路基边坡降雨入渗过程研究

造成路基病害发生的原因多种多样,而降雨则是诱发路基病害的最重要因素之一。在降雨条件下,路基边坡中雨水的入渗会导致边坡岩土体的结构及力学性质发生变化,从而导致路基病害的发生。雨水在边坡中的入渗本质是水在非饱和土体中的运动过程,从降雨入渗机理及降雨入渗近似解等方面对路基边坡的降雨入渗过程进行了研究。     

几种边坡生态防护形式对雨水入渗影响的试验研究

该文采用垂直坡面包土型空心砌块、水平放置的包土型空心砌块和土工布生态防护结构及裸露边坡4种边坡生态防护类型,分别进行强降雨雨水入渗的室内模拟对比试验,分析不同防护类型对边坡雨水入渗和浸润范围的影响规律,进而为选择不同边坡防护形式提供依据。     

降雨入渗下炭质页岩路堑边坡渗流特性研究

运用Geo-studio软件建立炭质页岩路堑边坡模型,对降雨历时内边坡中孔隙水压力和体积含水率的变化规律进行了研究。结果表明:降雨强度较大,雨水会快速入渗岩体,使孔隙水压力增加较快,但大部分雨水会沿边坡流走;降雨时间长,雨水会逐渐沿岩体裂隙向下入渗,对较深处岩体孔隙水压力产生较大影响。降雨在短时间内,边坡表面会形成暂态饱和区,随降雨时间的延长,大量雨水将入渗到坡体内,使地下水位不断上升,在坡脚处较大范围形成一个饱和区域,并向坡顶方向延伸。降雨结束后,暂态饱和区慢慢消失,岩体含水率也逐渐降低,但降雨持续时间长,岩体含水率消散的速度较慢。     

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。     

短时强降雨作用下土质边坡稳定性分析

基于饱和-非饱和渗流及非饱和抗剪强度理论,对土质边坡在短时强降雨条件下的渗流场进行数值模拟,在此基础上计算不同降雨时间的边坡安全系数。结果表明,降雨入渗将导致边坡内土体基质吸力降低甚至消失,导致边坡抗剪强度减小;雨水入渗会增大入渗区域暂态水荷载;在基质吸力降低与暂态水荷载增大的双重作用下,边坡安全系数下降。     

半填半挖红粘土路基非饱和渗流与变形数值模拟

针对半填半挖路基,建立非饱和土流固耦合有限元模型,进行雨水入渗条件下红粘土路基边坡渗流与沉降变形耦合的数值模拟,计算出降雨条件下路基含水率及孔隙水压力发展变化情况,并分析填挖方不同渗透性对路基差异沉降的影响,对比边坡防护前后降雨入渗对差异沉降变形的影响。分析得出:半填半挖路基降雨入渗时,填方土体入渗快于挖方土体,随着时间的增加,饱和区逐步扩大,红粘土路基发生湿软变形,填挖交界处产生差异沉降,通过采取路基顶面及坡面的防水处理,能显著降低雨水入渗对路基内部渗流场和应变场的影响及由此造成的湿化差异沉降变形,路基边坡竖向以及侧向变形均有大幅度减小。     

路堤边坡雨水渗流的模型试验研究

降雨入渗是导致边坡滑动破坏的主要原因之一。利用室内模型试验，模拟降雨对不同情况路堤的影响，了解雨水在边坡上的渗流浸润形态。     

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.     

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。     

地震作用下坡高和坡率对黄土高边坡稳定性的影响研究

以兰州南坡坪地区多级高边坡工程为依托,建立边坡有限元模型,模拟分析边坡的抗震性,研究在地震作用下坡高和坡率对黄土高边坡稳定性的影响。结果表明:单级坡高取8 m,坡率1∶0.50的安全系数为1.06,坡率1∶0.75的安全系数为1.18,坡率1∶1.00的安全系数1.27,边坡坡率越大,边坡抗震稳定性越差。边坡开挖坡率一定,在第五~第七级坡高均取8 m的工况下,边坡安全系数为1.18,边坡支护可取得比较好的抗震效果,并结合不同坡高和坡率下,黄土高边坡的土方开挖量和支护面积,讨论了边坡开挖的经济性。     

基于强度折减法的非均质多级边坡稳定性分析

基于强度折减法,运用有限元分析软件ADINA建立非均质多级边坡计算模型并进行数值模拟。结合边坡各计算工况的安全系数和塑性区范围,分析了边坡级数、平台宽度以及单级坡率等因素对边坡稳定性的影响。结果表明:增加边坡级数、平台宽度或放缓坡率可有效提高边坡的稳定性;增加边坡级数和放缓下级边坡坡率,可将边坡整体破坏分解为局部破坏;边坡平台设在中下部对边坡稳定性更有利;若改变单个平台宽度或单级坡率,增加下部平台宽度和降低下级边坡坡率对提高边坡稳定性更显著。     

边坡坡形对公路土质边坡稳定性影响分析

影响公路土质边坡稳定性的坡形要素主要为坡度、坡高和断面几何形状,文章根据国内外理论研究和公路路基设计规范将每个坡形要素分为若干个水平标准,基于Flac3D建立三维公路边坡模型,讨论三维模型建模尺寸等问题,采用强度折减法计算边坡安全系数,并通过观察塑性区贯通以及边坡整体位移情况分析不同坡形要素与边坡稳定性的变化关系。结果表明:土质边坡稳定性随着坡度的增大、坡高的增大而逐渐减小;当边坡坡高大于8m后需要对其进行分级处理,稳定性随着分级台阶宽度的增大、分级坡率的放缓呈现不同程度的增大。     

坡形要素变量商与土质路堑边坡稳定系数关系研究

以黏性土路堑高边坡为研究对象，确定了标准边坡模型，通过对不同坡形要素与标准边坡模型所对应的坡形要素值得到的变量商与所对应的边坡模型稳定系数关系进行曲线拟合；从定量角度研究不同坡高、不同分级高度及不同平台宽度与土质路堑边坡稳定系数间的关系，提出了坡形要素变量商的概念，使不同坡形要素与稳定系数的拟合公式物理意义有了正确解释。分析结果表明:坡高及分级坡高要素与边坡稳定性呈单调递减关系，平台宽度要素与边坡稳定性呈单调递增关系。     

十天高速成县段路堑边坡失稳机理分析及治理方案

针对十天高速成县段路堑边坡有挖必滑的现象，从地质条件和坡体物质结构方面进行分析，发现边坡破坏内在因素为构造、坡体物质结构和地下水渗流，诱发因素为坡脚开挖，边坡破坏力学机理是堆积层的蠕变-拉裂-蠕滑式破坏，变形破坏过程为开挖卸荷蠕变、后缘拉裂滑面贯通和蠕滑破坏。根据坡体物质成分和变形机理，分别提出综合治理方案:坡冲积粉质黏土堑坡采取坡脚支挡、坡面防护和截排水；崩坡积粉质黏土夹块石堑坡采取坡脚支挡、坡面绿化和截排水；崩积块碎石堑坡采取坡面绿化或坡面圬工防护工程和地表截排水方案。治理方案得到了工程验证。     

微型桩-香根草协同护坡试验与计算研究

单一的香根草护坡或微型桩护坡在边坡加固与防护工程中均得到了广泛应用，但针对两者协同护坡的研究和相关工程应用相对较少。边坡安全系数作为评判边坡稳定性的重要依据之一，其计算分析结果的准确程度高，可提升滑坡灾害的预测水平，从而降低损失。通过室外大比例尺模型试验，采用坡顶分级堆载对植被与微型桩协同护坡的效果进行试验，并对采用多种理论与数值方法求得的边坡安全系数进行了比较，分析了香根草及微型桩对边坡安全系数的影响。试验与计算结果表明：采用三维有限元分析得到的安全系数略高于二维有限元分析；相比于素土边坡，微型桩-香根草协同护坡能极大地提高边坡安全系数，有效提高坡体稳定性，而且能够提高边坡承受荷载能力，研究结果可为生态防护与工程加固措施协同护坡工程设计提供理论依据。     

鲁中山区公路岩石路堑边坡植被自然恢复初步调查

为探讨公路岩石路堑边坡植被的自然恢复效果,为山区公路边坡防护设计和植被恢复设计提供参考,调查了鲁中山区的6条省道和2条国道,得到了边坡的岩石类别、风化程度,以及边坡的建设年限、坡度、坡高和边坡植被的覆盖度与优势物种,并简要分析了植被自然恢复的原因。初步结果显示:(1)花岗岩、闪长岩边坡的植被自然恢复效果远好于石灰岩边坡;(2)黄背草、荩草等为花岗岩和闪长岩边坡的优势物种,而荆条、酸枣等为石灰岩边坡的优势物种。建议:(1)对稳定的花岗岩和闪长岩边坡宜采用不妨碍植被生长的防护型式,实现植被的自然恢复;(2)对石灰岩边坡,宜采用岩石裸露处理,并穴栽灌木进行美化;(3)高速公路建设资金充裕不应成为随意扩大边坡工程防护的理由,将边坡植被自然恢复的理念应用到高速公路边坡设计中非常重要。     

基于失稳机制的岩质路基边坡加固方案优化

以边坡失稳的普遍机制为基础,对边坡岩体的应力环境变迁、表生环境下边坡岩体的演化过程及岩质边坡加固方案优化问题进行了初步探讨。结果表明:坡面卸载诱发的应力场变化决定了边坡失稳的必然性,降水起源的地下水是驱动边坡岩体发生渐进性演变的核心因素;应力场恢复和防水是边坡加固方案优选的首要目标;预应力地锚群应成为岩质边坡加固的首选方案;在坡面设置坚固的防水屏障不仅可以遏制岩体表生演化,而且对防止地锚腱体松弛及防腐也是重要的。     

降雨诱发残积土坡失稳的模型试验

为了研究降雨条件对残积土坡坡体内部变形特征及边坡失稳机理的影响,结合自制监测系统、人工降雨试验及数字照相量测技术,开展不同位置、不同坡度、不同密实度边坡的地质力学模型试验,分析雨水入渗对坡体变形、吸力的影响。指出失稳预警因子应从降雨诱发滑坡失稳机理出发,着重考虑边坡关键位置的力学物理量变化。基于坡体变形和吸力时变规律,提出边坡变形发展的3个阶段;基于不同条件下边坡的失稳破坏过程,揭示降雨诱发残积土坡的失稳模式。试验结果表明：边坡上部土体吸力和变形变化幅度较大,速度较快,而下部土体变化幅度较小,速度较慢;陡坡和高密实度边坡抵抗降雨入渗引起的变形能力强于缓坡和低密实度边坡,由于小孔隙结构发生破坏所需的能量远大于大孔隙结构,导致低密实度、缓坡坡体中部产生的变形大于坡体上部;边坡变形发展阶段为初始蠕变阶段、加速发展阶段、滑动破坏阶段;无支护的边坡,失稳预警因子可选择边坡关键位置处的基质吸力;有支护的边坡,应根据支护结构受力（变形）和边坡关键位置处吸力变化特征来选择预警因子;土坡的失稳模式为坡表冲刷→冲沟、切沟侵蚀→坡脚局部坍塌→破坏范围纵横发展→整体失稳,滑动面深度为1～3 m,该类滑坡应注重坡脚防护,尽可能降低边坡渐进累积破坏的可能性。研究结果可为构建东南沿海地区降雨诱发滑坡预测模型提供重要依据。     

高边坡对邻近基坑稳定性的影响研究

深圳地铁5号线上水径车站倚靠城市山地,山地边坡形成的偏压作用对基坑的稳定性存在着不可忽视的影响。为认识这种影响,并考察基坑与边坡之间合理的设计间距,运用FLAC3D软件,对基坑与边坡不同距离下基坑的桩变形、桩弯矩、边坡沉降以及地表沉降等进行了计算分析。研究结果表明：1）高边坡下基坑施工过程中,近坡桩的最大位移与基坑距边坡距离呈指数衰减关系;远坡桩最大位移与距离呈指数递增关系;当距离为24 m以上时,两侧桩的最大位移将趋于稳定。2）当距边坡距离大于2 m时,远坡侧地表最大沉降值y与基坑距边坡距离d大致成指数递增关系,当距离为24 m以上时,地表沉降最大值将保持不变。3）边坡最大沉降值y与d呈指数衰减关系,当距离达到16 m以上时,基坑开挖对边坡的影响可忽略不计。4）基坑整体稳定性系数y与距边坡距离d大致成指数增长关系,当基坑距边坡距离为0 m,基坑的整体稳定安全系数最小,为1.80。