堆积层边坡人工降雨致滑的原位监测试验研究

降雨可引起堆积层边坡失稳。为了研究降雨入渗诱发堆积层滑坡的失稳机理以及边坡性状随时间变化的特性,选取贵州晴隆一个典型堆积层边坡进行人工降雨模拟试验和原位综合监测。结果表明:堆积层边坡在降雨入渗影响下多发浅层松弛型破坏,滑动变形区为坡面以下0~4 m之内,变形量以坡面最大,从坡面到坡体深部逐渐减小;在实施人工降雨2 h,平均入渗率为86%之后,入渗率由于地表径流的增加而随时间逐渐减少,一段时间(6 h)之后,入渗率降到一个相对稳定值(50%);降雨入渗造成土体中孔隙水压力增加,致使边坡土体的抗剪强度由于有效应力的减少及土体吸水软化而降低,降雨入渗的这一双重效应是降雨诱发堆积层边坡失稳的主要原因之一。     

基于大变形弹塑性有限元方法的边坡强度折减分析

运用强度折减法分析边坡加固前后的稳定性,计算程序不收敛,塑性区贯通坡体,则边坡失稳,同时揭示降水引起边坡土体强度降低,坡体重量增加,是导致边坡破坏的主要因素,为边坡的稳定设计提供依据.     

几何参数对边坡稳定可靠度影响规律分析

坡高和坡率是影响边坡稳定可靠度的重要因素.利用积分中值定理推导基于Fellenius法的黏性土简单边坡稳定可靠指标的解析表达式,讨论边坡安全系数和可靠指标随几何和材料参数变化的非协同响应特性;基于Monte-Carlo方法,分析坡高和坡率引起边坡安全系数和可靠指标非协同响应的土体强度条件.研究结果表明:特定几何和材料参数下的边坡安全系数和可靠指标将呈现出相反的演化趋势,与边坡安全系数随土体强度和几何参数的不利变化而降低规律不同,在黏聚力小且变异性大、内摩擦角大且变异性小条件下,边坡可靠指标出现随坡高增加而提高的特殊变化现象;对于黏性土边坡,采取放缓边坡的工程措施,较降低坡高,既能提高边坡安全系数,也能保障边坡的可靠指标提高,降低工程安全风险.     

南方花岗岩残积层路堑边坡坡面冲蚀研究

根据调查和分析，本文总结了南方花岗岩残积层路堑边坡坡面冲蚀的特征，包括冲蚀类型、冲蚀发育特征、冲蚀发生发展过程等三个方面；简要分析了坡面冲蚀影响因素；探讨了坡面冲刷临界坡度问题，得出其临界坡度约为４３°。     

土体参数对多级均质边坡滑动面的影响

基于极限分析上限法和强度折减技术,根据边坡极限平衡状态下内外能耗相等原理,推导多级台阶式边坡安全系数极限上限表达式。编制序列二次规划法程序,通过搜索边坡最危险滑动面及其对应最小安全系数,探讨土体参数对多级边坡滑动面形态和位置的影响。研究结果表明:多级边坡滑动面形态和位置分布受无量纲参数ηcφ=c/(γhtanφ)控制。当ηcφ为定值时,黏聚力c或内摩擦角φ任一值改变对滑动面位置均无影响,滑动面位置保持不变;当ηcφ增大时,边坡失稳模式由浅层破坏转变为深层破坏,滑动面由近坡面向边坡内部移动。同时,参数tanφ/Fs的值随着ηcφ增大而逐渐减小。ηcφ较小时,上陡下缓坡体外形不规则的边坡有可能发生局部失稳,且随着无量纲参数ηcφ的增大,边坡滑动面形态有从局部破坏逐渐变化为整体破坏的趋势。本文研究有助于工程实践中判断多级边坡潜在滑动面位置,快速确定多级边坡安全系数,对高大边坡工程实际的设计施工与防护具有实用价值。     

多年冻土地区路堑边坡病害及其整治原则

研究目的:针对多年冻土区路堑病害的类型划分、形成原因和主控因素进行分析研究,提出现有路堑边坡典型病害的整治原则,为多年冻土区路堑边坡病害整治提供借鉴.研究结论:热融型边坡失稳是高含冰量多年冻土路堑边坡的一种典型病害,产生的原因是冻结层上水和坡面吸热导致下卧高含冰量冻土融化.治理的原则是在注重热学防护和地表挡排水的同时,加强对上侧坡体冻结层上水的疏导,排泄堑内道路基床积水.岩质边坡喷射混凝土防护层破损是低含冰量多年冻土路堑边坡较为典型的病害形式,也与冻结层上水向坡面的聚集有关.整治原则是加强边坡混凝土层下水分的排泄,拆除可能影响行车的破损混凝土层,换做锚杆框架等不阻挡坡面水分排泄的结构.原则上说,在多年冻土区,封闭坡面的工程措施是不可取的.     

路基边坡浅层稳定的骨架防护效应及结构优化

为掌握骨架防护结构对路基边坡浅层土体稳定性影响,在无限斜坡浅层稳定计算模型基础之上,针对矩形横、竖骨架与浅层滑动土体相互作用特点,提出坡面土体沿骨架底部剪切滑动、横骨架挡土被动破坏的两种模式,并推导相应转换阈值l_(sp)方程,建立骨架抗力作用下的边坡浅层稳定安全系数F_s的表达式。以横骨架挡土抗力E和骨架底部摩阻力为主要荷载,构建以圬工量为目标函数,骨架强度和浅层稳定安全系数为约束条件的结构优化模型。研究表明:骨架竖向净距l_vl_(sp)为底部剪切滑动模式,E随lv线性变化至最大为被动土压力E_p,l_v≥l_(sp)时开始进入挡土被动破坏模式,E=E_p;单位防护面积所用圬工量相同时,增大骨架截面厚度h较增大宽度b、减小lv较减小横向净距lh能获得更大的F_s,但对骨架结构强度要求更高;l_v=l_(sp)是单位防护面积所用圬工量最小对应周长最短的骨架竖向最优布置净距,lh合理值可根据骨架截面施工构造限值确定。     

三维土工网边坡防护水土保持能力研究

路基边坡防护工程可减轻降雨对坡面土体的侵蚀作用,为深入研究坡面防护材料水土保持能力的定量表征方法,通过室内人工降雨边坡侵蚀模型试验,分析不同降雨强度和不同三维土工网防护下路基边坡的降雨侵蚀规律,提出三维土工网水土保持能力的试验测定方法及相关系数计算公式。研究结果表明：三维土工网防护边坡泥沙流失干质量明显小于相同条件下不设防边坡泥沙流失干质量,土工网防护在减少边坡侵蚀量的同时,有利于边坡侵蚀进程的快速稳定,但土工网的水土保持能力随雨强增大急剧下降。泥沙流失速度随着降雨的持续而逐渐减小,后期趋于收敛稳定,侵蚀历程采用指数函数拟合具有较好的相关性。建议设防边坡的试验降雨时间不少于70 min,不设防的边坡试验降雨时间不小于100 min。水土保持能力系数随雨强的增大呈对数函数关系减小,雨强超过100 mm/h时水土保持能力系数实测值与对数函数拟合值差异较大,建议在测定材料水土保持能力系数时雨强取20～100 mm/h,可取50 mm/h作为标准试验雨强。泡面类三维土工网水土保持能力显著优于普通三维土工网,而双泡面的三维土工网优于单泡面三维土工网。试验条件下凹凸泡面三维土工网的水土保持能力系数...     

岩质路堑边坡表层土体植被固坡的力学分析

在参考国内外岩质路堑边坡绿色防护研究资料的基础上,结合渝怀(重庆至湖南怀化)铁路鱼嘴车站和江北车站的岩质路堑边坡的绿色防护工程,对有无根系岩质路堑边坡表层土体的抗剪强度进行了定量分析。此研究为评价绿色防护对岩质路堑边坡表层土体的加固效果及岩质路堑边坡绿色护坡工程技术规范和标准的制定,提供了一定的试验和理论依据。     

锚固桩跳桩防护施工对高边坡的影响

某桥墩台桩基处于顺层岩体并为高边坡,由于工期限制,采用桩基与边坡加固共同施工的锚固桩跳桩防护施工方案。因为施工工序导致高边坡受力状态不同,结合有限元分析,得到在正常工况、锚索+奇数锚固桩加固边坡、坡面刷坡及承台开挖3种工况下,边坡稳定系数及水平方向位移。根据现场实测数据分析,采用锚固桩跳桩防护施工方案不但能保证顺层高边坡稳定性,同时可有效缩短工期,取得良好效果。     

南友公路膨胀土路堑边坡的现场监测分析

降雨是诱发滑坡的主要因素,通过对膨胀土路堑边坡滑动的现场监测,得出结论是,滑坡的发生主要受土体中含水量的影响,且边坡的变形与含水量的变化相关性一致;降雨对边坡的变形有明显的滞后性,季节性的干湿循环会造成膨胀土边坡土体向坡下蠕变,最终导致渐进累积破坏。     

岩质陡坡防护与绿化复合结构研究

研究目的:硬质陡坡的防护与绿化一直是工程界的一个难题,本文通过深圳地铁7号线深云车辆段岩质高边坡防护绿化研究,提出一种加固硬质陡峭岩石边坡的复合结构。在该复合结构中,采用锚杆、注浆措施对边坡节理面、裂隙进行加固,提高边坡的整体稳定性;采用植生条与主动防护网来稳固喷混植生基材和局部破碎岩体,提高边坡的局部稳定性,从而减弱地表水对坡面的冲刷,减缓坡面岩石的风化速度,绿化坡面。研究结论:(1)硬质岩石边坡的深层稳定主要受内部结构中的节理、裂隙发育程度控制,采用系统锚杆与随机锚杆结合注浆的方式,对岩质边坡稳定性有较好的加固效果;(2)将植生条在岩质坡面上按照一定间距进行固定,提高了岩质边坡的坡面摩擦系数,使喷混基材能够更好的粘附在岩质坡面上;(3)植生条采用普通的土工布材质,内填充普通种植土,当喷混植生基材稳定在坡面上时,草灌生长后,植生条土工布降解将袋内土壤露出,可作为坡面土壤的补充;(4)本文所研究的岩质陡坡防护与绿化复合结构在深圳地铁工程中得到了很好的应用,可为铁路、地铁、公路及建筑工程类似的岩质陡坡防护与绿化工程提供借鉴。     

开挖隧道套拱底部诱发的边坡稳定性分析

以某隧道开挖套拱后致上方局部坡体发生滑移拉裂破坏为研究背景,采用强度折减有限元法建立计算模型,分析在开挖隧道套拱底部时的边坡安全系数,侧坡总位移及有效塑性应变;并在此基础上提出边坡加固方案。数值计算分析表明,套拱上方局部坡体的滑移主要由于上覆土体偏压、土体地下水未及时排除和坡体支护不到位所致,其中土体富水对套拱上方局部坡体滑移起主导作用;通过6种支护工法对比分析,在开挖隧道套拱过程中及时排除地下水、对坡面做好混凝土支护、局部坡体进行注浆及锚杆支护,可有效提高边坡的稳定性。     

非均质边坡稳定性极限分析上限法

引入变异因子,推导土体黏聚力沿深度线性变化时的边坡极限分析上限法相关公式,研究成层土不同分布情况下的稳定性,并对极限分析法与极限平衡法中的评价指标进行对比。结果表明:对于刚体转动破坏,当坡脚土层黏聚力不变时,随着变异因子的增大,滑面对应的张角增大,但滑面位置变动微小,稳定系数近似线性增加。稳定系数和安全系数随变异因子的改变呈现相同的变化规律,但安全系数的大小与边坡坡高、土体重度和黏聚力有直接关系;考虑土体变形时,变形区内由黏聚力变化引起的损耗率是对数旋转面上的一半;坡脚土层黏聚力保持不变时,极限承载力随着变异因子的增加近似线性增加;当坡脚土层黏聚力大于坡肩时,边坡的稳定系数、安全系数和极限承载力均比土层相反分布时的要大。表明边坡坡脚土层黏聚力过小更容易造成失稳,建议采取"固脚强腰"的防护措施以确保边坡稳定。     

强降雨入渗作用下土质边坡失稳灾变研究

公路边坡浅层垮塌是雨季最为常见的灾害现象,为了研究强降雨入渗作用下土质路堑边坡可能发生突发性失稳滑坡的机理,从实际工程出发以典型双层边坡为例,利用有限元程序ABAQUS对双层土质高边坡降雨入渗全过程中的孔压、应力、位移、塑性应变的变化进行了研究。结果表明:在强降雨条件下,地表水入渗将导致土体浅层的基质吸力减小或消失,土体表层竖向有效应力减小,表层土塑性应变峰值在降雨达到最大时出现;在降雨入渗的作用下,表层土的平均应力呈减小趋势,内部深层土平均应力与等效应力呈增大趋势,可能导致边坡浅层发生失稳,但随着后期降雨强度的减少,其最小应力会逐渐偏移屈服面;不同雨型作用下,边坡不同部位的位移响应差别较大;边坡失稳过程的塑性区呈两个方向向上延伸,一是沿着两层土的过渡区,一是沿着整个边坡滑动弧线,以过渡区为主。     

雨水浸润软化下路基土质边坡浅层稳定分析

在雨水浸润软化引起边坡浅层失稳的"顺坡平面"和"顺坡折线"两种破坏模式基础上,明确边坡浅层溜坍呈现组合式"顺坡曲面"失稳模式;基于Mohr-Coulomb强度理论,建立雨水浸润软化土体达到破坏的判别方程,导出顺坡向滑动的主滑区滑体产生剩余下滑力对应的最小软化深度zcr,论证软化深度zw=zcr仅是产生浅层失稳破坏的必要条件,充分条件还须考虑上下缘滑体的力学作用;确定对数螺旋线滑体上下缘滑动面形态,提出满足上下缘滑体力矩平衡、中段主滑体静力平衡的土质边坡浅层稳定分析方法。分析表明:浅层边坡失稳的主滑区范围L2随zw呈双曲线衰减关系,在L2=0对应的最大浸润软化深度zf下,滑动面退化为具有对数螺旋线型特征的单一整体滑面破坏模式。     

基于台阶植生法的公路挡土墙生态防护

传统的公路挡土墙只具有工程防护的作用,而新型的台阶植生法在陡峭的挡土墙坡面上,使用SNS柔性防护网主动系统固定绿化基础材料,造出台阶状的稳定又平坦的生长基盘(土壤),并进行绿化,它综合了工程防护与绿化防护两大特点,改变了公路挡土墙传统单一的边坡防护作用,既美化了公路景观,又加固了边坡,并防止了坡面冲刷,达到了挡土墙生态防护的目的。文中分析了该方法的防护机理及工程应用情况,可为台阶植生法在类似挡土墙的生态防护应用提供参考。     

降雨作用下山西中南部通道黄土边坡稳定性分析

降雨入渗导致黄土边坡坡体含水量增加,边坡负荷加大,稳定性降低。为满足设计安全的需要,对晋中南线黄土边坡进行了野外人工降雨试验。在试验基础上,利用GeoStudio软件进行了降雨入渗数值模拟和边坡稳定性分析。野外试验结果表明,降雨开始半小时后,入渗量超过泥沙冲蚀量,土压力和孔隙水压力上升,边坡负荷增加,边坡稳定性下降。边坡坡体孔隙水压力、含水量与降雨强度和降雨持时呈正相关关系。数值模拟结果表明,随降雨持时的延长与降雨强度的增加,湿润峰逐渐加深,边坡表层及坡角出现或大或小的暂态饱和区。长时间大强度的降雨对边坡稳定性非常不利。     

降雨入渗条件下弃渣场边坡稳定性分析

针对一铁路沿线隧道施工弃渣场,现有相关的资料为基础,采用现场调研、试验研究、理论分析与数值模拟相结合的研究方法,查明了弃渣场的工程地质条件、变形破坏特征与边坡防护情况,并基于边坡地质模型分析了该弃渣场在降雨条件下的边坡稳定性。建议对该弃渣场未防护坡面采用浆砌石框架植被护坡措施进行防护。     

降雨条件下边坡破坏机理离心模型研究

降雨是诱发边坡灾害的一个重要因素。雨水的入渗导致边坡土体含水量增加,土体强度下降,容重增大,引起边坡失稳。含水量对土体强度参数的影响试验表明,含水量对土体粘聚力影响较大,而对土体内摩擦角的影响较小。不同含水量土质边坡破坏机理离心模型试验表明,土质边坡破坏存在两种形式,整体滑坍破坏和拉裂破坏。松散类边坡在含水量小时形成坍落拱破坏,并最后形成拱形稳定。在含水量大时形成浅层滑坍破坏。引入损伤力学理论对不同含水量土体的损伤影响分析说明,随含水量增大,土体损伤程度加强,并存在损伤变量突变点。