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。     

降雨条件下崩解炭质泥岩一维渗流特性研究

为研究降雨条件下崩解炭质泥岩一维渗流特性,设计了一种测量崩解炭质泥岩在降雨条件下体积含水率变化规律的装置,通过设置3种降雨强度下崩解炭质泥岩土体的入渗试验,得到崩解炭质泥岩在不同降雨条件下随高程分布的各特征点体积含水率随时间的变化规律。同时,基于Geo-Studio软件中Seep模块对崩解炭质泥岩一维土柱进行数值模拟,验证了崩解炭质泥岩的渗流规律。结果表明:(1)崩解炭质泥岩路堤在降雨条件下沿高度方向的体积含水率变化呈现梯度变化规律,首先含水率由上至下依次升高达到平稳,随后底部土体率先饱和,最后全部土体达到饱和;(2)各特征点含水率达到平稳状态和饱和状态的时间与降雨强度成反比;(3)降雨过程中浸润线高度不断降低,浸润线的下降速度和拟合函数斜率均与降雨强度成正比,降雨强度越大浸润线到达碎石层的时间越短;(4)数值计算所得特征点含水率和浸润线的变化规律与试验结果基本一致,含水率变化更具规律性且浸润线深度在降雨中后期的结果较大。     

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。     

水位下降过程中路堤渗流特征及稳定性分析

为了研究水位下降对粘性土路堤渗流特征及稳定性的影响,该文基于饱和-非饱和状态路堤渗流及稳定性计算基本理论,采用有限元数值计算方法,分析了水位下降过程中路堤模型内部渗流特征、浸润线及安全系数的变化趋势。得到如下结论:1水位下降开始后,坡面附近土体孔隙水压力下降幅度分别与距坡底的距离成反比、与水位下降速率成正比;2水位下降过程中,坡面附近土体含水率下降幅度分别与距初始水位的距离成反比、与水位下降速率成正比;3水位下降条件下,路堤内部浸润线持续降低,其下降幅度与水位下降速率成正比;4水位下降期间,路堤安全系数先迅速降低,后持续增大,且与非饱和强度成正比。     

水位升降过程中崩解预处理炭质泥岩路堤稳定性分析

为了研究水位升降期间炭质泥岩路堤稳定性,在探讨路堤稳定性影响因素的基础上,结合渗流及稳定性分析基本理论,提出了一种能同时考虑坡前水位压力、孔隙水压力、孔隙水重力、渗透力、软化、非饱和强度的路堤稳定性分析方法,并基于该方法对水位升降过程中炭质泥岩路堤渗流特性及稳定性进行了计算。研究结果表明:提出的路堤稳定性评价方法具有较强的适用性和针对性,能够综合评价多因素影响下炭质泥岩路堤稳定性;水位上升期及高水位恒定期,路堤内部地下水位、孔隙水压力、饱和度均逐渐升高,孔隙水压力升高幅度与高程成反比,饱和度升高幅度与高程成正比,水平向内、竖直向下的渗透力及其峰值、水平向内的位移均先增大,后减小,竖直向上的位移不断增大;水位下降期及低水位恒定期,路堤内部地下水位、孔隙水压力、饱和度均逐渐降低,孔隙水压力降低幅度与高程成反比,饱和度降低幅度与高程成正比,水平向外的渗透力及其峰值、水平向外与竖直向下的位移、塑性应变区面积均先增大、后减小,竖直向下的渗透力呈""形分布。研究成果对库、河岸地区炭质泥岩路堤的修筑及稳定性的控制具有一定的参考意义。     

碱渣改性泥岩包边土对泥岩路堤的渗流特征影响

以承德平泉地区的泥岩高填方路堤为模型,采用饱和-非饱和土渗流理论,研究了降雨条件下碱渣改性泥岩土作为包边材料时泥岩路堤内部渗流特征,并对碱渣改性泥岩土的抗渗机理进行分析。结果表明:碱渣改性后的泥岩土与黏土均具有一定抗渗能力,且前者抗渗效果更佳;降雨对路堤内的孔隙水压力在水平方向的影响深度与特征剖面的高程成反比,在坡底拐角处达到最大;碱渣改性泥岩作为包边土时最佳包边设计厚度为2 m;碱渣改性后的泥岩微观结构更加致密、孔隙率降低,从而抗渗能力得到提高。     

考虑路堤渗流场变化的最佳包边土厚度数值研究

为确定考虑路堤渗流场变化的最佳包边土厚度,通过Geostudio-seep软件数值模拟,建立具有包边土和排水设施的路堤计算模型,分析了路堤渗流场中暂态饱和区及含水率的变化。结果表明,在设置排水系统的路堤软土层采用最佳包边土厚度,有利于迅速排出雨水,减小雨水入渗量,使土体体积含水率随降雨持续无明显变化,从而减小边坡受降雨入渗的影响,降低边坡土体水毁程度。     

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。     

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。     

含黏土封层泥岩路堤含水率变化规律及预估模型

在泥岩路堤修筑过程中为降低降雨入渗对泥岩路堤影响,根据持续降雨入渗模型计算比较了路堤表层铺设粉土封层、黏土封层的阻渗效果,进行室内试验定量分析了相同降雨条件下黏土封层、降雨后晾晒时间、泥岩风化程度、黏土封层厚度、路堤深度5种因素对泥岩路堤含水率的影响,依据灰理论计算了各因素与路堤含水率的关联度排序,统计回归提出泥岩路堤含水率预估模型。研究结果表明:黏土封层的铺设能明显降低路堤表层降雨入渗速率,削弱泥岩风化程度和晾晒时间对路堤含水率的影响,具有较好的阻渗作用;各因素对路堤含水率的影响程度排序为:黏土封层厚度、路堤深度、晾晒时间、风化程度。黏土封层的最佳铺设厚度随降雨强度的增大而增大,一般推荐厚度以20 cm为宜;根据预估公式反算出雨后泥岩路堤拥有最佳施工含水率的层位。推荐翻挖至该层位后再恢复施工,节约工程量和时间。经试验路检测及统计分析知,中等降雨强度条件下,泥岩路堤含水率预估值与实测值相对误差较小且满足工程要求。本研究成果不仅对安徽地区泥岩路堤修筑具有工程指导意义,非安徽地区的泥岩路堤修筑亦可参考本研究的规律和结论。     

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.     

高液限土包盖法路堤填筑控制参数研究

针对高液限土包盖法路堤填筑封层土厚度、包边土厚度、加筋间距3个施工控制参数,基于GeoStudio-SLOPE/W模块从计算路堤稳定性的角度进行研究.结果表明:采用封顶土、封底土、包边土以及土工格栅加筋设计,能显著提高高液限土路堤填筑稳定安全系数;随着封顶土厚度的增加,高液限土路堤稳定安全系数先增加后减小,路堤封顶土厚度最优值为1.5m左右;随着包边土厚度增加,其稳定安全系数出现小幅波动,路堤包边土厚度最优值为1.5m左右;随着路堤加筋间距的增加,其稳定安全系数出现小幅下降,综合考虑加筋材料成本、加筋施工难易程度等因素,加筋间距宜为2.0 m左右.     

降雨入渗条件下非饱和土渗流特征试验

设计了一种可测量降雨入渗与底部排水条件下土体体积含水率与基质吸力变化规律的试验装置,开展不同降雨强度条件下砂土和粉质黏土的降雨入渗与排水过程室内模型试验,得到了不同土质在不同降雨强度下各高程处体积含水率与基质吸力的变化规律。结果表明：可将降雨入渗条件下不同土质的体积含水率变化划分为3个阶段,首先表面土体含水率上升,随着雨水的入渗,表面含水率保持不变,土体内部含水率由上至下依次上升,随后当浸润线达到装置底部后,土体的含水率开始逐渐增大,由非饱和状态过渡至饱和状态,最后当装置底部达到饱和后,土体中的水位开始逐渐上升,各个测点在降雨作用下由下至上依次达到饱和状态;不同土质土体的表面体积含水率均与降雨强度呈线性关系,在相同降雨强度下粉质黏土表面体积含水率大于砂土,不同土质浸润线的下降速度与降雨强度均呈对数函数关系,在相同降雨强度下砂土浸润线下降速度大于粉质黏土;土体基质吸力随着雨水的入渗由上至下逐渐减小,在水位上升过程中基质吸力变化幅度小于降雨入渗过程;在排水过程中,砂土与粉质黏土各高程处的含水率随排水时间的变化规律分别呈幂函数关系和指数函数关系,位置较高测点的含水率下降明显快于位置较低的测点。     

包盖法填筑膨胀土路堤的合适包边宽度

以广西宁明地区两段膨胀土实体工程为例,在路堤中布设4个观测断面,并埋设大量测试元件进行现场监测,以探讨包盖法合适的包边宽度。对垂直路中线的同一水平面上距边坡面不同部位土体随季节干湿循环变化进行了含水量、水平位移数据的实测统计与分析。结果表明,实体工程路堤距边坡面水平距大于3 m时,土体含水率、水平位移变化较小,实体工程路堤选取的包边宽度是合适的;并获得该地区膨胀土路堤施工的最佳季节在1~4月,膨胀土干湿循环显著影响深度为1.49 m,进而得到南友路采用封闭包盖技术处治膨胀土路堤所需的包边宽度为3 m。在此基础上,总结提出包盖法填筑膨胀土路堤合适包边宽度的确定方法。     

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.     

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。     

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...     

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。     

花岗岩残积土路堤边坡湿度的实测特征

为探究花岗岩残积土路堤边坡湿度的实测特征,选取江西某高速公路的半填半挖路堤边坡,采用预埋水势传感器和水分传感器的方法,进行了为期10个月的监测,并根据监测结果分析了边坡稳定性。结果表明:1.5 m深度范围内,土体的基质吸力和体积含水率均随降雨发生同步变化,在公路运营期间呈现明显的波动;监测点1的监测结果显示:水平距离距路肩最外侧4.0 m的土体,基质吸力的波动范围在7～21 kPa之间,体积含水率的波动范围在20%～33%之间;监测点2的监测结果显示:水平距离距路肩最外侧13.0 m的土体,基质吸力的波动范围在7～13 kPa之间,体积含水率的波动范围在36%～48%之间;受降雨渗流和地表积水的影响,下边坡的体积含水率明显高于上边坡,基质吸力则要显著小于上边坡;在基质吸力和体积含水率变化幅度较大时,可采用FredlundXing模型拟合土水特征曲线,R~2达到0.755;而在低基质吸力水平条件下,基质吸力的监测误差给曲线拟合带来困难。基于双应力状态变量的非饱和土抗剪强度公式,计算非饱和边坡的稳定安全系数,其结果大于1,表明边坡在监测周期内处于稳定状态;边坡稳定性随着土体深度增大而明显较小,基质吸力对其有一定影响,但影响程度随着土体深度和体积含水率的增大而减小。