件建立桩基-边坡耦合三维数值模型,并模拟黏土边坡中的不排水加载条件,分析了坡度分别为0°,15°,30°,45°,60°条件下,桩顶水平荷载分级施加时的桩身水平变形和弯矩分布规律及变化趋势,研究黏土斜坡地基中单桩的水平承载特性。结果表明:斜坡对桩基水平承载力的影响不容忽视,坡度越大,桩身变形及弯矩越大;单桩水平临界/极限承载力均随坡度的增加而减小,提出了黏土斜坡地基中不同坡度区间内的单桩临界/极限承载力折减系数。     

某高速公路下边坡稳定性分析及支护方案研究

某高速公路K87+200~K87+320段下边坡高约52 m,边坡坡度约42°~54°,地质条件较复杂。基于理正软件采用瑞典条分法和基于Midas-GTS有限元仿真计算对该边坡的稳定性进行了分析,两种方法的计算得到的边坡滑动面位置和形状基本一致,瑞典条分法计算得到的安全系数为1.241,小于仿真计算的1.309,说明瑞典条分法相对保守。针对该边坡特征,提出完善排水系统+挂网锚喷的支护方案,并利用理正软件对支护后的边坡稳定进行计算,得到其安全系数为1.359>1.35,符合规范要求,说明边坡处于稳定状态。     

剪胀角对含软弱土层非关联塑性土质边坡稳定性数值分析

为了分析剪胀角对含软弱土层非关联塑性土质边坡稳定性影响分析,本文基于在折减的过程中满足剪胀角小于内摩擦角的条件下,利用强度折减法,通过改变除软弱土层土以外的边坡土质的剪胀角,其中剪胀角分为0°、3°、6°、9°、12°,以此分析软弱土层厚度H为0m、1m、2m时的边坡安全系数。结果显示:固定各软弱土层厚度,随着边坡土质剪胀角的增大,边坡失稳时滑动面逐渐减小;固定各边坡土质剪胀角的变化,随着软弱土层厚度的增大,边坡失稳时滑动面逐渐增大。通过边坡安全系数分析发现,固定各软弱土层厚度,随着边坡土质剪胀角的增大,边坡安全系数逐渐增大;固定各边坡土质剪胀角的变化,随着软弱土层厚度的增大,边坡安全系数逐渐减小。其中,软弱土层厚度H=0、1、2m时,边坡安全系数随着边坡土质剪胀角从0°到12°变化分别提升了0.088%、1.006%、0.091%,虽然软弱土层厚度H=1m时边坡安全系数提升最多,但软弱土层厚度H=1、2m时边坡安全系数均小于1,还是存在危险状况,在现实工程中,可通过控制剪胀角小于内摩擦角的条件下提高边坡土质剪胀角来提高边坡安全系数。     

降雨方向与坡面侵蚀临界坡度的理论分析

对工程边坡进行绿色防护的初期,降雨侵蚀是造成边坡绿色防护层破坏的重要因素.在考虑了降雨方向对坡面侵蚀的影响条件下,当雨滴下落方向与垂直方向的夹角为β时,从理论上证明降雨侵蚀的临界坡度在迎风坡面坡度为47.2° β/2,背风坡面为47.2°-β/2.     

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。     

锚杆对某公路边坡稳定性的影响分析

结合某公路均质土边坡支护实例，运用大型有限元软件MIDAS/GTS建立边坡的平面应变二维模型，基于有限元强度折减法，研究锚杆的锚固长度、锚杆间距、倾角等因素对边坡整体稳定性的影响。结果表明:锚杆穿过边坡滑动面后，继续增加锚杆长度对提高边坡安全系数效果不大，在锚杆倾角和锚杆间距不变的情况下，随锚杆长度增加，边坡安全系数变化较小；在保证边坡稳定性的前提下，锚杆倾角可在25°~35°范围取值；在保持锚杆倾角和锚杆长度不变的情况下，随着锚杆间距的增加，边坡安全系数出现先增大后减小的趋势。     

水位升降对沿湖路基边坡渗流特征及稳定性影响的数值模拟

为了研究水位升降对沿湖路基边坡渗流场及稳定性的影响,基于饱和-非饱和渗流与非饱和抗剪强度理论对算例路基边坡在设计水位升降方案条件下的孔隙水压力、体积含水率、浸润线变化规律进行了分析,并在此基础上研究水位升降对其稳定性的影响。研究表明:对水位升降条件下路基边坡渗流场进行正确分析是进行稳定性研究的先决条件;水位上升将引起路基坡面深度一定范围内的孔隙水压力增大,在入渗影响范围内,基质吸力逐渐降低甚至消失。水位下降后,由于水体的渗出,湖水位面以上的路基土体孔隙水压力降低,路基含水率与孔隙水压力具有相似的变化特征;路基浸润线在水位升降过程中变化明显;水位升降过程引起的路基边坡安全系数的变化表现为迅速增大、缓慢降低、加速减小、缓慢增大4个阶段。     

非饱和土路基降雨渗流分析

基于路基内部水运动原理,分析了降雨对路基的浸润作用,探讨了IEM和FDEM降雨模型雨水入渗路基机理,推导出降雨作用下雨水入渗路基深度公式;研究了降雨作用下非饱和土路基的饱和-非饱和流,基于一般渗流方程的基础上,初步推出了降雨作用下非饱和土路基的饱和-非饱和渗流公式。结果表明,降雨主要通过雨水对路面裂缝、路堑边坡渗流作用及毛细作用来浸润路基;路基渗流深度受降雨强度、降雨时间、土的吸水率等因素影响;最后,根据提出的公式进行数值模拟,模拟结果与试验对比吻合较好。     

益阳某富水路基边坡稳定性分析

基于FLAC3D数值模拟，对益阳鱼形山水库周边浸水路基边坡在天然状态、普通植被混凝土状态以及六角砖支护下边坡变形情况进行了对比分析，发现该路基边坡虽在常水位下处于稳定状态，但在内涝时期边坡安全系数过小，有发生滑坡坍塌的危险；在采用六角砖防护时，安全系数有一定幅度的增加，坡体内浸润线均有效降低，并小于内涝水位。     

风化料包边填砂路堤边坡稳定性分析

为研究风化料包边河砂填筑路堤的边坡稳定性,基于强度折减法计算分析了填料压实度、含水率、路堤高度、边坡坡度及风化料包边宽度等诸多因素对边坡安全系数的影响规律.结果表明,路堤高度确定时,随着边坡坡度的增大,路堤的边坡稳定性显著下降;随着砂含水率的减小,安全系数呈增大趋势.在文中涉及的工程条件下,风化料包边宽度不对安全系数起决定性作用,其宽度可依据施工压实要求和料源的丰足程度确定.方差分析表明,边坡坡度、风化料包边宽度及填料含水率3个因素对边坡稳定性影响的程度依次为:边坡坡度＞含水率＞风化料包边宽度.     

盾构下坡掘进对推进阻力的影响研究

以神华新街6°煤矿斜井盾构工程为背景,针对盾构下坡掘进工况,通过建立盾构上作用的水土压力载荷与坡度的数学关系模型,推导出推进阻力与坡度的数学公式。结合工程实例,计算水平掘进与6°下坡掘进各推进阻力值,并利用MATLAB软件绘制下坡掘进时推进阻力随坡度变化的曲线。结果表明:1)6°下坡掘进的总推进阻力相对于水平掘进仅减小了约8%,坡度小于13°时,可通过水平掘进时的推进阻力减去重力沿掘进轴线上的分量来近似求得,且偏差小于10%;2)总推进阻力会随坡角的不断增大而减小;3)当坡度大于50.4°后,盾构有自动向下滑移的趋势,刀盘将自动压紧开挖面,导致刀具自动嵌入开挖面,增加了启动扭矩与换刀的难度。     

基于强降雨的膨胀土边坡稳定性分析

采用Midas-GTS软件,基于非饱和土强度理论Fredlund强度公式和饱和土有效应力原理,分析安康地区某膨胀土边坡在强降雨工况下坡体内各土层的孔隙水压力变化,并利用渗流-应力耦合研究边坡的稳定性。研究结果表明：随着降雨持时增加,膨胀土边坡体内孔隙水压力逐渐增大,表层膨胀土逐渐饱和,膨胀土的抗剪强度逐渐降低;同时降雨引起边坡体内地下水水位变化产生变化的空隙水压力。通过渗流-应力耦合分析,得出暴雨工况下不同降雨持时的边坡安全系数,其随降雨持时增加而逐渐减小,在降雨持时24h时安全系数降至0．89。     

变雨强条件下土质边坡渗流场及稳定性研究

为了研究降雨强度对边坡渗流场及安全系数的影响,基于非饱和渗流及抗剪强度理论对边坡在相同降雨量、变雨强条件下的边坡渗流场进行了研究.研究表明:(1)前期降雨强度小更利于雨水的后续入渗,从而使边坡表层负孔隙水压力上升速率及幅度更大;(2)边坡安全系数的降低幅度与边坡渗流场密切相关,边坡体内负孔隙水压力越大边坡安全系数越大,反之则越小.