公路边坡岩体的软化时效特性研究

在对岩体软化试验资料进行统计分析的基础上,首次提出了将软岩强度指标的变化按照饱和状态与非饱和状态分别采用不同的数学关系式进行描述的方法,其结果更能客观反映软岩的浸水或饱水软化特性.从工程岩体稳定性分析角度出发,非饱和状态下重点考察软岩强度与含水率关系;饱和状态下主要考虑软岩强度与饱水时间之间的数学关系.提出了应用Hoek-Brown准则推求软岩岩体浸水或饱水条件下的抗剪强度参数软化规律.在汝郴高速公路沿线某软岩边坡软化试验成果基础上研究了边坡岩体的抗剪强度软化关系;利用数值分析方法研究降雨软化条件下的稳定性,结果表明岩体软化效应对边坡稳定性评价有至关重要的影响.     

边坡潜在滑动面抗剪强度参数反演研究

边坡潜在滑动面抗剪强度参数的合理确定是对边坡进行有效治理的前提条件.为了准确地确定边坡潜在滑动面抗剪强度参数,通过分析边坡现状的稳定性及边界条件,确定其边坡现状的安全系数.在边坡岩体c、ψ值对安全系数变化的影响进行敏感性计算的基础上,结合边坡岩体抗剪强度参数试验推荐值反演了与边坡现状条件相对应的岩体抗剪强度参数的合理值...     

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。     

降雨作用下裂隙红黏土边坡渗流特征与冲刷模式

针对降雨作用下裂隙红黏土边坡失稳破坏问题，开展红黏土边坡裂隙演化、降雨入渗及冲刷模型试验，提出基于图像摄影识别技术的边坡裂隙特征及含水率分布定量表征方法，揭示红黏土边坡裂隙演化规律，分析裂隙发育程度与降雨强度对红黏土边坡渗流特征与冲刷模式的影响。结果表明：干燥作用下红黏土边坡表面裂隙发育，其中坡面裂隙发育最强烈，其最大裂隙平均宽度为4.1 mm，最大裂隙深度为7.7 cm，最大裂隙率为10.4%，但坡底子裂隙和分支裂隙发育最充分，且主裂隙最先出现于远离坡面处；降雨作用下，雨水极易沿坡表裂隙形成优势流迅速渗入边坡内部，使边坡含水率增加且呈不均匀分布，出现局部暂态饱和区；裂隙发育程度和降雨强度的增强均会提高前期降雨入渗速率，并增加最终降雨入渗深度，其中坡底处入渗深度最大；极端降雨对裂隙红黏土边坡冲刷作用明显，造成坡面松散层流失，坡底显现冲刷痕迹，坡脚局部发生滑动。基于图像摄影识别技术定量分析边坡含水率分布的方法简单有效，研究成果可为裂隙性红黏土边坡灾害防治提供参考。     

不同因素影响下粉砂质泥岩水分迁移试验

为研究不同因素影响下粉砂质泥岩的水分迁移规律，采用自制的泥岩水分迁移室内模型开展粉砂质泥岩的水分迁移试验，分析其在不同积水厚度、岩石干密度、入渗方向下的累积入渗量、入渗率时程曲线及含水率分布规律。结果表明：粉砂质泥岩累积入渗量-时间曲线先增大后趋于平缓，入渗率则随时间递减并趋于0；积水厚度对粉砂质泥岩累积入渗量的影响主要体现在入渗初期；岩石干密度越大，累积入渗量-时间曲线趋于平缓所需的时间越长；相同入渗时间下，竖向下渗、水平入渗及竖向上渗方向下的累积入渗量依次降低；粉砂质泥岩非饱和入渗时，含水率-时间曲线整体出现先增长后稳定的趋势，可划分为初始稳定期、快速增长期、低速增长期、稳定期4个变化阶段，且4个阶段的持续时间随距入渗面的距离而变化；积水厚度、岩石干密度及入渗方向均对粉砂质泥岩的水分迁移速率或水分迁移量产生影响，进而影响其含水率分布。研究结果可为分析粉砂质泥岩边坡的水分迁移规律及稳定性提供一定的参考依据。     

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。     

公路边坡降雨入渗对孔隙水压力影响的有限元分析

基于当地实际降雨资料及饱和-非饱和渗流理论,设计3种不同的降雨方案,采用有限元软件对算例边坡降雨入渗对孔隙水压力的影响进行了分析。研究表明:降雨影响区域内的孔隙水压力由降雨前的负孔隙水压力逐渐向正孔隙水压力变化,变化速率受降雨强度控制,边坡表层入渗速率在边坡台阶处有突变;不同降雨强度对边坡在同一竖向截面孔隙水压力的影响规律是一致的,受降雨入渗影响后孔隙水呈现出随着高程的降低,孔隙水压力先降低后增大的趋势。     

干湿循环作用下预崩解炭质泥岩裂隙发育规律及强度特性

由于炭质泥岩遇水易风化、强度低、变形大，干湿循环作用下炭质泥岩路堤易形成纵横交错的裂隙网络，加速路堤边坡失稳。为分析干湿循环作用下预崩解炭质泥岩裂隙演化规律与强度特性，通过制备较大尺寸预崩解炭质泥岩试样，开展室外裂隙演化原位试验及裂隙试样直剪试验，实时拍摄不同干湿循环次数下试样裂隙扩展图像，并基于裂隙图像特征参数对各阶段裂隙特征进行定量化描述，进而构建预崩解炭质泥岩的抗剪强度与裂隙参数关系模型。研究结果表明：预崩解炭质泥岩裂隙数量、裂隙最大长度及裂隙率等裂隙参数均随干湿循环次数分为迅速增长、缓慢增长、趋于平缓3个阶段；各因素对裂隙发育影响程度由强至弱依次为初始含水率、干密度、干湿循环次数；含裂隙试样剪切时遇到裂隙剪切应力会发生暂时性衰退，不同裂隙参数试样的黏聚力变化显著，而内摩擦角变化甚微，内摩擦角变化主要取决于土体干密度的变化，而黏聚力变化取决于初始含水率，抗剪强度主要与黏聚力相关联。为研究土体抗剪强度与裂隙参数的关系，拟合得到了裂隙率与黏聚力的指数关系模型，发现其拟合变化曲线呈凹形的抛物线变化，其抛物线分急剧降低和趋于稳定2个阶段。研究成果可为预崩解炭质泥岩路堤工程施工及稳定性分析提供参考。     

预崩解炭质泥岩路堤填料工程性能试验研究

预崩解炭质泥岩作为路堤填料已在我国西南地区路堤工程中广泛应用,通过室内试验系统分析压实度、含水率以及酸碱环境对预崩解炭质泥岩路用性能、力学性能及渗透特性的影响,并结合娄底龙琅高速对其应用情况进行研究。研究结果表明:预崩解炭质泥岩的回弹模量、CBR值、抗压强度随压实度的增大呈线性增长,随含水率的增大呈现先增大后减小的波动趋势;CBR值和抗压强度随pH值的增大呈负相关变化,而回弹模量则随pH值的增大呈正相关变化;预崩解炭质泥岩渗透系数随压实度的增大逐渐减小,随含水率的增加逐渐增加,pH值的增大均可使渗透系数增大,其中压实度对预崩解炭质泥岩的渗透系数影响最大;随含水率的增加,预崩解炭质泥岩微观结构由粒状转变为片状,酸性环境下试样片状结构的厚度较碱性环境薄,碱性环境下试样微观结构呈块状且粉末状成分增多。     

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。