不同降雨强度对土质边坡稳定性影响数值分析

以非饱和渗流理论为基础,建立有限元计算模型,研究不同强度持续降雨条件下,某公路土质路堑边坡特征点处孔隙水压力变化规律及边坡稳定性随降雨时间变化规律。结果表明：（1）随着降雨强度增大,雨水冲刷作用增强,引起土体孔隙水压力加速上升,雨水急剧入渗造成非饱和土中基质吸力的丧失或减小,导致边坡抗剪强度下降,最终诱发边坡失稳;（2）降雨2 d内边坡稳定性急剧下降,降雨2～6 d边坡的稳定性下降幅度减小,停雨2 d后稳定性有小幅度回升,但未能恢复初始状态;这表明降雨破坏对边坡稳定性的影响是不可逆的,因此在工程中应及时支护、实时监测,避免边坡滑移破坏。     

降雨入渗对炭质页岩边坡稳定性的影响

在降雨影响下,边坡内渗流场会发生改变,雨水会与炭质页岩发生相关反应,最终使边坡发生滑坡等自然灾害。文章结合非饱和土体的抗剪强度理论,运用Geoslope有限元分析软件对不同降雨方案下炭质页岩边坡的稳定性进行研究。结果表明:当其他条件一定时,降雨强度越大,在开始一段时间内边坡的安全系数下降较快,随之下降速度又逐渐变缓,最终炭质页岩边坡已经处于不稳定状态;降雨历时越长,渗入量越大,炭质页岩边坡随时可能出现滑坡现象;当饱和渗透系数在小于降雨强度的范围内变化时,边坡安全系数变化敏感性强,在饱和渗透系数大于降雨强度的范围内变化时,边坡安全系数变化敏感性较弱。     

基于有限元的非饱和土边坡在降雨作用下的稳定性研究

为评判降雨入渗作用下非饱和土边坡的运营安全,文章以云南某岩土边坡为研究对象,采用GeoStudio有限元软件构建实例边坡概化模型,从渗流场、应力场、应变场和稳定系数等角度研究了降雨过程中边坡稳定动态响应规律,得到如下结论:(1)降雨作用下,边坡浅层土体各参数响应显著,深层土体因降雨作用削减,各参数无明显变化;(2)降雨初期,边坡参数变化较为显著,随后不断减小,最后趋于稳定;(3)随着降雨进行,浅层土体饱和度、孔隙水压力逐渐增大,应力、变形不断提升,稳定系数不断降低;(3)降雨结束后边坡仍处于较为稳定的状态,边坡坡脚处存在应力集中,在极端情况下边坡可能从坡脚位置滑出破坏,应加强监测和防护。     

基于有限元方法的降雨条件下公路路堑边坡稳定性研究

文章依托某高速公路四级路堑高边坡,通过对边坡雨水入渗形式进行分析,结合实际情况,利用Geo Studio有限元软件进行计算,得到如下结论：(1)边坡降雨入渗可以从时间和空间两个维度进行分析,主要是因为雨水入渗导致边坡土体软化、基质吸力降低等情况,引发边坡失稳变形;(2)随着降雨强度的增加,边坡安全系数不断降低,其表层孔隙水压不断增大,土体位移也不断增大;(3)降雨类型的变化主要是不同时长及瞬态降雨强度的变化,边坡安全系数降低速率与瞬态降雨强度呈现负相关,表层孔隙水压与瞬态降雨强度呈正相关,均峰型降雨引发的边坡位移最大。     

降雨入渗对土质路堑边坡的稳定性影响分析

为了研究土质路堑边坡在降雨入渗条件下的稳定性,文章以广西桂三高速公路高架桥右侧某土质路堑边坡为研究对象,采用数值分析软件,建立相应的数值分析模型,描述了土质路堑边坡在降雨入渗条件下的渗流场演变规律,揭示了渗流作用下土质路堑边坡的稳定性变化规律。研究结果表明:降雨入渗条件下,边坡土体体积含水率随降雨入渗量的不断累积而逐渐增加;受渗流演变规律的影响,塑性区在边坡内部形成,并随降雨历时的增加,逐渐向边坡内部拓展;研究历时内,边坡安全系数从1.56减小到了1.12,边坡的稳定性受降雨影响较大。     

盾构隧道施工引起周围土体超孔隙水压力的分析

盾构隧道施工在推进过程中将不可避免地对周围土层产生扰动,从而在土体中产生超孔隙水压力,导致后期固结沉降。文章基于修正剑桥模型,采用应力路径法,对盾构掘进产生的超孔隙水压力的大小、扰动范围以及分布规律等进行了计算分析,从而得出了盾构施工引起的周围土体超孔隙水压力峰值;同时,通过考虑开挖面土舱压力、隧道中心处土体的静止土压力及土体粘聚力等因素的影响,确定了盾构施工引起周围土体超孔隙水压力的影响范围;在不考虑纵向渗流的前提下,根据达西定律原理推导得出了隧道周围土体超孔隙水压力的分布规律。结合算例分析表明:采用应力路径法得到的隧道周围土体超孔隙水压力的峰值与隧道的埋深呈线性关系;随着隧道埋深的增加,盾构施工对土体的扰动范围及超孔隙水压力的峰值都在不断增加;但超孔隙水压力的变化趋势随隧道埋深的增加逐渐变缓,当H/D=1.5时超孔隙水压力的变化趋势近似为线性。     

降雨强度、降雨历时对高速公路边坡稳定性的影响

为探究不同强度降雨在不同降雨历时下对边坡稳定性的影响,采用数值模拟软件Geo-studio的Seep/W和Slope/W模块,进行了边坡在四种不同降雨强度下的二维渗流与稳定性分析。将Seep/W计算所得孔隙水压力与体积含水率分布导入Slope/W,从而计算出边坡的稳定安全系数。数值计算结果显示:降雨历时、降雨强度对坡体稳定性均有不同程度的影响,在此基础上有针对性地提出了增设平台排水沟、植草灌等防排水及防冲刷措施。     

高速公路红砂岩路堤边坡水毁机制现场试验研究

为探究红砂岩路堤边坡在冲刷作用下的水毁机制,文章以广西南湛高速公路红砂岩路堤边坡为工程背景,设计了以冲刷量和压实度为变量的试验方案,通过现场足尺模型试验研究了红砂岩边坡在不同压实度和不同冲刷量下的边坡冲刷深度和宽度的关系,探讨了红砂岩路堤边坡的稳定性和路基水毁机理。结果表明：降雨及径流作用是影响红砂岩边坡水毁及失稳的关键因素;边坡的冲刷宽度和深度受出水流量和边坡压实度的影响;红砂岩路堤边坡水毁演绎过程具有链式特点,可分为坡面水流冲刷阶段、土体侵蚀阶段、边坡坍塌阶段、路面塌陷阶段。研究成果可为红砂岩路基边坡冲刷防治提供理论支撑。     

盾构隧道局部渗漏水对周围土体孔隙水压力的影响

文章基于复变函数的保角变换方法将含有隧道的半无限平面映射为同心圆环计算域,将隧道周围土体视为均质连续各向同性的饱和介质,通过边界配点法控制盾构隧道局部渗漏水的边界条件,并将解析法与数值法相结合求解了稳定渗流时饱和土体二维渗流的基本微分方程,得到了盾构隧道局部渗漏水引起周围土体孔隙水压力变化的半数值半解析解。结合工程算例,应用该计算方法探讨了隧道渗漏水范围、渗漏水位置、地表与隧道渗漏水边界处总水头差等因素对隧道周围土体孔隙水压力的影响。研究结果表明:盾构隧道发生侧向渗漏水时,周围土体孔隙水压力在水平向1倍隧道中心埋深的范围内变化较大,且渗漏水范围越大。其衰减速度越显著;隧道渗漏水引起的地表与隧道渗漏水边界处总水头差越大,其对土体孔隙水压力的影响越显著,且孔隙水压力的减小量与总水头差呈等比例变化;隧道侧向渗流量随地表与隧道渗漏水边界处总水头差的增大而增大。且两者呈线性关系。     

渗流作用下软硬互层砂岩边坡稳定性研究

文章利用Midas GTS有限元岩土分析软件,建立了软硬互层砂岩边坡模型,模拟开挖边坡内部土体的变化特征,并把渗流引入计算中,分析渗流作用下边坡的稳定性及影响因素。研究表明:互层边坡滑动特征为土体滑动,切割砂岩形成破坏;渗流对边坡影响显著,但是边坡稳定性对入渗边界和入渗水头压力不敏感;土层厚度对边坡稳定性影响显著。     

加筋土挡墙路堤受力变形特性及稳定性分析

以福建省某路堤边坡建设项目为依托,建立二维边坡模型,对比未加固处理的路堤边坡和土工格栅间距1.0、0.5 m的加筋土挡墙边坡的土体应力、位移及稳定性差异,分析不同土工格栅间距加筋土挡墙对边坡受力变形特性及稳定性的影响情况及作用机理。研究结果表明：采用加筋土挡墙加固后,边坡的沉降及水平位移均显著降低,随着土工格栅开始发挥作用,土工格栅与土体产生摩擦咬合作用,土工格栅周围有更多的土体抗剪作用被调动,形成更宽的滑动面及体积更大的滑块,从而提升边坡稳定性。     

膨胀土填方路基边坡滑坡成因分析及治理方案研究

文章依托南宁坛洛至百色高速公路K711+430～K711+480段膨胀土填方路基滑坡处治项目,开展膨胀土路基边坡滑坡的成因分析及治理方案研究。通过现场踏勘、理论分析、模拟计算,结合现场地质情况与交通安全因素,提出了抗滑桩治理方案,并进行施工关键技术总结。结果表明：干湿循环作用会造成膨胀土面开裂,水的浸入会造成深部膨胀土的膨胀,诱发滑坡;滑坡前缘抗滑桩对土体形成直接支挡,限制滑动体向前滑出,膨胀力向坡面释放;设计抗滑桩支挡方案后,正常工况与非正常工况下最不利滑动面稳定性系数均能满足要求。研究成果可为今后填方路堤病害处治工程提供参考。     

降雨作用下煤系地层高速公路路堑边坡滑坡成因及稳定性研究

为研究降雨对煤系地层路堑边坡稳定性影响,以晴兴高速K16滑坡为例,通过工程地质调绘、钻探等手段查明滑坡基本特征,采用数值模拟计算分析,研究降雨入渗对滑坡作用机理及稳定性影响。结果显示,降雨入渗是引发滑坡失稳的关键诱因,滑坡前、后缘的孔隙水压力随降雨持续而增大,整体呈“S”形,滑坡中部受地形、地质条件影响,孔隙水压力呈缓慢增长趋势;滑坡稳定型系数随降雨持时的增加而不断降低,并在后期呈现快速下降趋势。     

公路高边坡稳定性监测与评价分析

为确定高边坡路堑边坡防护结构设计方案的合理性,文章采用现场监测法对边坡稳定性进行监测与评价。分析监测结果得出,高边坡施工前期位移变化速度快、位移量大,后期逐步趋于稳定;土压力在防护后迅速下降并达到稳定状态,虽然受到了降雨条件的影响,但边坡坡体总体处于稳定状态,说明防护结构设计合理,但在雨季仍需加强监测。     

山区道路边坡碎裂砂岩不同含水状态下强度劣化机理试验研究

本文针对山区道路路基碎裂岩边坡稳定性问题,为研究坡体碎裂岩饱水后强度劣化特性,依托某城市道路工程K2+260～K2+360路基右侧高边坡工程,采用超声波回弹综合法进行碎裂砂岩现场选样,应用电液三轴伺服试验系统,分别开展碎裂砂岩岩样在自然状态及吸水饱和状态下的变形及力学特性试验研究。试验结果表明:岩样饱水后的单轴抗压强度和弹性模量分别下降了31.12%和28.98%,说明其属水敏性岩石;岩样应力-应变全过程曲线均出现多个峰值点及多次应力下降,曲线产生突跳,说明岩样节理裂隙发育导致结构不均匀。开挖卸荷过程中如果防护不及时,坡体内应力可能会沿某个软弱面集中形成优势面,从而导致坡体失稳。     

考虑流固耦合效应的盾构隧道开挖面稳定性研究

文章采用PLAXIS有限元软件,建立流固耦合条件下盾构隧道开挖面数值计算模型,研究隧道管片安装时间内,流固耦合效应对隧道开挖面稳定性的影响。通过控制变量法,分析流固耦合条件下开挖面不同支护压力比(开挖面支护压力与前方水土压力之比)和不同隧道覆径比(隧道埋深与直径的比值)对隧道开挖面变形及地表沉降的影响规律,并探讨了流固耦合效应下开挖面失稳破坏模式。研究结果表明:(1)在隧道管片安装时间内,开挖面前方土体将在渗流作用下形成土拱效应,从而使开挖面支护压力比小于1。而未考虑流固耦合效应时,需要较大极限支护压力值才能保持隧道开挖面前方土体的稳定;(2)当考虑流固耦合效应时,隧道覆径比对开挖面稳定性影响有限,但对地表沉降有较大影响,且覆径比越大,地表沉降变大且影响范围较广;(3)在隧道管片安装时间内,开挖面前方虽在渗流影响下具有土拱效应,但随着支护压力减少及开挖面上部渗流场的共同作用,使得开挖面前方土拱效应减弱,继而使隧道开挖面上方与前方土体连通形成楔形土体滑动区。相比未考虑流固耦合的情况,其楔形体趋向于开口较大的漏斗状破坏形式。故在隧道施工过程中,应考虑流固耦合效应对开挖面变形及地表沉降的影响。     

沉积岩风化层边坡稳定性分析方法

沉积岩的岩质普遍较软,其中如泥岩、页岩或胶结程度低的砂岩等还常具有泡水软化速度快、开挖暴露一段时间后质量显著下降等不利于工程建设的特性。对于沉积岩边坡开挖,应尤其注意顺层层理及其因导水等所形成的软弱结构面对边坡稳定性的影响。因此,在进行沉积岩地区边坡稳定性计算分析前,应尤其重视实地工程地质调绘并详细分析勘察报告内容,合理建立计算模型,选择恰当的计算参数及方法,以准确地计算出边坡稳定安全系数,并提出具有针对性的治理方案。     

扬州膨胀土地层深基坑受力与变形特性研究

为研究扬州膨胀土地层中深基坑施工过程受力与变形特性,文章基于扬州某隧道工程深基坑开挖实例,进行了大量现场实测分析,结果表明:(1)围护结构深层水平位移最大值位置基本位于基坑开挖面以上0~7 m范围内。最大深层水平位移值约处于0.13%H~0.34%H之间,墙顶竖向位移处于-0.13%H~0.11%H之间;(2)立柱隆沉值位于-0.05%H~0.17%H之间。相邻两立柱的差异沉降值为0.14%;(3)地表沉降值约位于0.04%H~0.14%H之间,最大地表沉降值在距离基坑边0.5H_e~0.7H_e范围内,影响范围约为2.5H_e。而最大地表沉降值与最大围护结构侧移的比值约为0.27~0.42范围,地表沉降值远小于围护结构水平位移值;(4)孔隙水压力和侧向土压力在施工中逐渐减小,土压力包络线为典型的梯形包络线的形式,土压力位于1.07γH_e包络线范围内;(5)膨胀土基坑在施工中表现出明显的膨胀变形。分析得到的各项受力与变形值范围,对于扬州膨胀土基坑设计和施工变形控制具有一定参考价值。     

新疆伊犁则克台河黄土滑坡分布规律及控制要素分析

伊犁谷地是新疆地区黄土滑坡灾害最为发育地区之一,大量黄土滑坡对工程建设和人员财产危害较大,但由于其独特黄土特性和湿润气候环境,黄土滑坡形成条件和成灾机制有别于其他黄土地区,当前缺少针对性的研究。本文选取新疆伊犁地区的则克台河作为研究区,统计分析黄土滑坡基本信息,发现90%左右为中小型滑坡,94%为中浅层滑坡,88%为推移式滑坡,滑动面多位于黄土内部与下伏基岩接触面,滑坡数量随着斜坡高程、高度和坡度呈现单峰分布,几乎80%黄土滑坡多分布在1400～2000m高程区内,相应斜坡坡度为20～50°之间,斜坡高度为100～400m范围内,具有显著高位滑坡特征,同时,滑坡分布具有明显方向性,78%滑坡分布在山体阴坡,而且黄土滑坡也具有显著季节性分布规律,发生高峰期出现在3～6月,4月份黄土滑坡发生次数最多。则克台河内黄土滑坡形成和演化是区域内外动力共同作用结果,其中,特殊组构的厚层黄土是滑坡形成的内在物质基础,春夏季融雪和降雨的耦合是诱发黄土滑坡的最主要外在动因。研究成果可为区域公路工程建设和防灾减灾提供基础信息和技术指导。