降雨条件下黄土路基湿度场变化规律研究

以某黄土路基工程为依托,采用有限元软件对降雨入渗条件下非饱和黄土路基湿度场变化规律进行研究。计算结果表明:随降雨历时增加,湿润锋线向土体内部推进,降雨影响范围内土体含水率增大,孔隙水压力升高。近地表土体率先达到饱和,形成暂态饱和区,基质吸力消失。降雨影响深度与降雨历时基本呈线性关系,持续5 d后雨水浸入深度为4.44 m。受降雨入渗影响,路基边坡失稳破坏模式由潜在的深层滑移转变为浅层滑移。     

路基边坡降雨入渗的影响因素分析

路基边坡降雨入渗过程属于典型的非饱和土流固耦合问题,性质复杂,影响因素较多。采用ABAQUS有限元分析软件对降雨条件下的边坡渗流问题进行分析,探讨降雨强度、降雨历时、降雨类型、路基边坡坡率及路基土渗透系数对路基内含水量和沉降变形的影响。研究表明:降雨强度越大,降雨历时越长,路基沉降位移越大;短时暴雨造成路基实时沉降位移增加明显,但长时小雨造成的降雨后路基沉降较大;路基边坡坡率越缓,路基土渗透系数越大,路基沉降位移越大。     

降雨对半填半挖路基边坡稳定性的影响分析

以沿海某潮汐湾海岸公路半填半挖路基边坡工程为背景,基于PLAXIS有限元仿真软件分析了降雨量、降雨强度和地下水位上升对路基边坡稳定性的影响。结果表明：(1)边坡土层的基质吸力及边坡的安全系数均随降雨量的增加而逐渐减小;降雨入渗范围未有效覆盖潜在滑动带时,边坡安全系数的变化并不显著。(2)同等降雨量下,长时较弱降雨对应的雨水入渗时间更长,暂态饱和区范围更大,导致边坡安全系数反而小于强降雨工况,工程中应统筹考虑降雨强度和降雨时长的影响。(3)边坡的安全系数随地下水位的上升而近似线性减小,且地下水位上升对边坡稳定性的不利作用强于降雨入渗的影响,建议工程中综合考虑二者对边坡稳定性的弱化效应。     

降雨入渗对隧道的影响数值分析

降雨入渗会降低其影响范围内土体中基质吸力,引起土体软化,强度参数降低,对隧道稳定性产生较大影响。采用有限差分软件FLAC3D对隧道的降雨入渗过程进行模拟,研究降雨影响深度以及降雨对土体软化效应的影响,并与顶部产生积水坑的工况进行比较。研究结果表明,降雨入渗较大程度地减小了非饱和区基质吸力以及土体强度参数;考虑顶部形成积水坑后,降雨入渗深度显著增大,非饱和区基质吸力及土体强度参数减小明显,隧道不稳定性显著增加。     

降雨入渗下裂土边坡水分运移时空特征与失稳机理

为探究降雨入渗下裂土边坡水分运移时空特征与失稳机理, 自主研制了足尺模型试验系统和光纤布拉格光栅(FBG)深部柔性位移系统, 对边坡渐进破坏进行了全过程、多物理量联合监测, 揭示了降雨入渗作用下裂土边坡的渐进变形和破坏演化模式; 基于裂土边坡的渐进破坏模式, 提出了土体饱和比概念, 将裂隙深度范围滑体分为饱和层和非饱和层; 以土体饱和度变化描述了含随机分布裂隙的边坡水分运移规律, 并结合刚体极限平衡法探讨了由裂隙控制的边坡失稳机制。研究结果表明: 对于未形成裂隙的边坡, 连续降小雨时浅层变形受表层基质吸力控制; 裂隙形成后, 雨水沿裂隙快速入渗形成暂态饱和区, 导致基质吸力降幅达82.50%~87.14%, 而由其贡献的抗剪强度迅速损失, 从而形成初期溜滑、片蚀等浅层变形, 降雨停止后坡体仍处于蠕变过程, 坡脚与坡顶位移增幅分别为23.40%和19.39%;蒸发后裂隙规模发展增大了雨水对渗流场的影响范围和边坡破坏规模; 土体经历胀缩、蠕变而变得松散, 裂缝区深部土体体积含水率较初始状态的增幅为205.7%;同一降雨条件下, 初始裂隙深度愈深, 稳定系数愈低, 破坏愈快; 对具有同一裂隙深度的边坡, 其稳定系数随土体饱和比的增加逐渐降低, 土体饱和比增长愈快, 表征边坡内部出现大面积连通型饱和区, 这是裂土边坡出现整体失稳的主要原因。      

降雨条件下非饱和土质公路边坡稳定性分析

基于降雨入渗对边坡稳定性影响机理的分析,采用SLOPE/W软件和SEEP/W软件,模拟了降雨强度为50mm/h和80 mm/h条件下边坡土体渗流场的变化。算例分析表明:相同降雨强度条件下,边坡土体孔隙水压力随着降雨时间的推移而逐渐增大。相同降雨历时条件下,降雨强度越大边坡内的饱和区域越大,孔隙水压力也越大;降雨持续时间对边坡稳定的影响程度与降雨强度大小有关。     

降雨条件下顺层岩质边坡稳定性研究

以西南山区某边坡为原型,对岩质边坡渗流特性和雨水入渗过程进行了分析,对降雨入渗对岩质边坡的作用进行了探讨,利用MIDAS/GTS研究边坡在不同降雨强度下孔隙水压力变化规律,以及降雨和不同支挡形式对边坡稳定系数的影响。研究结果表明:随着降雨历时的增加,孔隙水压力迅速增大,当孔隙水压力增长到一定大小后,孔压不再增加,此后孔压变化很小,坡面达到饱和状态;降雨对边坡稳定影响较大,含软弱夹层的岩质边坡稳定性主要取决于软弱夹层的强度;支挡结构限制了滑体位移,具有良好的加固效果,支挡形式越强,边坡越稳定;岩层倾角越小,边坡越稳定。研究结果可为顺层岩质边坡的科研、设计和施工提供参考。     

降雨对黄土路堤边坡浅层稳定性影响的研究

黄土地区的边坡失稳与雨水入渗有密切关系．利用边界条件的转换来模拟雨水入渗，用差分法分析了降雨强度、降雨持时和土体的渗透系数与边坡稳定性的关系．通过对这些参数的数值分析研究，得出的结论可为边坡的失稳预防提供理论依据．     

坡积土边坡裂隙各向异性特征对雨水入渗过程的影响

采用有限元软件Geo-Slope中的SEEP/W模块分析了裂隙深度、渗透系数比、裂隙角度与裂隙数对雨水入渗过程的影响,结合非饱和渗流理论研究了裂隙渗流各向异性对边坡稳定性的影响。分析结果表明:降雨1、7 d时,1 m裂隙深度内最大孔隙水压力分别为9.69、9.70 kPa,雨水沿裂隙底部向下的入渗深度分别为0.5、1.5 m,裂隙内孔隙水压力随降雨的持续迅速增大,直至由负压力转变为正压力; 裂隙深度越大,裂隙内孔隙水压力越大,降雨停止时刻相应的入渗深度也越大,饱和区域的大小与裂隙深度正相关; 当渗透系数比为1时,裂隙范围内最大渗透系数为1.51×10-7 m?s-1,此时沿裂隙方向渗透系数小于降雨强度,降雨入渗过程受土体渗透系数控制,而当沿裂隙方向渗透系数大于降雨强度时,雨水入渗过程受降雨强度控制; 裂隙角度越小,在裂隙深度范围内的最大孔隙水压力越大,且出现正孔隙水压力的深度也越大,而边坡表层饱和区范围越小; 无裂隙存在时,降雨后边坡内部仍保持负压力状态,无饱和区存在,有裂隙存在时,雨水沿裂隙下渗并在边坡内部形成饱和正压力区,1～5条裂隙形成的饱和区面积分别为16.4、34.7、60.9、75.6、110.7 m2,饱和区面积与裂隙数呈乘幂关系,且随着裂隙数的增加,雨水对渗流场的影响范围与程度增大,长裂隙的集中分布是引起边坡内部大面积连通型饱和区出现与地下水位升高的直接原因。      

坡度影响路基土质边坡抗冲刷性能试验研究

边坡稳定是路基稳定的基础保障之一,为了研究坡度差异对土质路基边坡抗冲刷性能影响的基本规律,设计并进行了室内路基模型降雨试验,获得受雨水冲刷的坡表土累积剥离量随降雨历时、坡度变化规律。结果表明:短时期的降雨对边坡表层冲刷剥离影响较小,累计剥离量基本不受坡度影响;随着降雨历时的增加,累计剥离量随降雨历时基本呈线性递增;受到坡度差异影响,累计剥离量随坡度降低呈现先减少再增加的变化规律;路基工程中,选定合理的边坡坡度可以有效增强雨水的抗冲刷性能。     

降雨作用下基覆型边坡失稳特征及承载力试验研究

为了研究降雨诱导基覆型边坡失稳特性，采用室内模型试验方法对基覆型边坡在暴雨作用下的失稳过程及机制进行了系统研究. 通过探讨降雨前后边坡内土体含水率和孔隙水压力在时间、空间上的变化特性，揭示降雨诱导的边坡失稳机制. 同时通过坡顶加载方法研究了雨后边坡承载力变化规律. 研究结果表明:随着降雨的发展，在坡脚处首先出现土体液化流动现象，随后出现土体局部脱落；随着降雨的持续进行，土体脱落破坏的范围逐渐增大，进而导致上方土体临空面加大，土体破坏后随即被雨水饱和软化而向下滑动，后方土体进一步被侵蚀，最终造成了一定深度和宽度的边坡破坏现象；边坡内土体含水率升高与孔隙水压力的增大是导致边坡失稳破坏的主要因素；降雨停止后，边坡可以承受的极限荷载先增大后减小，最后趋于稳定，而基覆型边坡在顶部静荷载作用下破坏模式呈现出整体和局部滑移模式.      

地下水流衰退过程的数值解析

对降雨停止后渗透坡面的地下水流的衰退过程进行了数值解析计算，做出了间歇降雨所产生的地下水位的形状图．讨论了降雨方式、有效孔隙率、渗透系数以及斜坡地层的形状对地下水位衰退过程的影响．对于渗透坡面，仿真分析说明了降雨停止后，地下水的形状慢慢地滑落，地下水位减退．间歇降雨使坡面底端的水位上升导致小规模的滑坡从而引发大规模的滑坡．     

基于遗传算法的土钉支护非饱和土边坡稳定性分析

介绍了土钉支护技术,利用极限平衡理论推导了非饱和土边坡土钉支护整体稳定性最小安全系数Fs,min公式。用MATLAB计算机语言实现了遗传算法寻找非饱和土素土边坡和土钉支护结构整体稳定性最小安全系数Fs,min的自动寻优。通过对一具体工程实例分析,得到降雨入渗对非饱和土边坡稳定的一些影响规律。     

降雨对绿化边坡客土稳定性的影响

通过建立降雨条件下边坡客土的破坏模型，研究了边坡绿化过程中降雨对边坡客土稳定性的影响，分析表明，边坡客土的稳定性与降雨特征、边坡坡度、坡面特征、土体特性及土体厚度有较大关系．对于坡度较大的边坡，客土厚度不宜过大，以保持土体的稳定．     

高速公路超高过渡段几何线形对小型客车滑水速度的影响

为了揭示高速公路不同超高过渡段线形指标下小型客车滑水速度变化规律,考虑小型客车滑水过程轮胎受力特征,分析了滑水速度与水膜厚度和超高过渡段几何线形的作用关系;应用多元线性回归和流体力学仿真建立了高速公路超高过渡段小型客车滑水速度量化模型,计算了降雨强度、纵坡坡度、超高渐变率等多变量组合下的小型客车临界滑水速度;以典型双向四车道高速公路超高过渡段为例,分析了降雨强度、纵坡坡度、超高渐变率对小型客车滑水速度的影响规律,并给出了超高过渡段小型客车限制速度建议值。研究结果表明:小型客车滑水速度最大值出现在纵坡坡度为0.3%、超高渐变率为1/200、降雨强度为20 mm·h-1组合工况下,为115.5 km·h-1,滑水速度最小值出现在纵坡坡度为3.0%、超高渐变率为1/330、降雨强度为80 mm·h-1组合工况下,为99.3 km·h-1;在降雨强度和超高渐变率一定的情况下,随着纵坡坡度增大,滑水速度逐渐减小,当纵坡坡度由0.3%增加到3.0%时,滑水速度减小2.68%;在降雨强度和纵坡坡度一定条件下,随着超高渐变率增大,滑水速度逐渐增大,当超高渐变率从1/330增加到1/200时,滑水速度上升了2.25%;增加纵坡坡度会降低滑水速度,但当降雨强度增加到一定程度,纵坡坡度、超高渐变率对滑水速度的影响趋于平缓;当降雨强度为20~80 mm·h-1时,双向四车道高速公路限速建议值为95.0~115.0 km·h-1,但不应大于其设计速度。      

多雨季节公路岩质边坡施工稳定性研究

通过数值模拟软件MIDAS/GTS对在加固前后降雨入渗对边坡稳定性的影响进行研究,可以得出：加固前坡体在天然状态下开挖稳定性较好,在降雨入渗条件下随着降雨强度、降雨持时的增加,边坡的水平位移不断增加。采用锚喷护面后,即使发生暴雨,边坡的最大水平位移仅为25mm,最大垂直位移为15mm,此时计算出的安全系数为1.28,边坡稳定。     

降雨条件下膨胀土边坡稳定性探讨

以镇江某路段膨胀土滑坡及治理为工程背景,利用GEO-SLOPE软件对考虑裂隙和不考虑裂隙时膨胀土边坡体积含水量的变化规律进行研究,并进一步研究降雨对膨胀土边坡稳定性的影响。研究结果表明,在降雨条件下对膨胀土地边坡稳定性进行分析时,应考虑裂隙的影响。