植被客土层对黄土边坡降雨入渗影响试验研究

降雨入渗使得非饱和土边坡内含水量增大,进而使土的抗剪强度降低,这是降雨诱发浅层边坡失稳的重要原因之一。在适用于黄土地区的Green-Ampt入渗模型的基础上提出了考虑客土层的入渗模型,并分析了客土对入渗性能的影响。结果表明:客土配比对湿润锋深度和累积入渗量均有较大影响;客土渗透系数对湿润锋深度和累积入渗量都有明显影响,而客土饱和体积含水量只对累积入渗量有较小影响;在模型分析的基础上提出了客土配比所满足的条件。     

基于神经网络算法土颗粒大小分布的参数模型

公路路基用土都为非饱和土,土水特征曲线定义了非饱和土中吸力与含水率之间的关系。采用Arya-Paris模型可根据土颗粒大小的分布确定非饱和土的土水特征曲线,因此获得土颗粒大小分布的参数模型显得极为重要。提出采用神经网络算法,根据土颗粒分析结果建立土颗粒大小分布的参数模型。工程实例表明,此方法能够满足实际工程精度要求,并具有一定的工程适用性。     

连续降雨入渗作用下非饱和土路基稳定性研究

为了分析连续降雨入渗对非饱和土路基稳定性的影响，依托G30₁₁线（青海境）察尔汗-格尔木高速公路工程，基于非饱和土路基降雨入渗机理，建立公路路基降雨入渗计算模型，对比分析了非饱和土路基在降雨入渗作用下的孔压、沉降、位移与含水率随时间、空间（水平向、竖向）的分布规律，同时界定了路基降雨入渗影响范围。结果表明:在降雨入渗过程中，地表饱和区域逐渐向路基上部非饱和区域扩展，上部路基基质吸力和土体强度逐渐降低，但土体孔压和含水率逐渐增大。     

不同干密度重塑黄土的毛细上升速率和最大高度

黄土的毛细上升现象会导致路基土干湿状态发生变化,使路基的强度降低或失稳,因此深入研究不同干密度重塑黄土的毛细上升速率与最大高度,得到改进的预测毛细上升速率的经验公式及不同干密度的重塑黄土毛细水的上升高度规律及区间,对减轻路基地质的灾害具有重要意义。试验使用竖管法测得了3组不同干密度的重塑黄土最大毛细上升高度。基于Green-Ampt非饱和入渗原理,改进了预测毛细上升速率的Terzaghi公式,使其预测效果明显改善。在此基础上,利用实测黄土毛细上升数据论证了Terzaghi公式和Lu公式对不同干密度重塑黄土毛细上升速率估算的适用性。结果表明,黄土干密度在1.59~1.77 g/cm~3区间时,改进的Terzaghi公式预测值更为准确,而当干密度继续增加,达到1.83 g/cm3时,Lu公式更为适用。另外,用15组数据对毛细最大上升高度与干密度之间的关系进行了分析,结果表明,毛细最大上升高度与干密度之间非线性关系,而是呈现近似抛物线的函数关系,基于这种关系将重塑黄土划分出优势干密度区间和劣势干密度区间,以更好地表征黄土毛细上升性能。     

南阳邓州段高速公路非饱和膨胀土边坡稳定性分析

膨胀土边坡失稳常常形成区域性的地质灾害,非饱和膨胀土边坡的稳定问题是岩土工程界迫切需要解决的一个难题。针对南阳地区的膨胀土的特点,结合南阳膨胀土地区高速公路工程实例,通过非饱和膨胀土的膨胀力试验和直剪试验,研究了膨胀土的吸力等效膨胀力与初始含水量之间的变化规律及其相关关系;最后,采用两类计算工况对非饱和膨胀土边坡进行了稳定性计算分析,评价了吸力等效膨胀力对非饱和膨胀土边坡稳定性的影响,并进一步验证了基于卢肇钧的非饱和土强度理论公式研发的强度折减有限元软件的适用性。     

降雨入渗条件下非饱和土路基渗流分析

在阐述由非饱和土土水特征曲线的预估渗透系数的基础上,进一步介绍了非饱和土入渗过程与饱和-非饱和土渗流计算原理,针对彭湖高速公路K26+150路基建立二维降雨渗流模型.设置中雨、大雨、暴雨3个降雨量,4种降雨历时进行计算,推出随着降雨强度、持续时间变化,含水率、基质吸力的分布规律.     

南阳邓州段高速公路非饱和膨胀土边坡稳定性分析

膨胀土边坡失稳常常形成区域性的地质灾害,非饱和膨胀土边坡的稳定问题是岩土工程界迫切需要解决的一个难题。针对南阳地区的膨胀土的特点,结合南阳膨胀土地区高速公路工程实例,通过非饱和膨胀土的膨胀力试验和直剪试验,研究了膨胀土的吸力等效膨胀力与初始含水量之间的变化规律及其相关关系;最后,采用两类计算工况对非饱和膨胀土边坡进行了稳定性计算分析,评价了吸力等效膨胀力对非饱和膨胀土边坡稳定性的影响,并进一步验证了基于卢肇钧的非饱和土强度理论公式研发的强度折减有限元软件的适用性。     

非饱和土路基降雨渗流分析

基于路基内部水运动原理,分析了降雨对路基的浸润作用,探讨了IEM和FDEM降雨模型雨水入渗路基机理,推导出降雨作用下雨水入渗路基深度公式;研究了降雨作用下非饱和土路基的饱和-非饱和流,基于一般渗流方程的基础上,初步推出了降雨作用下非饱和土路基的饱和-非饱和渗流公式。结果表明,降雨主要通过雨水对路面裂缝、路堑边坡渗流作用及毛细作用来浸润路基;路基渗流深度受降雨强度、降雨时间、土的吸水率等因素影响;最后,根据提出的公式进行数值模拟,模拟结果与试验对比吻合较好。     

非饱和土强度特性试验

目前,国内非饱和土土水特性曲线测试仪器主要依赖进口,进口非饱和土土水特性曲线测试仪器价格昂贵,且测试效率较低。本文在总结现有非饱和土土水特性曲线测试仪器优缺点的基础上,研发新型多终端非饱和土土水特性曲线测试仪器,新型仪器提高了试验效率、降低了试验成本。在此仪器上进行重塑非饱和土土样土水特性曲线测试,利用试验数据对不同土水特性曲线理论方程进行参数拟合,结果表明van Genuchten对于测试土样土水特性曲线的拟合效果更好。基于van Genuchten SWCC方程和Vanapalli非饱和土抗剪强度公式,提出了一个通过含水率和土体饱和强度参数,快速计算非饱和土抗剪强度的公式,利用本文的试验数据对该公式进行了验证,得到了较好的效果。     

均质黏性土挡土墙地震被动土压力计算

在Mononobe-Okabe理论的基础上,采用拟静力分析法和水平层分析法,推出地震条件下黏性均质填土挡土墙的被动土压力强度分布函数计算式、土压力合力作用点位置高度计算式和墙后土体破裂角计算式。通过与朗肯和库伦土压力理论算例的计算结果进行比较,验证了所推出的计算式的合理性和正确性。因公式推求的条件更为一般化,限制性较小,适用性较强。     

水热耦合作用下季节冻土边坡降雨入渗规律及入渗机理

为研究春融期降雨工况下季节冻土边坡水热迁移规律及降雨入渗机理,选取季节冻土区高速公路路堤边坡为研究对象,基于非饱和冻土水热迁移耦合模型结合降雨入渗边界条件,提出了降雨入渗条件下冻土边坡水热耦合理论与数值计算方法,并通过COMSOL有限元仿真软件对冻土边坡降雨入渗过程进行计算,分析不同降雨强度、初始含水率对冻土边坡体积含...     

岩质边坡稳定性 SVM 预测模型的新型核函数应用

导致岩体破坏的影响因素复杂多样,一般分为几何因素和物理因素。目前针对均质体的岩质边坡物理参数取值方面的研究较多,而关于改进的二折线岩质边坡模型的影响因素分析还处于起步阶段,且寻找能够解决各因素之间非线性关系的分析方法是十分必要的。基于二折线边坡计算模型,引入能够解决高维非线性问题的支持向量机方法,通过重要参数的敏感性分析,提出一种新型的综合核函数,论证该方法在岩质边坡稳定性预测分析中的可行性。通过各因素的敏感性分析可知,关于边坡的几何因素,采用RBF核函数所建预测模型精度较高,Sigmoid核函数适用性较差;关于边坡的物理力学因素,采用Linear核函数所建预测模型精度较高,Polynomial核函数和Sigmoid核函数适用性较差。经核函数矩阵组合得到一种新型综合核函数,并与4种常规核函数进行预测效果对比,结果表明,采用新型综合核函数所得岩质边坡稳定性预测精度最高,绝对误差不超过0.010 3,相对误差不超过2.83%。研究结论可为岩质边坡稳定性分析提供一种新思路。     

考虑流固耦合的公路高边坡稳定性分析与加固措施研究

高边坡失稳是渗流场与应力场共同作用下的结果，降雨入渗下边坡含水量增大而土体抗剪强度减小， 对于非饱和状态下土体的抗剪强度利用Fredlund公式进行分析，建立流固耦合的分析模型，并通过Soilworks软件对工程边坡进行分析，评估加固效果，指导设计制定合理的加固方案，以保障运营安全、减少人员伤亡和经济损失。     

“暂态”饱和-非饱和边坡稳定性分析方法研究

针对"暂态"饱和-非饱和边坡的稳定性问题，推导考虑"暂态"水压力、孔隙水重力、软化与非饱和强度的边坡安全系数计算公式，开发可以自动搜索滑动面位置的"暂态"饱和-非饱和边坡稳定性分析程序，并采用该程序研究算例"暂态"饱和-非饱和边坡安全系数与失稳模式的演化规律，分析不同因素对边坡安全系数的影响程度。研究结果表明：提出的能同时考虑"暂态"水压力、孔隙水重力、软化与非饱和强度的改进瑞典圆弧法，可以有效解决"暂态"饱和-非饱和边坡稳定性分析的问题；边坡失稳模式由深层整体破坏转变为浅层局部破坏时，存在一个可以采用降雨入渗区深度定义的阈值；降雨入渗区深度小于该阈值时，边坡安全系数迅速降低，滑动面最大深度快速减小，边坡失稳模式表现为深层整体破坏；降雨入渗区深度大于该阈值时，边坡安全系数持续降低，滑动面最大深度缓慢增大，在边坡浅层形成一块滑动带，边坡失稳模式表现为浅层局部破坏；"暂态"水压力对边坡稳定性的影响有利有弊，孔隙水重力、软化对边坡稳定性不利，非饱和强度对边坡稳定性有利；不考虑"暂态"水压力的抗滑力矩与下滑力矩之比小于滑动面"暂态"水压力及滑体侧向"暂态"水压力引起的抗滑力矩与滑体侧向"暂态"水压力引起的下滑力矩之比时，"暂态"水压力对边坡稳定性有利，反之则不利。     

包边填砂路基边坡稳定性计算方法研究

为了研究粘性包边土层与砂填料所共同构成的填砂路基边坡的稳定性,分析了填砂路基的破坏模式与破坏机理,并通过模型试验的结果得到了滑动面位置。根据所得的滑动面位置对填砂路基边坡稳定计算公式进行了推导,确定了稳定性系数的分析计算公式。研究表明：包边土可以使填砂路基边坡浅层滑动面向路基填料内部转移;在地基条件较好的情况下,被动土楔的滑动面为包边土内部过坡脚的一条斜线;主动土楔的滑动面位于填料内部的一条斜线,与被动土楔的滑动面构成折线滑动面;设计中应尽量选用抗剪强度较高的改良粘性土作为包边材料,同时应重视包边土的压实质量。     

电石灰改良盐渍土土水特征试验研究

测试电石灰改良土的土水特征曲线是电石灰改良土路基潮湿状态分析的关键。采用张力计法测试了不同压实度的电石灰改良土的土水特征曲线,利用非线性最小二乘法反演了van-Genuchten模型中的参数,分析了van-Genucht-en模型拟合电石灰改良土土水特征曲线的效果。结果表明：随着电石灰改良土体积含水率增加,改良土基质吸力逐渐减小;随着压实度的提高,电石灰改良土的体积饱和含水率升高,相同体积含水率的电石灰改良土的基质吸力增大;van-Ge-nuchten模型能很好地拟合电石灰改良土土水特征曲线。研究为电石灰改良土路基的潮湿状态分析提供了试验基础。     

降雨入渗对非饱和土路基稳定性的影响研究

为研究降雨入渗对非饱和土路基稳定性的影响,从非饱和土的渗透特性,降雨入渗的影响因素,降雨对土体强度的影响分析了降雨入渗机理,运用ABAQUS有限元软件进行数值模拟;结果表明:降雨入渗带给路基稳定性的影响是从坡脚向路基内部延伸到一定区域内的,从而导致路基沉降过大,使边坡浅层有可能出现失稳现象,必须采取有针对性的加固措施。可为降雨入渗条件下非饱和土路基及边坡的防护工作提供参考与借鉴。     

基于Mckyes Ali模型盾构刀具切削软土三维力学模型研究

为研究盾构法施工过程中任意位置刀具与软土之间的相互作用,基于朗肯被动土压理论,以Mckyes Ali理论建立的耕作刀具切土阻力模型为基础,考虑切削土与刀具、地层的法向力、黏聚力以及自身重力等,引入表示切刀任意位置的参变量L和Ψ,根据力的平衡原理,建立任意位置刀具的切削软土三维力学模型。最后,通过与已有模型对比,验证了该模型的准确性;通过编制Excel计算界面,保证了该模型工程应用的可行性。该模型适用于盾构任意位置切刀的受力分析,为刀盘刀具的地质适应性设计提供了更加全面的切刀受力计算公式。     

锚固力在简化Bishop法中计入方式的探讨

锚杆（索）是公路边坡加固工程中普遍应用的方法之一，简化Bishop法也是现行规范推荐的一种计算方法，但锚固力在简化Bishop法计算中如何计入，不同的规范有不同的规定。为得到统一的计算公式，通过公式推导，得到改进的简化Bishop法计算公式，公式中引入了法向力作用系数与切向力作用系数。法向力作用系数不是一个折减系数，建议由公式直接计取；切向力作用系数区分了普通锚杆与预应力锚杆之间计算的差异性，并考虑了预应力锚索锁定值与损失值的情况。结合某一具体公路工程实例，采用不同公式及不同参数取值对同一滑面进行稳定性计算，通过比较表明:推导得到的公式能更科学准确地评价边坡的稳定性。