干湿循环作用下重塑红黏土水力特性与强度试验研究

采用常规直剪仪对江西某库区边坡重塑红黏土土样进行室内模拟干湿循环快剪试验,研究了干湿循环作用下饱和重塑红黏土抗剪强度及抗剪强度指标变化规律;通过滤纸法测得不同含水率下土样的基质吸力,并用VanGenuchten模型拟合土-水特征曲线,分析了红黏土的水力特性。试验结果表明:干湿循环作用下饱和红黏土的抗剪强度有明显的劣化规律,其中,前4次干湿循环导致土样劣化幅度较大,后2次抗剪强度劣化幅度逐渐趋于平稳;干湿循环会显著降低土样黏聚力和内摩擦角,呈先快后慢的趋势,且黏聚力衰减程度明显大于内摩擦角;随着干湿循环次数的增加,相同体积含水率条件下,土体基质吸力逐渐减小,土体有效应力降低,抗剪强度逐渐劣化;当基质吸力大于350kPa时,基质吸力对土体的抗剪强度影响很小,裂隙发育可能是影响抗剪强度劣化的主要因素。     

基质吸力对小浪底水库1#滑坡非饱和土强度影响试验研究

利用改进的非饱和土三轴仪进行了小浪底水库1#滑坡非饱和土三轴试验,着重对围压对基质吸力的影响、非饱和土强度及基质吸力对它的影响进行研究,结果表明:基质吸力对非饱和土抗剪强度有增强作用,主要体现为对总内聚力的增强,对内摩擦角影响极小,且其强度参数Φb不是常量。应用最小二乘法对基质吸力与总内聚力实测曲线进行拟合并结合非饱和土强度理论建立了实用抗剪强度公式,用具体函数来明确基质吸力对强度的影响。     

降雨要素对土质边坡稳定性的影响分析

基于饱和-非饱和渗流理论与非饱和土的抗剪强度理论,研究了降雨强度、降雨历时等降雨要素对土质边坡安全系数的影响规律,并且重点对短时强降雨、长时弱降雨2种降雨形式进行了对比分析.结果表明：在饱和渗透系数一定的情况下,安全系数随着降雨强度、降雨历时的增加而不断减小,但在降雨结束后,安全系数又随时间的增长开始增大;短时强降雨下边坡上部土体更容易达到饱和,而长时弱降雨对边坡土体的影响更大,两者的稳定性都大大降低,但长时弱降雨下的滑坡危害程度更大.     

降雨入渗对软土岸坡稳定性影响研究

软土普遍具有含水率高、抗剪强度低的特点,且大多数的土体滑坡都发生在降雨期间或者降雨之后的某个时间,因此研究降雨入渗诱发软土岸坡失稳的机理具有十分重要的意义。选取某软土岸坡工程作为研究对象,基于有限元强度折减法,采用Abaqus软件建立三维软土岸坡有限元模型,分析降雨强度、时间以及饱和渗透系数对岸坡稳定的影响。结果表明:随着雨水的入渗,岸坡土体饱和度及孔隙水压力增大,土体浅层基质吸力减小或消失,导致土体抗剪强度降低,从而引起岸坡稳定性降低;降雨入渗诱发岸坡失稳的模式表现为渐近牵引式破坏,其塑性破坏区域最先出现在坡脚,并沿坡面向上发展,逐渐形成连续的塑性贯通滑动面;以及持续的强降雨最容易引发岸坡的失稳破坏。     

考虑降雨影响的深基坑边坡稳定性分析

以大源渡航电枢纽二线船闸基坑工程为例,结合饱和-非饱和理论,通过有限元软件Geo-Studio中seep/w模块和slope/w模块建立二维数值模型,对强降雨情况下边坡渗流状态进行分析,得到边坡内部含水率和孔隙水压力变化规律以及安全系数和滑裂面的变化情况。结果表明:随着降雨历时的增加,坡面含水率逐渐增加,雨水不断向更深层土体入渗,地下水位线不断上升,基质吸力逐渐消散,坡体表面形成暂态饱和区,安全系数随之减小。降雨停止后,水分逐渐流出坡体,含水量逐渐减小,地下水位随之逐渐下降,正孔压减小,基质吸力逐渐恢复,安全系数逐渐增大。降雨入渗对边坡浅层土体影响较大,对深层土体影响较小,一般形成浅层破坏。     

降雨条件下非饱和粉质航道岸坡稳定性数值分析

降雨条件下粉质岸坡稳定性问题是工程技术人员面临的重要问题之一。针对苏北某船闸上游引航道护岸粉质土体边坡,建立降雨条件下考虑雨水入渗和坡体塑性变形耦合作用的非饱和粉质土体岸坡稳定性分析数值模型,探讨不同降雨强度下非饱和土质岸坡的饱和度、浸润线、基质吸力、安全系数及坡比等因素对岸坡稳定性的影响规律。结果表明:降雨导致非饱和粉质土体岸坡最危险滑裂面迅速上移,50 mm/d的降雨强度将导致最危险滑裂面平均上移约2. 4 m,每增加10 mm/d降雨量,岸坡浸润线水头升高约50 cm;岸坡安全系数随降雨强度呈线性下降,降雨过程中安全系数下降的幅度随坡比的增大而增大。     

非饱和土瞬态渗流边坡稳定数值分析

本文研究了非饱和土体瞬态(主要指降雨)渗流对均质非饱和土边坡稳定影响的相关理论和计算方法,结合算例计算了不同工况下降雨前稳态、降雨过程中及降雨结束后边坡稳定性变化,分析了不同情况下边坡土体饱和度变动变化对边坡稳定性的影响。     

降雨入渗对边坡稳定影响的数值模拟研究

根据粉细砂边坡的饱和一非饱和强度与渗流理论,通过数值模拟方法研究降雨入渗对边坡稳定性的影响。数值模拟结果揭示了对边坡变形和破坏的作用机理,表明降雨是诱发滑坡的关键因素之一;粉细砂边坡在无降雨时基本处于稳定状态,连续性降雨使边坡土体的含水量显著增加,坡脚部位饱和区内的基质吸力减小并出现塑性区,随着降雨历时延长,饱和区逐渐扩展至边坡土体中部,塑性区逐渐扩展直至贯通而发生滑坡;在长期低强度降雨条件下边坡较易发生深层滑动,强降雨时边坡更易发生浅层滑动。该研究提出了降雨条件下边坡的稳定性分析供一般的技术思路,可供边坡失稳预警和滑坡防治参考。     

非饱和土入渗的数值模拟

针对受降雨影响显著的非饱和残积土土质边坡,运用饱和-非饱和土壤水分运动的理论和二维非稳态渗流有限元模型,模拟雨水入渗引起的暂态渗流场,建立非饱和土边坡雨水入渗过程的计算模型.对降雨条件下,饱和-非饱和暂态渗流场二维问题进行数值求解.分析降雨强度、降雨持时和土壤渗透系数等重要参数对非饱和土边坡渗流场分布、发展的影响,并做出实例分析.     

基于土-水特征曲线试验的非饱和土强度预测*

港口地基土多为非饱和土,不同基质吸力下的土体强度特性各异,难以准确预测。以福建某港口地基工程非饱和粉质黏土为研究对象,开展土-水特征曲线（SWCC）试验、饱和及非饱和三轴压缩试验。依据土水特征曲线中AB段近线性特征,假设体积含水量与基质吸力对数值lg（ua-uw）线性相关,以A、B点数据作为已知条件,建立lg（ua-uw）与相对饱和度Se的联系,基于Vanapalli强度预测模型,构建新的非饱和土强度预测模型,并给出参数求解方法。引用相关文献中非饱和有机质粉土和膨胀土试验数据,利用新建预测模型对3种非饱和土的强度进行预测,并与传统预测方法进行对比。结果表明,新建预测模型的强度辨识效果较好,对非饱和粉质黏土、有机质黏土和膨胀土的强度预测具有一定的可行性和适用性。     

镇江地区非饱和膨胀土边坡在降雨入渗下的稳定性分析

针对非饱和膨胀土边坡在降雨入渗下的稳定问题,结合镇江地区非饱和土的室内试验,对边坡的动态过程进行分析.分析了不同雨强、地下水位情况下降雨入渗的情况,对降雨入渗下的非饱和土边坡进行渗流场的数值模拟,得到非饱和土边坡降雨入渗下的若干规律,以及随降雨发展边坡稳定性的变化情况,为镇江地区的非饱和膨胀土边坡的稳定分析提供依据.     

关于土体裂缝对边坡稳定性影响的讨论

大多数边坡失稳主要在强降雨时发生,但是降雨对边坡失稳作用机理众说纷纭。研究发现:强降雨导致的边坡内部裂缝扩展是边坡失稳的主要因素;若边坡裂缝在降雨时形成微观的排水通道,则边坡在遭受强降雨时土体黏聚力表现类似于砂;强降雨时现场土的渗透系数比地勘报告中高得多,边坡实际的安全系数比常规计算值低得多,普通三轴试验不再适用于获取土体参数,建议采用修正直剪实验获取土体的强度参数,并采取边坡内设置排水系统或使用高预应力地锚等方法来保证边坡的稳定性。     

施工期软土边坡稳定分析中抗剪强度指标的确定方法

灵敏度高、抗剪强度低的软土边坡、码头工程施工期安全储备低,易发生失稳破坏.十字板强度一般被作为施工期稳定分析较常采用的抗剪强度指标,但据工程经验表明,十字板强度计算的施工期的安全系数偏低.经分析,十字板强度不能反映实际土体滑动面的抗剪强度,是抗剪强度中的最小值.由此,基于摩尔-库伦抗剪强度公式,考虑土体各向异性等建立了十字板强度与深度的线性方程,可将抗剪强度指标回归出来.将回归出的抗剪强度指标用于数个实际边坡中,表明在塑性指数为20左右的土中,安全系数可提高到1.0～1.1,较准确地反映了土体真实抗剪强度.同时,就稳定安全系数与塑性指数的关系作了探讨,提出将安全系数修正到1.0的方法.     

降雨与库水位叠加作用下的库岸滑坡稳定性研究

本文在考虑降雨叠加作用的基础上,运用非饱和土渗流及抗剪强度理论对一实例滑坡的渗流场特征以及稳定性进行了研究,提出了确定最不利组合边界的方法,得出了一些有益的结论。     

降雨诱发上营村滑坡形成机理的分析

本文利用有限元方法分析在降雨入渗条件下上营村滑坡非饱和土体内部渗流场的变化,再用极限平衡法耦合在渗流场变化情况下上营村滑坡的稳定性。分析表明上营村滑坡在降雨作用下土体的变形过程以及覆盖层底部软弱带的形成;由于长期的降雨使得土体饱水程度变大,滑带处土体的抗剪强度的减弱以致于失稳诱发滑坡。通过对比分析滑坡体的前缘和整体在不同工况下的稳定性从而得出滑坡失稳模式为推移式滑坡。     

浅谈公路工程中土的抗剪强度试验

在公路工程实践中常常需要研究构造物基础承受外荷后的稳定性以及填方或挖方边坡在外力和土体自重作用下的稳定性,以及挡土墙的土压力问题这些问题都涉及土体的抗剪强度和土体间的抗滑能力问题,文中结合工程实验谈谈粗浅认识。     

膨胀土抗剪强度实验研究

运用非饱和土的强度理论分析了膨胀土的强度及其影响因素,对不同含水量的膨胀土进行直接快剪试验.试验表明粘聚力与内摩擦角的对数与含水率之间具有良好的线性关系;且在土的饱和度相对较低时,其抗剪强度随含水量的增加衰减快,当饱和度达到一定值后,抗剪强度衰减缓慢.     

基于非饱和土有限元强度折减法的降雨入渗条件下高边坡施工稳定性分析

根据质量守恒定律推导了非饱和土渗流分析控制方程,采用全隐式向后差分格式求解此类有限元问题;将非饱和土有限元强度折减法应用于某高边坡工程的施工稳定性分析,得到了该边坡在各施工阶段下受到降雨入渗作用影响后的稳定安全系数及其失稳滑动面,并通过与不考虑降雨作用时的情况进行对比得出有益的结论;最后,针对该边坡的施工稳定性分析结果提出了加固建议。     

土工垫加筋生态护坡草皮抗剪特性与固坡性能研究

土工垫加筋草皮具有减小浅层滑坡和表面侵蚀的作用,为探究土工垫加筋草皮抗剪强度特性,文章在室内培育土工垫加筋生态草皮的基础上,对土工垫加筋草皮原状样进行了室内直剪试验,分析了土工垫加筋草皮抗剪强度特性和影响因素,进而通过有限元数值模拟研究了土工垫加筋草皮对护坡整体稳定的影响。试验表明:土工垫和根系共同加筋作用不会改变应力与位移关系曲线变化特征,但可显著提高加筋草皮的抗剪强度。在试验中与素土相比加筋后强度最大增幅为164.7%,强度增幅受法向应力水平影响显著,随着法向应力的增大,强度增幅逐渐减小;基于摩尔-库伦强度准则,获得了土工垫加筋草皮的黏聚力和摩擦角,结果显示加筋增加了草皮的黏聚力,但对内摩擦角几乎没有影响;随着加筋量的增大,土工垫加筋草皮的抗剪强度均近似按指数形式增大,加筋量越高土体抗剪强度增量也越大;低含水率试样对应的抗剪强度较大,含水率增大时,由于基质吸力降低,抗剪强度也会降低。有限元数值模拟结果表明,护坡表面铺设土工垫加筋草皮后坡体的整体稳定性得到有效提到,计算中护坡整体稳定性约提高13.5%。     

考虑土体剪胀特性的土质边坡稳定性极限分析

剪胀特性是土体的重要特性之一,然而,经典的塑性力学理论高估了土体的剪胀性质,从而使土体强度背离实际情况。通过等效内摩擦角的方法,对原有的土体抗剪强度进行修正,反映出土体剪胀性对土体强度的影响。通过构建对数螺旋形式的破坏机构,推导出相应的内能耗散和外力功率表达式,结合极限分析理论和强度折减方法,建立边坡安全系数的求解方法。结果表明,该方法的计算结果是合理的。随着剪胀角的不断增大,边坡安全系数增大的速度变慢,这种变化趋势是非线性的。针对不同的土质特性,提出相应的剪胀角取值建议。