降雨对黄土路堑边坡稳定性的影响分析

我国的西部高速公路建设中存在广泛的黄土区,黄土边坡一旦发生失稳破坏,就会对生活和生产会产生严重的后果,而降雨是引发边坡失稳的重要因素。由于黄土属于非饱和土,本文在剖析非饱和土力学理论的基础上,利用非饱和土边坡的降雨入渗,水分运移理论,得出了渗流方向与坡面斜交时安全系数的计算公式,并且分析了降雨强度、降雨量对边坡稳定性的影响。研究表明:土中入渗过程或含水量的改变造成土的强度或有效应力发生改变。当斜坡的应力状态达到了其极限强度时,斜坡土体发生破坏,就可能导致滑坡。     

考虑地面径流动水作用的浅层斜坡稳定性分析

在研究降雨与浅层边坡稳定性时,多考虑降雨入渗造成岩土体基质吸力的减小、孔隙水压力的变化、地下水位的上升以及水对岩土体的软化、劣化效应,却忽略了地面径流动水作用。基于此,引入Navier-Stokes方程描述坡面径流,引入Brinkman-extended Darcy方程描述土体渗流,建立非线性数学模型,推导出坡面径流及土体渗流流速分布,求解出流固界面拖曳力。然后利用刚体极限平衡理论对径流状态下浅层边坡的稳定性进行分析,最后通过实例讨论坡面径流高度、土层厚度、土体强度及边坡倾角对稳定系数的影响,量化地表径流拖曳力效应对浅层边坡稳定性的贡献。结果表明:拖曳力作为一种不利因素,将随着径流高度的增加而增大,当边坡处于临界稳定状态时,较小拖曳力将对边坡稳定产生决定性的影响;斜坡稳定系数对斜坡土层厚度较为敏感,当土层厚度较薄(h=1m)时,坡面径流对斜坡稳定性具有较强的控制作用,坡面径流对斜坡稳定系数的影响达到11.3%;当土层厚度增加到5m时,坡面径流对斜坡稳定系数的影响降到3.3%。     

降雨入渗对黄土边坡破坏面的形成及滑动机理研究

以甘肃一黄土滑坡为例,将流固耦合理论引入边坡的稳定分析,结合数值分析软件FLAC,研究了边坡在不同降雨入渗深度下位移、速率的变化情况以及边坡破坏场的发展规律,提出了以位移和速率为标准的边坡稳定性评价方法。结果表明:随着降雨的入渗,位移和速率有不断增大的趋势,降雨入渗4m后,位移和速率显著增大,边坡破坏面处于贯通状态,坡体达到临界滑动速率,直至推动整个坡体向下滑动而形成推移式滑坡。     

降雨型滑坡失稳机理及稳定性评价方法研究进展

为了深化对降雨型滑坡的认识,梳理了有关降雨型滑坡失稳机理和稳定性分析的研究现状,在此基础上,对于未来重点研究方向进行了展望。首先,概括降雨型滑坡的主要类型、特征以及控制因素,重点论述了浅层土质滑坡2种失稳机理,即由基质吸力控制的较深层滑坡和渗透力占主导作用的较浅层滑坡。然后,介绍相关入渗概念和入渗模型,重点介绍了以Green-Ampt入渗模型为基础的一些改进模型,简要阐述了降雨作用下岩质滑坡的稳定性分析方法,之后重点论述了基于非饱和土力学和极限平衡法的土质滑坡稳定性分析方法,选择常见的稳定性分析方法应用于实践中,并通过安全系数的相互比较以增进其本质的理解。最后,分别从研究方法、研究对象以及研究成果运用3个方面剖析了已有失稳机理和稳定性评价研究的不足,并对相关研究方法的适宜性、研究对象的重要性以及研究成果运用的前瞻性进行探讨,在此基础上认为未来的研究应重视现场调查和监测技术的应用、综合运用多种研究方法、跨学科进行综合分析、考虑降雨入渗及稳定性分析的不确定性,以及注重高新技术的运用。     

浅层坡积土边坡在降雨作用下的地表产流过程分析

为了研究浅层坡积土边坡在降雨入渗作用下的地表产流过程,利用有限元分析方法,设计了不同的降雨强度与初始状态方案,开展了降雨入渗过程中地表产流过程的数值模拟。研究结果表明:1降雨导致边坡内部逐渐饱和,并最终在边坡表面形成坡面径流;2坡面径流产生的时间与降雨强度和边坡初始状态相关;3坡面径流的产生条件分为两种形式,降雨强度是坡面径流产生形式的决定因素,降雨强度较小时的坡面径流量为降雨量,降雨较大时,降雨前期的坡面径流量为未入渗雨水量,降雨后期坡面径流量为降雨量。     

陡峻山体浅层滑坡影响因素与防治措施

本文通过分析国内外浅层滑坡的研究现状,指出斜坡土体自身性质与结构的改变是浅层滑坡发生的根本原因,并且短时高强暴雨极易诱发滑坡,据此总结了降雨条件下浅层滑坡的形成机制;阐述浅层滑坡的影响因素,从土体的性质与结构、斜坡坡度、降雨3个方面探索其对浅层滑坡的影响;然后总结了目前国内浅层滑坡防治措施并着重论述了微型桩、生态护坡这类较为经济环保的防治措施;最后指出生态护坡在今后良好的应用前景及滑坡防治优化的未来趋势。     

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。     

裂隙位置及深度对膨胀土边坡稳定性影响分析

降雨入渗引发裂隙性膨胀土边坡失稳是一种常见的工程地质灾害。在有限元方法中考虑裂隙的存在及降雨过程中裂隙的愈合对膨胀土渗流特性和强度特性的影响,研究了裂隙位置及深度对膨胀土边坡渗流及稳定性的影响。结果表明:裂隙的存在对边坡的渗流及稳定性均有显著的影响。入渗的雨水将集中在裂隙周边的风化土层内,裂隙发育深度决定了潜在滑移面的位置,一旦边坡失稳多呈现浅层滑坡的特点。裂隙位于上坡面和下坡面的稳定性均低于裂隙位于坡顶时的稳定性;随着裂隙深度的增加,边坡稳定性逐渐下降,但下降趋势减缓。     

练家沟黄土斜坡失稳机制及稳定性评价

黄土斜坡失稳滑动是黄土地区主要的地质灾害之一,严重影响当地居民的日常生活和各项工程建设的顺利进行。文中以陕北高原练家沟黄土斜坡为研究对象,采用现场调绘和地质勘察的方法确定了滑坡的形态和范围,根据滑坡所处位置的地貌特征、地层岩性以及边界特征等对斜坡失稳的形成机制进行了分析。研究表明:坡脚削坡建房、坡顶行车振动荷载以及降雨的影响,是造成斜坡裂缝开展和整体稳定性降低的主要原因。在此基础上选取斜坡的典型剖面,利用原位和室内试验确定计算参数,通过不平衡推力传递法及FLAC强度折减法对其稳定性进行评价,并提出处置措施。研究结果可为该地区黄土边坡地质灾害的防治提供参考。     

降雨入渗条件下含裂隙边坡稳定性分析

现今对滑坡的研究过程中大多没有考虑坡体之上的裂隙,然而裂隙对降雨型滑坡所起的作用尤为重要。某公路滑坡坡体之上存在大量裂隙,为研究其在降雨过程中渗流及稳定性变化规律,运用有限单元法分别模拟有裂隙和无裂隙时坡体内瞬态渗流场变化、稳定性随降雨历时的变化情况。结果表明:在研究含裂隙滑坡降雨入渗过程中,考虑裂隙时的计算结果与现场观测结果更一致,考虑裂隙对滑坡稳定性的影响十分必要。     

乌沙隧道出口滑坡成因分析及治理工程设计

隧道开挖常常诱发仰坡及侧面边坡滑动破坏,严重影响公路建设的施工安全。以汕昆高速公路乌沙隧道出口滑坡为例,采用传递系数法计算了该滑坡的稳定性,并重点分析了仰坡滑坡和右侧滑坡的相互作用关系。结果表明:隧道区复杂的地形、工程地质条件、松散破碎的易滑地层、不利的软弱结构面等是滑坡形成的内因;降雨入渗作用和隧道仰坡开挖是滑坡形成的外因。对仰坡滑坡和侧面滑坡重叠部分的稳定性分析,应按照深层滑面和浅层滑面的计算结果,选取较小值（最不利稳定性结果）进行计算。根据计算结果,采用抗滑桩、异形桩间挡板、钢管桩和管棚等措施进行综     

降雨入渗对土石坝边坡稳定性影响的分析研究

降雨入渗是土质边坡失稳的主要诱发因素,很多土石坝坝坡滑坡都与降雨有着密切的关系。在饱和-非饱和渗流理论及土石坝填土土—水特征曲线的基础上,对土石坝在降雨入渗情况下非饱和区基质吸力的变化及暂态饱和区的形成进行分析,结合工程实例,采用极限平衡法在考虑不同降雨强度及持续时间下对非饱和渗流土石坝下游坝坡稳定性的影响进行分析。计算结果表明,降雨入渗导致土石坝浸润线的升高,从而使得原浸润线以上区域出现暂态饱和区,孔隙水压力增加,最终导致坝坡稳定性的降低,降雨强度越大或降雨历时越长,坝坡安全系数降低越多,坝坡安全系数在降雨持续2～4 h时降低的最快。     

青藏高原堆积层斜坡的滑坡特征及处治措施研究

以青海省S101省道K359+881~+929段滑坡处治工程为例,分析高原堆积层斜坡的结构特征、稳定性因素对滑坡的控制效应和诱发模式。总结了目前各类滑坡防治措施对高寒地区滑坡的适宜性。结合地质综合分析和数值模拟,论述了斜坡的滑坡机理及时空演化过程。研究表明:青海省道K359+881~+929段堆积层斜坡受到岩土体性质、坡体结构及水热变化过程等因素的影响,在冻融作用下堆积体持续蠕动,暴雨入渗使堆积体沿基覆面整体滑动,形成浅、深两层滑坡。微型桩具有柔性变形卸载特性,是一类可以优先选择的寒区滑坡支挡措施。     

降雨和地震耦合作用下老南瓜塘边坡稳定性分析

以大永高速公路老南瓜塘边坡为研究对象,采用数值方法分析该边坡的失稳破坏机制,并确定雨水入渗导致坡体强度软化是诱发滑坡的主要因素。分析计算老南瓜塘边坡在降雨、地震、降雨+地震等工况下的工程稳定性,根据边坡的变形破坏机制和稳定状态选取了抗滑桩支护方式进行加固,并复核加固坡的工程稳定性。研究结果表明:①边坡稳定性随降雨持续而降低存在一定滞后,边坡最不稳定状态在降雨结束后一段时间,并非对应降雨结束时。②地震荷载对边坡稳定性破坏显著,地震工况下老南瓜塘边坡处于极度不稳定状态。③前期降雨会加剧地震对边坡稳定性的破坏,降雨强度越大,持续时间越久,影响越明显。     

黄土路基坡面侵蚀影响因素试验研究

本文通过黄土路基压实坡面室内人工降雨侵蚀试验,提出了不同因素条件下黄土路基坡面降雨侵蚀强度计算公式,分析了降雨自然因素及坡角、压实度、坡长等因素对坡面冲刷强度的影响程度。坡面降雨侵蚀结果表明:坡面存在冲蚀最大的临界坡度25.9°;坡面压实度越大对边坡抗冲蚀稳定影响越有利;边坡的坡长过长对坡面抗冲蚀防护极为不利;坡面产沙量自上而下增加;坡面水流含沙量对坡面产沙有一定的影响,随坡长越大影响力越小。     

黄延高速岳屯边坡桩土位移规律监测分析

为探究岳屯边坡的运动规律,采用固定测斜仪分别测定了土孔和桩孔的位移情况,重点分析了土孔顶部和桩孔顶部位移数据,数据分析结果表明:岳屯边坡的运动方向总体向西,潜在滑动面深度为3~5m;抗滑桩与土体接触紧密,未发生剥离;悬臂桩的桩顶位移较大,不能只凭此作为判断边坡稳定性的依据;降雨入渗对边坡浅层土体影响较大,对深部土体影响有限。分析结果为岳屯边坡的稳定性判断和滑坡预警提供了一定的数据支持,为延安地区的黄土边坡稳定性研究提供了一定的理论依据。     

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。     

山区高速公路弃渣场边坡渗流及稳定性分析

依据岩土饱和-非饱和渗流理论,考虑代表性降雨入渗的影响,运用有限元分析软件,对高速公路弃渣场边坡的典型断面进行渗流及稳定性数值模拟计算与分析。结果表明,在短时暴雨入渗作用下,渣体渗透性小于降雨强度,降雨期间渣场坡面形成暂态饱和区;在连续降雨入渗作用下,渣体渗透性大于降雨强度,降雨期间渣场坡面无暂态饱和区;在短时暴雨和连续降雨入渗作用下,渣体上部的孔隙水压力增大,短时暴雨入渗引起孔隙水压力变化的深度范围比连续降雨入渗时小,降雨入渗影响深度不大于3m;随着降雨的持续,入渗影响深度增加,渣场边坡的稳定性系数逐渐降低。     

地震下斜坡桩场地及桩基动力响应的数值分析

结合离心机振动台试验与开源有限元软件OpenSees研究了斜坡场地上桥梁桩基动力响应问题。首先基于多屈服面模型和桩土动力弹簧模型,对离心机振动台模型试验结果进行了验证分析。计算与实测结果的对比表明:数值模型可较好反映实测规律;桩身最大残余水平位移随El-Centro波地震动加速度幅值的增大呈非线性增加;桩身最终弯矩最大值出现在基岩与土层的交界面处;斜坡场地坡肩较坡顶在地震作用下更容易发生剪切变形,且软硬岩土层倾斜交界面将削弱其抗震耗能的能力。在此基础上,分析斜坡坡角、砂土重度和桩身直径3个主要因素对桩身和斜坡坡肩处土体动力响应规律变化的影响。结果表明:减小斜坡坡角或增大桩身直径均可降低地震荷载对桩基的影响,而砂土重度影响较小;3个因素对斜坡坡肩各深度处土体的动力响应均会产生影响,但其影响程度各有不同;较大的斜坡坡角会显著增加斜坡坡肩各深度处土体的剪切变形;增大桩身直径会大幅度减少斜坡坡肩处中层和深层土体的剪切变形,但对浅层土体影响较小。这些结论可为今后的工程设计提供参考。     

多层结构土质边坡降雨入渗过程及稳定性影响分析

为了分析多层结构土质边坡在不同降雨条件下的渗流过程以及稳定性变化规律,基于降雨入渗机理以及均质土体降雨入渗深度理论计算公式,提出了多层结构土质边坡降雨入渗深度及其稳定性计算方法,利用该计算方法分析不同降雨条件下雨水的入渗深度,同时应用数值分析方法计算多层结构土质边坡降雨入渗深度及其稳定性。研究结果表明:建立的降雨强度与降雨时间共同影响下的多层结构土质边坡雨水入渗深度理论计算公式的计算结果与数值分析得到的结果基本一致,表明该公式能较好地反应多层结构土层边坡降雨入渗过程;降雨入渗过程中靠近坡面的土层体积含水率、孔隙水压力增长速度较快,并且在土层交界面处,土层体积含水率、孔隙水压力变化幅度比较大,且靠近坡面的土层体积含水率首先达到饱和状态,随后第2层土体的含水率也逐渐达到饱和状态;降雨入渗过程中边坡安全系数随着降雨入渗深度的增加而不断降低,并且在湿润锋到达土层分界面时,安全系数有突变现象,由于不同土层之间渗透系数的差异性,使得雨水在土层分界面处易形成平行于坡面的渗流,进而导致边坡安全系数出现较大范围的波动,此时边坡最容易发生失稳破坏。