植被蒸腾作用下非饱和土路堤稳定性分析

以内马铁路某段路堤工程为依托,构建非饱和土路堤降雨-渗流-应力耦合模型,反演降雨环境下路堤边坡的饱和度、孔隙水压力和变形过程,探讨其稳定性.结果表明:随着降雨时间的增加,路堤表层土体的饱和度、孔隙水压力以及变形范围呈递增趋势,但考虑植被的蒸腾作用时可以减缓上述趋势;降雨入渗主要通过改变表层土体的饱和度、孔隙水压力以及渗...     

炭质泥岩-土分层路堤在浸水条件下的渗流及变形特征试验

为研究浸水条件下炭质泥岩-土分层填筑路堤的含水特征与变形规律,开展模拟路堤边坡外水位升高的室内模型试验。分别采用含水率测试仪与陶瓷张力计测定坡体不同位置的含水率及孔隙水压力;采用土压力盒测定坡体前端不同深度处推力;采用千分表测定坡顶的竖直及水平位移。研究结果表明:浸水条件下路堤内各测点的含水率变化可描述为基本不变、快速升高、基本稳定3个阶段,响应时间与到坡面的水平距离成正比;孔隙水压力变化规律表现为含水率增大的同时,孔隙水压力也在增大,当含水率达到饱和含水率时,孔隙水压力也将大于或等于0kPa;坡前推力在浸水初期略微减小,浸水后期明显增大,坡体表层附近坡前推力大于坡体底部土层;路堤在水平方向的位移表现为先向坡内方向发展,后向坡外方向不断增大,竖直方向的变形表现为向下不断增大;坡外水体在渗入路堤的过程中遵循由外向内与由下往上相结合的顺序,浸润线在炭质泥岩中的移动速率大于粉质黏土中的移动速率。     

包盖法填筑炭质泥岩路堤在降雨条件下的稳定性分析

为了研究包盖法填筑炭质泥岩路堤在降雨条件下的稳定性,基于饱和-非饱和渗流数学模型与边坡稳定性计算理论,对不同降雨强度和饱和渗透系数影响下炭质泥岩路堤渗流特性及稳定性的变化规律进行了分析。得出如下结论:(1)降雨过程中,坡面附近土体体积含水率升高速度快,其升高幅度和高程、距坡面的距离成反比。降雨停止后,坡面附近土体体积含水率降低缓慢,其降低幅度和高程、距坡面距离成正比。(2)随着降雨时间的增加,降雨强度越大,路堤土体孔隙水压力升高越明显,包边土体中正孔隙水压力区域范围也越大。(3)在降雨过程中,路堤饱和渗透系数越大,路堤土体孔隙水压力升高幅度越小。包边土体中正孔隙水压力区域范围也越小。(4)降雨期间,路堤安全系数逐渐降低;降雨停止之后,路堤安全系数缓慢升高。路堤安全系数的大小和降雨强度、饱和渗透系数成反比。     

坡前水位升降对炭质泥岩-粉土分层填筑路堤边坡渗流特征及稳定性的影响

为研究坡前水位升降对炭质泥岩-粉土分层填筑路堤边坡渗流特征及稳定性的影响,结合饱和-非饱和渗流理论与非饱和抗剪强度理论对分层填筑路堤在不同水位升降速度下的渗流特征与边坡稳定性进行数值分析,并探讨了分层交错填筑厚度对路堤稳定性的影响。分析表明:1坡前水位上升引起路堤土体积含水率与孔隙水压力升高,坡前水位下降后,路堤顶部土体体积含水率与孔隙水压力继续升高,其余位置则逐渐降低,且坡面附近的降低幅度要大于路堤内部;2特征截面沿高程方向上的含水率分布具有明显的分层差异性;3坡前水位升降过程中,路堤边坡安全系数呈现先增大、后减小、再增大的变化规律;4炭质泥岩-粉土分层填筑路堤的最佳分层交错填筑厚度为炭质泥岩与粉质粘土填筑层厚度均为1.5m。     

公路边坡降雨入渗对孔隙水压力影响的有限元分析

基于当地实际降雨资料及饱和-非饱和渗流理论,设计3种不同的降雨方案,采用有限元软件对算例边坡降雨入渗对孔隙水压力的影响进行了分析。研究表明:降雨影响区域内的孔隙水压力由降雨前的负孔隙水压力逐渐向正孔隙水压力变化,变化速率受降雨强度控制,边坡表层入渗速率在边坡台阶处有突变;不同降雨强度对边坡在同一竖向截面孔隙水压力的影响规律是一致的,受降雨入渗影响后孔隙水呈现出随着高程的降低,孔隙水压力先降低后增大的趋势。     

基于密度分区的填方路堤边坡渗流与稳定性研究

针对以往路堤渗流与稳定数值分析在同一模型中使用单一密度所存在的不足,提出了一种考虑密度分区的分析方法,基于现场试验测得的不同密度区域渗透系数、抗剪强度及土水特性参数,分析了在降雨条件下密度差异对路堤边坡渗流场与稳定性演化规律的影响。结果表明密度分区模型对路堤边坡渗流场与稳定性数值计算结果的影响较显著,采用分区模型进行仿真分析时,边坡临空面两侧土体密度越低,其孔隙水压力变化越快,土体越容易达到饱和;密度较低的浅层土体容易形成水流通道,使入渗雨水在坡脚处汇集,造成水毁破坏;内部区域密度相同时,分区密度差别越大,边坡安全系数越低。     

粉质粘土地基超孔隙水压力消散规律研究

为了研究饱和粉质粘土地基在昔格达土路堤作用下超孔隙水压力的变化特性,利用大型有限元分析软件Abaqus,以实际工程条件为例建立模型,分析了随着填土高度和固结时间的变化,地基沉降与超孔隙水压力的关系,以及地基不同深度和宽度处超孔隙水压力的变化规律。结果表明:超孔隙水压力随着填土高度的增加而增加,当填土到8m时超孔隙水压力峰值开始减小;超孔隙水压力随着固结时间的增长逐渐消散,越接近排水面消散越快。     

强降雨对路堤边坡渗流场及稳定性影响研究

为了研究强降雨对路堤边坡渗流场及稳定性的影响,基于非饱和渗流及非饱和抗剪强度理论对降雨作用下的渗流场及边坡稳定性进行了研究.研究表明:降雨入渗将引起路堤内部地下水位线上升,上升速率在降雨前期大于降雨后期;降雨入渗作用下边坡体内孔隙水压力及体积含水量都逐渐增大,在达到饱和含水量的区域内基质吸力丧失,降雨停止后由于雨水的出渗,孔隙水压力与体积含水量缓慢降低,同时基质吸力得到缓慢的恢复;在降雨入渗影响下路堤安全系数降低明显,降雨停止后由于雨水的出渗,安全系数将得到一定程度的增大.     

压实度对高液限黏土路堤稳定性的影响

在宁德京台高速公路A3合同段K78+700试验研究的基础上,选取典型断面利用GeoStudio有限元软件,对高液限黏土路堤的填筑进行数值模拟,分析路堤边坡在竣工期和沉降稳定期的稳定性,探讨路堤填筑过程中压实度的变化与路堤稳定性的关系。结果表明:高液限黏土的初始压实度对路堤边坡稳定性的影响与填土强度、填筑过程中孔隙水压力的消散程度、土体密实度改变等因素有关。竣工时路堤稳定性随压实度增量的增大呈现阶段性的线性增长;沉降稳定阶段路堤稳定性随压实度增量的增大略微增大。     

饱和粉土地基液化特性的振动试验研究

对京沪高速铁路徐州段饱和粉土进行了仿真振动试验。得出了液化前后地基内不同深度、位置超静孔隙水压力的变化规律。根据地基冒水、两侧隆起、路堤沉降等现象,分析了饱和粉土地基的液化机理。     

高速公路碎石桩复合地基加固数值模拟

通过数值模拟分析了高速公路碎石桩复合地基在桩体施工、路堤填筑、运行期全过程和地震动荷载等作用下的受力问题。计算结果表明:碎石桩在路堤的填筑和运行期中起到明显的排水固结作用,当桩长大于6m后复合地基中的孔压最大值变化较缓慢;在桩长大于10m后路堤底面的沉降量和坡脚的水平位移量变化均会较小。地震荷载作用下路堤顶部的水平向加速度峰值较底面更大;在碎石桩加固范围内,复合地基的水平刚度大于天然地基,而在整个地基内,复合地基的竖向刚度均大于天然地基,在地基刚度较大的情况下位移最大值较大;天然地基在路堤坡脚下方、路堤边坡等位置较易发生液化,经过碎石桩加固后降低了地基液化的可能性。     

动力湿化作用下粗粒土高路堤渗流场时空演化模型试验

为了研究动力湿化作用下渗流水在粗粒土高路堤内的迁移特性，自主研发设计制作一种室内喷洒降雨装置及车辆动力荷载模拟装置，开展动力湿化作用下粗粒土高路堤渗流场时空演化模型试验，从时间和空间2个角度描述渗流水在路堤内的迁移特性，然后根据模型试验结果，建立粗粒土渗流场时空演化机制，揭示动力湿化作用下的粗粒土高路堤边坡渐变失稳发育机理。研究结果表明：基于相似理论，开展粗粒土高路堤渗流场时空演化模型试验可以较为真实地反映粗粒土高路堤在动力湿化作用下渗流水的迁移特性；动力湿化作用下，湿润锋首先在路堤边坡表面形成，并逐渐从边坡表面向内部拓展，在坡顶处的拓展速率较小，坡脚处的拓展速率较大；受湿润锋演变规律的影响，路堤边坡监测点负孔隙水压力逐渐减小，体积含水率逐渐增大，坡前应力逐渐增加，位于坡脚浅层区域的应力增加速度较快；依据渗流水的迁移规律，将渗流影响范围内的土体自上而下分为浅层暂态饱和区、渗流水填充区及渗流水湿润区；在动力湿化作用下，粗粒土高路堤边坡将逐渐产生沿坡脚深层滑移的渐变趋势。     

地震作用下含地下水边坡动力响应耦合分析

运用有限差分软件FLAC3D,建立赋含地下水的三维土质边坡模型,并基于Byrne动孔压增长模型,研究了不同地下水位下边坡的加速度、速度、频谱地震动力响应规律;分析了超静孔隙水压力变化规律。结果表明:在地震作用下,边坡对地震动加速度具有垂直放大效应和临空面放大效应,随着距坡面距离的减小,坡内加速度放大系数呈先减小后增大的趋势,含地下水边坡的放大作用大于无水边坡;速度放大系数沿坡面高程增加而增加,坡内速度放大系数变化规律与加速度一致;边坡主要对地震动的低频成分起放大作用,傅里叶谱峰值随地下水位升高而降低;边坡坡脚位置处超静孔隙水压力最小,但超孔比最大,极易发生液化。     

干沟填石高路堤稳定性监测技术研究

通过埋设测斜管和压力计对沪蓉西高速公路干沟填石高路堤的水平位移和水压力变化情况进行监测,研究了填石路堤高度和孔隙水压力与路堤水平位移变化的规律,发现路堤水平位移变化随着填筑高度的增加而增加,整个水平位移变化曲线呈"反S"形,且水平位移变化最大的位置,接近观测孔位高度的一半。同时发现不同层位的路堤在自重作用下大约经过90天水平变形趋于稳定。采用碾压遍数和沉降差以及必要的防排水措施作为质量控制标准是成功而有效的。     

潼西改扩建工程路堤地震动力响应分析

为分析在地震荷载作用下路堤的动力响应,以潼西改扩建工程为依托,运用MIDAS/GTS有限元程序建立潼西高速公路改扩建工程数值计算分析模型,分析了公路路面的水平和竖向位移响应和路堤边坡面动力响应。结果表明:在地震荷载作用下,距旧路中心距离越近,最大水平和竖向位移越小;新旧路基结合部产生明显的相对水平位移,路面发生断裂破坏的概率最大;同一地震荷载作用下,不同高程路堤的加速度的放大系数并不相同,随着高程的增加,放大系数整体上逐渐变大;当路堤坡顶观测点出现水平位移峰值时,坡面其它各观测点同样出现水平位移峰值,坡顶观测点的水平位移和加速度峰值并不同步,水平位移峰值滞后于加速度峰值。     

库水位降落对V形冲沟超高多层路堤稳定的影响研究

V形冲沟超高路堤的稳定性受到库水周期性起落的影响。选取横穿三峡库区V形冲沟的超高多层路堤作为研究对象,借助FLAC两相流渗流计算功能,选择不同的降落水位,实现流-固耦合计算,重点分析路堤土体饱和度与孔隙水压力、水平位移与最大剪应变增量的变化规律,得到了三种工况下路堤稳定系数随库水位降落的变化关系。结果表明:库水位每当下落1m,超高多层路堤稳定系数平均减少1.2%左右;库水位回落到最低水位145m时,路基的稳定性最差。     

考虑孔隙水压力作用的二级边坡稳定性上限分析

二级边坡与简单边坡或单级边坡相比,能够在不放缓坡度的情况下提高边坡的稳定性,具有广泛的工程应用价值,在考虑孔隙水压力作用下对二级边坡的稳定性进行了分析,对孔隙水压力的做功功率进行了推导,求出了二级边坡在孔隙水压力作用下的上限解,采用序列二次规划算法对其进行优化计算,并利用工程实例对其解的有效性进行了验证,分析边坡土体物理强度指标在考虑孔隙水压力的作用下对边坡稳定性的影响。     

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     

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。