兰州新区黄土路堑高边坡勘察实录

项目位于兰州新区,场地黄土自重湿陷量大,边坡稳定性受雨水影响大。但场地为干旱区,降水稀少,气候干,很难形成连续降水且降雨量很小,且坡体周边排水条件好,边坡难以形成稳定的地下水位。所以在暴雨或连续降雨工况下,边坡的岩土参数不能整体统一进行强度折减,而是应根据坡体浸水深度,分段折减取值。坡体浸润饱和深度以及抗剪强度折减是边坡稳定性计算的关键。对挖方路堑的弃土进行路基填料试验评价,减少弃方量,减少对脆弱生态的破坏。     

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。      

考虑裂隙和膨胀力的膨胀土边坡稳定性分析

为探究裂隙和膨胀力综合影响下的膨胀土边坡稳定性,通过引入膨胀力对传统圆弧形滑动面稳定系数的计算公式进行改进,运用有限元方法探究膨胀土边坡在不同降雨工况下渗流场的时空分布规律和稳定系数变化规律。经探究,改进后的稳定系数计算公式可较好地反映膨胀特性的影响及稳定系数的变化规律,能较好地适用于膨胀土边坡稳定性分析;降雨强度、降雨历时和裂隙深度共同决定膨胀土边坡经雨水入渗的影响深度,且该深度同膨胀土边坡在气候营力作用下形成的风化带深度相近。停雨期内,裂隙的存在会加剧孔隙水压力的消散;膨胀力严重影响稳定系数,考虑膨胀力后稳定系数减小约30%;稳定系数会随降雨强度、降雨历时和膨胀力的增大持续减小。     

降雨入渗下裂土边坡水分运移时空特征与失稳机理

为探究降雨入渗下裂土边坡水分运移时空特征与失稳机理, 自主研制了足尺模型试验系统和光纤布拉格光栅(FBG)深部柔性位移系统, 对边坡渐进破坏进行了全过程、多物理量联合监测, 揭示了降雨入渗作用下裂土边坡的渐进变形和破坏演化模式; 基于裂土边坡的渐进破坏模式, 提出了土体饱和比概念, 将裂隙深度范围滑体分为饱和层和非饱和层; 以土体饱和度变化描述了含随机分布裂隙的边坡水分运移规律, 并结合刚体极限平衡法探讨了由裂隙控制的边坡失稳机制。研究结果表明: 对于未形成裂隙的边坡, 连续降小雨时浅层变形受表层基质吸力控制; 裂隙形成后, 雨水沿裂隙快速入渗形成暂态饱和区, 导致基质吸力降幅达82.50%~87.14%, 而由其贡献的抗剪强度迅速损失, 从而形成初期溜滑、片蚀等浅层变形, 降雨停止后坡体仍处于蠕变过程, 坡脚与坡顶位移增幅分别为23.40%和19.39%;蒸发后裂隙规模发展增大了雨水对渗流场的影响范围和边坡破坏规模; 土体经历胀缩、蠕变而变得松散, 裂缝区深部土体体积含水率较初始状态的增幅为205.7%;同一降雨条件下, 初始裂隙深度愈深, 稳定系数愈低, 破坏愈快; 对具有同一裂隙深度的边坡, 其稳定系数随土体饱和比的增加逐渐降低, 土体饱和比增长愈快, 表征边坡内部出现大面积连通型饱和区, 这是裂土边坡出现整体失稳的主要原因。      

基于应力分区的二元渗流边坡稳定性分析

针对目前水力学分析模型没有同时考虑低应力水平和水力作用的叠加效应对二元边坡稳定性的影响,而导致边坡工程设计时的安全系数取得不足,在降雨且不同后缘张拉裂隙充水高度和沿基覆界面入渗深度时,采用应力分区强度计算方法,推导了二元边坡水力学分析的表达式,并进行了实例计算。计算结果表明:裂隙面静水压力和基覆面扬压力对边坡稳定性的影响较大。在低应力水平和水力作用的叠加效应影响下,边坡稳定系数可降低31.8%。若不考虑应力分区强度参数的影响,二元渗流边坡的稳定性将被高估。     

浅析黄土公路边坡灾害处理方法

通过研究边坡稳定性现状、黄土边坡对公路基础的影响,总结了目前较好的黄土边坡处理方法。     

基于变权靶心贴近度的黄土边坡稳定性评价

针对影响黄土边坡稳定性因素的复杂性和模糊性,将变权靶心贴近度与边坡稳定性评价相结合,将单指标关联函数的最大值作为其评价类的靶心坐标,根据样本与靶心的贴近度,对样本进行分类。通过参数正交试验分析确定权重．建立了适合变权靶心贴近度的边坡稳定性分类标准．实现了定性与定量相结合评价黄土边坡的稳定性。实例评价结果与定值计算、工程实际调查吻合良好。     

基于干湿循环试验的黄土路堑浅层边坡长期稳定性分析

为评估干湿循环作用对黄土边坡浅层土体强度的劣化效应，对甘肃定西Q₃原状黄土开展了不同干湿循环路径下的室内直剪试验，分析干湿循环次数、循环幅度与下限含水率对土体抗剪强度的影响，建立了考虑干湿循环三参数的强度劣化模型，并运用强度折减法对比了不同干湿循环路径下黄土路堑浅层边坡的长期稳定性。试验结果表明：随着干湿循环次数增加，原状黄土的黏聚力呈现先减小后趋于稳定的变化趋势，可采用双曲线函数进行拟合，内摩擦角呈线性下降趋势，10次干湿循环后，原状黄土黏聚力与内摩擦角的最大劣化度分别为27.64%与9.88%;在相同干湿循环次数下，循环幅度对原状黄土黏聚力和内摩擦角的劣化效应大于下限含水率；干湿循环过程中黄土路堑浅层边坡的长期稳定性系数遵循指数下降函数，不同干湿循环路径下边坡稳定性系数最大降幅为61.5%,且在6次循环后稳定性系数降幅约占总减小值的85%;干湿循环中循环幅度和下限含水率影响着黄土路堑浅层边坡稳定性，表现为随着下限含水率增大，浅层边坡稳定性系数先增大后趋于稳定，但随着循环幅度增大，稳定性系数线性减小；工程实际中边坡不同深度土体含水率变化范围不同，干湿循环路径存在...     

降雨条件下膨胀土边坡稳定性探讨

以镇江某路段膨胀土滑坡及治理为工程背景,利用GEO-SLOPE软件对考虑裂隙和不考虑裂隙时膨胀土边坡体积含水量的变化规律进行研究,并进一步研究降雨对膨胀土边坡稳定性的影响。研究结果表明,在降雨条件下对膨胀土地边坡稳定性进行分析时,应考虑裂隙的影响。     

降雨条件下黄土路基湿度场变化规律研究

以某黄土路基工程为依托,采用有限元软件对降雨入渗条件下非饱和黄土路基湿度场变化规律进行研究。计算结果表明:随降雨历时增加,湿润锋线向土体内部推进,降雨影响范围内土体含水率增大,孔隙水压力升高。近地表土体率先达到饱和,形成暂态饱和区,基质吸力消失。降雨影响深度与降雨历时基本呈线性关系,持续5 d后雨水浸入深度为4.44 m。受降雨入渗影响,路基边坡失稳破坏模式由潜在的深层滑移转变为浅层滑移。     

黄土隧道台阶法施工地表裂缝规律模拟分析研究

针对郑-西客运专线铁路黄土隧道施工过程中广泛出现的地表裂缝现象,采用三维离散元计算程序3DEC进行了裂缝开展的数值模拟。考虑黄土原始垂直节理,台阶法施工,分三种隧道覆土埋深工况进行了讨论,分析得出了在各埋深工况条件下地表裂缝的开展规律。     

聚丙烯纤维加筋黄土的抗剪强度和崩解特性

为检验聚丙烯纤维加筋黄土对边坡坡面的防护效果,基于室内直剪试验和崩解试验,研究了纤维含量、纤维长度及含水率对加筋黄土抗剪强度和抗崩解特性的影响,获得了加筋黄土的最佳配比,并以此为基础开展了现场坡面防护试验.研究结果表明:相比于素黄土,聚丙烯纤维加筋黄土的黏聚力最高提升113.8％,内摩擦角最高提升23.3％,崩解速率最...     

土工格栅加筋陡边坡路堤压实特性及格栅长期变形研究

通过试验路的修筑、现场施工损伤试验以及格栅变形的长期观测,对土工格栅加筋路堤压实特性和路堤中土工格栅的长期变形进行了研究.研究表明,填土虚铺厚度控制在35 cm左右,采用羊脚碾压路机碾压能有效减小土工格栅的损伤,用支设模板的方法进行格栅的反包施工可以保证坡面的平整和密实.研究提出的边坡附近填土压实标准符合实际并能满足工程需要.实际工程中土工格栅的变形主要来源于土体的填筑碾压,且有很大的随机性,路堤填土带给格栅的变形随格栅上部填土厚度的增加而增大,雨水的入渗将减弱土与土工格栅的相互作用,不利于土工格栅加筋路堤的稳定.     

临吉高速公路黄土高边坡设计

临吉高速公路黄土高边坡段落长且挖深大,最大挖深达78.3 m,因此合理的边坡设计对高边坡的稳定、工程运营起着至关重要的作用。以＂宽平台陡坡率＂为设计思路,通过对不同坡型下黄土高边坡的稳定性分析,确定了高边坡的设计方案,并应用于工程实践中。     

旧路开裂对新罩面层结构荷载内力的影响分析

利用有限元分析方法分析旧沥青路面横向开裂的广度和深度对罩面层荷载应力的影响,分析结果可为合理设计加铺层提供理论依据.     

黄土边坡坡面剥落体稳定性评价

对黄延高速公路黄土边坡坡面剥落进行了稳定性评价.假定边坡剥落面为平面且平行于坡面,各点应力状态相同,不考虑坡端阻力的影响,根据极限平衡理论,建立剥落体稳定性分析模型.采用该模型对黄延公路黄土边坡剥落病害进行分析,结果表明,黄延高速公路的路堑边坡易在Q3e01黄土层中发生剥落,评价结果与调查结果相符合.     

湿陷性黄土边坡施工中应该注意的问题

针对阜新至朝阳高速公路湿陷性黄土边坡的实际施工情况,分析天然状态下黄土边坡的特征及其变形破坏的形式,提出在湿陷性黄土边坡的施工中应注意的问题和解决方案。     

典型人类工程活动诱发黄土滑坡灾害特征与致灾机理

为了揭示人类工程活动诱发的黄土滑坡成灾机理,基于典型工程活动触发黄土滑坡案例分析,采用野外调查、物理模型试验和应力路径试验等方法,分析了堆载触发黄土滑坡剪切带形成过程、卸载触发黄土滑坡演化模式和灌溉诱发黄土滑坡的成灾过程。研究结果表明:堆载和卸载触发的黄土滑坡,垂直节理易演化成裂缝带,剪应力作用下剪切蠕变带逐渐由坡脚向坡体内部扩展,直至发展成贯通的剪切带,坡体整体变形破坏,堆载触发黄土滑坡具有典型浅层、深层双滑带特征;灌溉诱发黄土滑坡主要发育在黄土塬边,长期农田灌溉导致地下水抬升,坡体内形成饱和带,重力荷载作用下发生蠕动剪切破坏,滑坡开始启动,大规模的快速覆盖加载导致坡体前部浅层黄土液化,最终触发黄土泥流远程滑坡。      

基于二维浅水方程的直线段沥青路面径流特性

基于二维浅水方程的水动力学方法建立了直线段沥青路面径流的数值模型, 根据实际降雨条件下沥青路面径流变化过程的监测结果验证了模型参数, 研究了路面宽度、组合坡度等几何参数与路侧排水方式对路面径流时空分布特性的影响。研究结果表明: 设计降雨条件下, 路面径流在空间分布上呈较强的二维特性, 沥青路面径流深度变化依次经历增加、稳态径流与退水3个过程; 漫排水条件下, 路面宽度分别为11、15、20、25、30 m时, 路面径流最大深度分别为11.87、14.39、17.08、19.69、21.98 mm, 退水时间分别为1.4、1.4、2.4、2.9、3.4 min; 路面径流深度增幅随路面宽度的增加而降低, 退水时间随路面宽度的增加而增加; 相比于行车道, 硬路肩路面径流的退水时间延长约20%;较大的坡度组合(横坡为3%, 纵坡为2%) 有利于排水; 当采用集中排水时, 路缘石的阻拦使路侧产生壅水, 壅水区宽度为6~8 m, 壅水区范围占路面宽度的比例随路面宽度的增加而逐渐缩小, 非壅水区内的路面径流深度变化与漫排水条件下基本相同; 为保证行车安全, 可通过改变路面坡度来减少路面径流的汇流时间; 路缘石对路面径流的阻拦效应明显, 在排水设计中应合理设置路缘石高度与开口间隔, 避免行车道出现壅水现象。