多层结构土质边坡降雨入渗过程及稳定性影响分析

为了分析多层结构土质边坡在不同降雨条件下的渗流过程以及稳定性变化规律,基于降雨入渗机理以及均质土体降雨入渗深度理论计算公式,提出了多层结构土质边坡降雨入渗深度及其稳定性计算方法,利用该计算方法分析不同降雨条件下雨水的入渗深度,同时应用数值分析方法计算多层结构土质边坡降雨入渗深度及其稳定性。研究结果表明:建立的降雨强度与降雨时间共同影响下的多层结构土质边坡雨水入渗深度理论计算公式的计算结果与数值分析得到的结果基本一致,表明该公式能较好地反应多层结构土层边坡降雨入渗过程;降雨入渗过程中靠近坡面的土层体积含水率、孔隙水压力增长速度较快,并且在土层交界面处,土层体积含水率、孔隙水压力变化幅度比较大,且靠近坡面的土层体积含水率首先达到饱和状态,随后第2层土体的含水率也逐渐达到饱和状态;降雨入渗过程中边坡安全系数随着降雨入渗深度的增加而不断降低,并且在湿润锋到达土层分界面时,安全系数有突变现象,由于不同土层之间渗透系数的差异性,使得雨水在土层分界面处易形成平行于坡面的渗流,进而导致边坡安全系数出现较大范围的波动,此时边坡最容易发生失稳破坏。     

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。     

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。     

降雨入渗对填土边坡稳定性影响研究

以非饱和渗流理论为基础,以广西某变电站填土边坡为工程实例,运用岩土体渗流有限元及边坡稳定性分析软件,分别对该填土边坡在不同时刻下的孔隙水压力分布状况、渗流路径、稳定性进行模拟分析。结果表明:降雨入渗主要通过改变土体孔隙水压力、土体含水率以及基质吸力,从而对边坡产生影响,随降雨入渗时间增大,边坡最危险滑面有下移趋势,安全系数逐渐下降。其中,在降雨48小时至72小时时间段内,填土边坡稳定性下降最为显著。如遇连续降雨情况,该填土边坡有很大的安全隐患。     

裂隙位置及深度对膨胀土边坡稳定性影响分析

降雨入渗引发裂隙性膨胀土边坡失稳是一种常见的工程地质灾害。在有限元方法中考虑裂隙的存在及降雨过程中裂隙的愈合对膨胀土渗流特性和强度特性的影响,研究了裂隙位置及深度对膨胀土边坡渗流及稳定性的影响。结果表明:裂隙的存在对边坡的渗流及稳定性均有显著的影响。入渗的雨水将集中在裂隙周边的风化土层内,裂隙发育深度决定了潜在滑移面的位置,一旦边坡失稳多呈现浅层滑坡的特点。裂隙位于上坡面和下坡面的稳定性均低于裂隙位于坡顶时的稳定性;随着裂隙深度的增加,边坡稳定性逐渐下降,但下降趋势减缓。     

降雨渗流下路基坡面稳定性和空心砌块优化

空心砌块是一种防止路基边坡表层土体产生侵蚀破坏的坡面防护结构,其稳定性对于坡面防护影响巨大。鉴于目前工程上空心砌块在降雨条件下容易失稳及砌块尺寸设计无理论可依的问题,以路基边坡表层土体单元在降雨渗流条件下的受力特性分析为基础,推导了考虑渗流方向的无黏性表层土体安全系数表达式,并以此为基础对空心砌块从尺寸设计与形状选择上进行了优化。研究表明:路基坡面表层土体在降雨渗流作用下,稳定性具有从坡顶至坡脚逐渐降低的规律,使得降雨导致的路基边坡表层失稳多从坡脚附近开始,以此向上延伸至坡顶,设计时应该着重加强坡脚处的工程防护强化与排水疏导。通过分析空心砌块内土体单元的稳定性与砌块结构、土体强度及边坡坡度的内在关系,认识到空心砌块高度对防护效果影响巨大。提出了基于水平顺流和顺坡渗流两种工况下空心砌块高度的计算方法。在空心砌块高度满足安全性的前提条件下,以空心砌块单位铺设面积混凝土最小用量为优化目标,通过权衡各种形状空心砌块作为坡面浅层防护的利弊,提出了一种新型的直角六棱空心砌块防护结构。该砌块具有施工方便、制作简单的优势,且相对于常用的正六棱空心砌块能节省混凝土材料20. 9%。     

降雨对黄土路堑边坡稳定性的影响分析

我国的西部高速公路建设中存在广泛的黄土区,黄土边坡一旦发生失稳破坏,就会对生活和生产会产生严重的后果,而降雨是引发边坡失稳的重要因素。由于黄土属于非饱和土,本文在剖析非饱和土力学理论的基础上,利用非饱和土边坡的降雨入渗,水分运移理论,得出了渗流方向与坡面斜交时安全系数的计算公式,并且分析了降雨强度、降雨量对边坡稳定性的影响。研究表明:土中入渗过程或含水量的改变造成土的强度或有效应力发生改变。当斜坡的应力状态达到了其极限强度时,斜坡土体发生破坏,就可能导致滑坡。     

黄土浅层滑坡渗流-力学耦合模型研究

降雨是黄土浅层滑坡最主要的诱发因素。为综合降雨入渗和斜坡地形因素对斜坡稳定性的影响,将传统的黄土分层假定入渗模型进行改进,使之更加适用于坡面倾斜的情况,并与工程中广泛采用的极限平衡方法集成,提出黄土浅层滑坡渗流-力学耦合模型,实现了稳定降雨条件下,黄土斜坡稳定性实时评价预警。与以往模型相比,该模型考虑了坡面倾斜对入渗的影响,具有更广的适用性和准确性。通过实例验证并与有限元模拟结果对比,证明模型达到较高的精度。     

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。     

浅层坡积土边坡在降雨作用下的地表产流过程分析

为了研究浅层坡积土边坡在降雨入渗作用下的地表产流过程,利用有限元分析方法,设计了不同的降雨强度与初始状态方案,开展了降雨入渗过程中地表产流过程的数值模拟。研究结果表明:1降雨导致边坡内部逐渐饱和,并最终在边坡表面形成坡面径流;2坡面径流产生的时间与降雨强度和边坡初始状态相关;3坡面径流的产生条件分为两种形式,降雨强度是坡面径流产生形式的决定因素,降雨强度较小时的坡面径流量为降雨量,降雨较大时,降雨前期的坡面径流量为未入渗雨水量,降雨后期坡面径流量为降雨量。     

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.     

山区高速公路弃渣场边坡渗流及稳定性分析

依据岩土饱和-非饱和渗流理论,考虑代表性降雨入渗的影响,运用有限元分析软件,对高速公路弃渣场边坡的典型断面进行渗流及稳定性数值模拟计算与分析。结果表明,在短时暴雨入渗作用下,渣体渗透性小于降雨强度,降雨期间渣场坡面形成暂态饱和区;在连续降雨入渗作用下,渣体渗透性大于降雨强度,降雨期间渣场坡面无暂态饱和区;在短时暴雨和连续降雨入渗作用下,渣体上部的孔隙水压力增大,短时暴雨入渗引起孔隙水压力变化的深度范围比连续降雨入渗时小,降雨入渗影响深度不大于3m;随着降雨的持续,入渗影响深度增加,渣场边坡的稳定性系数逐渐降低。     

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     

大关县某降雨复活型滑坡变形破坏特征及对山区公路的影响研究

山区公路的建设往往需要对项目区地质环境进行较大的改造,改变地下水的补排路径、坡体荷载平衡等,进而影响斜坡稳定性。在施工削坡加荷的影响下,部分公路边坡虽然在自然状态下并无滑动迹象,一旦遭遇极端降雨天气将会出现裂缝的加剧扩展,滑带土的强度劣化等,进而引起潜在滑坡体的复活变形。本文基于大关县某公路边坡工程,通过现场调查以及室内土工试验获取了坡体的物理力学参数指标,采用geo-studio降雨渗流耦合数值计算分析不同降雨条件下公路边坡的稳定性变化及对公路的影响。结果表明:降雨诱发的滑坡复活变形具有一定的时间滞后性;稳定性系数随降雨时间增长而降低,且变化曲线在降雨4h处具有明显的拐点;随着渗流过程的不断进行,坡体潜在滑动面受孔隙水压力变化影响较为明显。     

考虑软化影响深度的土坡浅表层稳定性分析方法研究

为分析土坡浅表层稳定性，基于极限分析上限法理论，将滑面设为对数螺旋面，考虑坡体浅表层土体软化影响深度，建立了浅表层滑动破坏机构，推导了浅表层稳定系数的隐式计算公式，反映了稳定系数与坡面长度、软化影响深度、土体强度参数之间的关系。算例分析表明:边坡浅层旋转破坏机构得到的稳定系数与既有的三段式极限平衡法及数值模拟的结果均较为接近，且比数值模拟结果略微偏大。同时，随着坡面长度的增加，稳定系数逐渐减小到一稳定值；在某一软化影响深度时，稳定系数存在最小值；土体内摩擦角比黏聚力对浅表层稳定系数的影响更为显著。     

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。     

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。     

持续降雨条件下土质边坡渗流特征分析

选取斜坡体的简化剖面,考虑降雨入渗因素,基于多孔介质饱和一非饱和渗流理论,模拟不同时间段边坡不同土层的渗流变化,并探讨各土层孔隙水压力随时间和空间的变化规律。数值模拟表明,随着降雨时间增加,边坡各土层孔隙水压力均呈上升趋势,随着水平距离和垂直距离增加,孔隙水压力曲线呈下降趋势;降雨入渗使土体渗流条件发生改变,水分向坡角范围渗透并积聚,导致坡脚处孔隙水压力骤增;降雨条件下含水量较之无降雨条件时有较大上升,随着时间增加各土层逐渐达到其储水能力而使含水量不再变化。因此,对于降雨条件下的土质边坡,坡脚尤其需要加强排水和防护。     

增湿对非饱和黄土边坡稳定性影响分析

基于某非饱和黄土边坡工程,采用有限元软件对不同降雨强度、降雨雨型以及土体渗透系数下的边坡稳定性变化规律进行研究。计算结果表明:随降雨强度和土体渗透系数增大,边坡安全系数降低,边坡潜在滑移面逐渐由深层破坏转化为浅层破坏。在峰值降雨强度以及降雨历时相同情况下,雨型对边坡稳定性影响较小。雨型为等强型时,边坡安全系数最小,雨型为梯形、正弦型时次之,三角型时最大。