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。      

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。     

基于正交设计的软弱夹层岩质边坡影响因素分析

软弱夹层是岩质边坡发生失稳破坏的重要原因.鉴于正交设计方法在边坡敏感性分析中的优势,将该方法引入到软弱夹层岩质边坡稳定性分析中.选取了夹层厚度、夹层倾角、夹层粘聚力、夹层内摩擦角等4个因素进行软弱夹层岩质边坡敏感性的正交试验分析.结果表明:软弱夹层相关参数对软弱夹层岩质边坡稳定的影响程度为:软弱夹层倾角影响程度最大,软弱夹层内摩擦角其次,软弱夹层粘聚力较小,软弱夹层厚度影响程度最小;正交设计法是适合于软弱夹层岩质边坡影响因素敏感性分析的方法.     

基于范例推理的边坡失稳风险评估

利用已经成熟的范例推理理论对14个边坡失稳案例进行分析,并用其结果对某国道K1694+830~K1694+960段边坡的稳定性进行评估。研究结果表明:圆弧形滑坡的主要诱因是边坡过陡、岩体的不利产状、软弱夹层的力学性能差和降雨入渗导致孔隙水压力增大和岩土体的强度参数劣化,从而使岩土体更易屈服失稳;某国道K1694+830~K1694+960段边坡范例推理的滑坍风险大,建议采取必要的措施进行加固和防护。     

降雨强度对不同渗透性土质高边坡稳定性数值分析

为探讨降雨强度对不同渗透性土质高边坡稳定性影响,基于Geo-Studio有限元软件,对不同降雨强度和渗透性情形下土质高边坡进行稳定性研究,研究表明:渗透系数越低,边坡就越稳定;边坡的稳定性会随着降雨强度增大而受到不同程度的影响;当降雨强度比边坡的入渗率大时,大部分雨水会形成地表径流而流走,较少部分雨水会渗入边坡内部,导致稳定性受到不同程度的影响;渗透系数可作为求取边坡失稳情况下临界雨强的推估条件。     

考虑裂隙和膨胀力的膨胀土边坡稳定性分析

为探究裂隙和膨胀力综合影响下的膨胀土边坡稳定性,通过引入膨胀力对传统圆弧形滑动面稳定系数的计算公式进行改进,运用有限元方法探究膨胀土边坡在不同降雨工况下渗流场的时空分布规律和稳定系数变化规律。经探究,改进后的稳定系数计算公式可较好地反映膨胀特性的影响及稳定系数的变化规律,能较好地适用于膨胀土边坡稳定性分析;降雨强度、降雨历时和裂隙深度共同决定膨胀土边坡经雨水入渗的影响深度,且该深度同膨胀土边坡在气候营力作用下形成的风化带深度相近。停雨期内,裂隙的存在会加剧孔隙水压力的消散;膨胀力严重影响稳定系数,考虑膨胀力后稳定系数减小约30%;稳定系数会随降雨强度、降雨历时和膨胀力的增大持续减小。     

软弱夹层边坡变形性状及其影响因素分析

介绍了含软弱夹层边坡稳定性的研究现状;运用有限差分软件FLAC 3D,针对5种工况进行了数值模拟,重点分析了含有软弱夹层的岩质边坡几何特征及软弱夹层力学参数,如边坡坡高、坡角、软弱夹层倾角、黏聚力和内摩擦角等对岩体边坡位移的影响规律及其工程意义.     

临吉高速公路东团滑坡稳定性分析与处治措施研究

在工程地质勘察和数值计算的基础上,分析了临吉高速公路K220+700~K220+960段路堑边坡的工程地质条件、滑坡产生原因,对滑坡进行稳定性分析。研究表明:坡体存在顺层的软弱岩层是该滑坡产生的内因,降雨入渗、路基全断面开挖及支护不及时是该边坡滑坡的诱因。强度折减法计算表明,目前边坡的稳定系数为0.963,处于不稳定状态,需要处治。针对滑坡的特点及工程环境条件,提出了临时反压、抗滑桩等支挡结构为主,排水、坡面防护为辅的综合处治措施,实践证明该处治方案安全可靠,具有一定借鉴意义。     

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。     

不同降雨入渗条件下路堑边坡渗流特性研究

为研究不同降雨条件下雨水入渗对路堑边坡渗流特性的影响,采用Geo-studio软件对实际工程路堑边坡模拟多种极端降雨的边坡渗流,分析边坡内部孔隙水压力、体积含水率、暂态饱和区等变化规律.研究结果表明:不同降雨入渗条件下,边坡内部较高处其孔隙水压力及体积含水率更易消散,且积水作用会使得边坡坡脚及各级台阶处出现极值;暂态饱和区在降雨-停雨全过程中,其面积大小呈现"凸"型分布;由于高边坡处的径流补充,导致低边坡处的各项指标减少较慢.     

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。     

极限分析法求解含软弱夹层边坡稳定性

软弱夹层对边坡的稳定性影响显著,目前设计中通常采用极限平衡法计算边坡的稳定性,其在求解中需要建立多个平衡方程. 为了分析含软弱夹层边坡的稳定性,首先,采用极限分析法建立了计算模型;其次,通过极限平衡法验证了求解的准确性;最后,分析了荷载、夹层形状、夹层强度等对稳定性的影响. 研究结果表明:边坡安全系数随着外荷载强度的增大而减小,其中,当加速度放大系数由1.0增大为1.6时,安全系数由1.20降为0.89;当外荷载频率越大时,边坡越易提前产生破坏;软弱夹层形状对边坡安全系数影响显著,特别是当其靠近坡顶与坡面时;安全系数随着软弱夹层摩擦角与黏聚力的减小而近似线性降低,其中,当黏聚力由9 kPa降为5 kPa时,安全系数降低约30%.      

降雨作用下土质边坡水分迁移特征研究

针对降雨诱发边坡失稳的特点,从水分迁移的角度出发,结合非饱和土力学,采用有限元法分析了不同降雨强度作用下边坡内部水分迁移的特征;通过数值模拟得到:降雨作用下,边坡内部孔隙水压力呈层状分布,坡脚处孔隙水压力最大,坡顶次之,坡中最小;边坡中的水分主要沿垂直和倾斜方向迁移,迁移速度由表层向深部逐渐减小,迁移方向也随深度和时间而改变;体积含水率呈非线性分布,且非饱和区非线性化程度较饱和区的高;土体渗透系数随降雨强度的增大而增大,当土体饱和时其渗透系数为饱和渗透系数。     

基于非饱和非稳定渗流场的滑坡稳定性分析

以鹰厦铁路K290滑坡为原型,基于降雨入渗情况下滑坡体呈饱和-非饱和渗流状态下,通过计算得到坡体孔隙水压力和体积含水量随降雨及地下水位变化的基本规律,进一步导入SIGMA/W程序并依据坡体孔隙水压力和体积含水量及地下水位变化特征分析了滑坡应力场,探讨了降雨强度、降雨持时和水位变化对滑坡体稳定性的影响.     

降雨入渗过程中公路边坡含水状态变化研究

为探究降雨条件下，边坡流固耦合作用对边坡的影响，特以重庆市璧山区S208黛山大道入口段公路边坡为研究对象，结合迈达斯GTX数值模拟分析软件，模拟不同降雨历时条件下，边坡孔隙水压、饱水区域及特征点沉降的变化规律，并提出工程建议，数值模拟结果表明：随着降雨入渗的不断进行，当降雨进行至第8 d时，土层含水率表层不断趋于饱和，地下水位上升，孔隙负压不断减小，饱和区域占比从10.5%上升至28.3%,特征点沉降呈现出不断增大的趋势，工程中可采取生态护坡措施和设置截排水沟的方式，减少雨水入渗，保证边坡排水通畅，降低边坡失稳风险。     

通青公路边坡失稳成因分析及治理研究

在分析通青公路地质环境条件的基础上,对该路段边坡失稳的形态、变形特征以及气象水文、地形地貌和工程活动等主要因素对边坡稳定的影响进行了研究,并对该线路中边坡失稳的形成过程和机理进行了分析。研究结果表明,由于开挖使得边坡植被遭破坏,表层岩土体风化严重及降雨入渗导致边坡岩土体浸水软化,其抗剪强度降低或丧失,形成坡面开裂和坡脚剪切破坏,滑面贯通造成边坡失稳的产生。结合工程实际对该处边坡失稳进行了处治设计,提出削坡卸荷＋地表地下排水＋坡脚支挡防护的综合治理措施,同时采用渗流有限元与普遍极限平衡法相耦合的方法,对通青公路k4＋330段边坡不同工况下稳定性进行分析。计算结果表明：处治前边坡在持续降雨情况下处于不稳定状态;处治后边坡在边坡天然状态和饱和状态抗剪强度降低的情况下,其安全系数都得到了提高。     

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。     

降雨入渗对红粘土边坡稳定性影响参数取值研究

根据现场红粘土边坡不同强度降雨试验进行取样,开展了由于降雨造成不同密度、不同含水量红粘土直剪试验与三轴剪切试验,从而为降雨入渗情况下红粘土边坡稳定性分析的参数取值提供依据。试验结果表明,雨水入渗对红粘土强度的影响主要表现为粘聚力弱化;而红粘土的密实程度对其参数存在一定影响：若红粘土松散,则降雨量变化对粘聚力不明显;而红粘土密实时,随着降雨量的增大粘聚力显著减小。此外,在降雨量相同情况下,红粘土粘聚力随压实度增加明显提高,表明对红粘土边坡进行适当压实可提高其边坡稳定性。     

顺层岩质路堑边坡稳定性数值极限分析

针对顺层岩质路堑边坡稳定的关键影响因素,采用有限元强度折减法,研究了边坡高度、坡顶堆载及工程防护对具一组贯通软弱结构面的顺层岩质边坡模型稳定性的影响,并与传统极限平衡法进行了对比验证。研究结果表明:边坡坡度大于岩层倾角时对稳定不利,安全系数随边坡高度增加而降低;坡顶堆载时,安全系数的降低取决于荷载和贯通塑性区的相对位置;挡土墙或锚杆通过对塑性区贯通带的阻截使塑性区转移到其他更薄弱的结构面,从而提高安全系数,塑性区贯通带的转移去向取决于初始支撑强度;基于Drucker-Prager屈服准则的安全系数有限元计算结果比基于莫尔-库仑准则的传统极限平衡法计算结果平均高出约22%,与郑颖人等约为25%的研究成果非常接近,说明有限元强度折减法可行。