连续降雨条件下粗粒土路堤边坡安全系数变化规律

结合工程实际情况及当地气象资料,采用饱和-非饱和渗流理论,对广西六河高速公路某路堤边坡安全系数变化规律进行数值模拟,研究边坡在连续降雨条件下的稳定性,以此来指导路堤边坡坡比设计。研究结果表明,降雨入渗引起路堤边坡坡面以下水位线大幅上升,而对路堤中部地下水位线影响较小;边坡安全系数受边坡坡比、初始地下水位线等因素的影响,在连续降雨条件下,路堤边坡安全系数随边坡坡比的增大而减小,随初始水位线的下降而增大。在进行不同地区的路堤边坡坡比设计时,应结合当地初始地下水位线及实际降雨情况,选择合适的边坡坡比。     

考虑损伤及非饱和效应的炭质泥岩路堤稳定性分析

为了分析降雨条件下炭质泥岩路堤的稳定性,基于考虑岩土体损伤的Hoek-Brown准则,结合非饱和抗剪强度理论,提出一种考虑损伤及非饱和效应的路堤稳定性分析方法,并利用该方法对算例炭质泥岩路堤的降雨入渗过程及稳定性进行研究。研究结果表明:提出的路堤稳定性分析方法具有较强的针对性和实用性,能够同时考虑损伤及非饱和效应对路堤稳定性的影响;在降雨条件下,边坡表层孔隙水压力变化幅度、暂态饱和区形成范围均与降雨强度、降雨时间呈正比;在降雨过程中,边坡表层孔隙水压力逐渐增大,暂态饱和区自坡面向路堤内部不断延伸,路堤表层及内部塑性区沿坡面及路堤内部不断向坡顶延伸,路堤安全系数逐渐降低;降雨停止后,边坡表层孔隙水压力持续降低,暂态饱和区自上往下逐渐消散,路堤表层及内部塑性区均先增加后减小,路堤安全系数先小幅度降低,后持续增大。     

降雨作用下路堤边坡水毁机理及影响因素分析

为明确降雨对路堤边坡内部渗流场以及稳定性的影响,对路堤边坡水毁机理及其主要影响因素进行了研究。在特定土质、压实度以及冲刷入渗时间等控制条件下,通过边坡模型试验探究降雨对边坡坡面冲刷破坏过程的特征,运用GeoStudio程序进行数值模拟分析,找出降雨作用下路堤边坡内部渗流场和稳定性的变化规律。结果表明:降雨过程中雨水冲刷造成边坡坡面结构破坏,而边坡内部受到雨水渗流作用导致稳定性降低,降雨作用从外到内对边坡造成影响;随着2种土质边坡压实度从85%提升至95%,砂性土边坡的冲刷量减少了46.18%,边坡安全系数提升了13.74%,黏性土边坡冲刷量降低了33.70%,安全系数提升了10.21%;随着降雨时间的增加,黏性土边坡后期冲刷深度趋于稳定,但砂性土边坡冲刷深度有增大的趋势;相同控制条件下,降雨前后黏性土边坡安全系数变化量小于砂性土边坡。因此,同等控制条件下,黏性土边坡的抗水毁性能以及整体稳定性均强于砂性土边坡,研究结果有助于更全面地了解降雨过程中路堤边坡的水毁机理及主要因素的影响规律,提高道路支撑的稳定性。     

炭质页岩高填方路堤稳定性分析

以广西某高速公路为工程背景,对炭质页岩物理力学性能进行了试验研究.炭质页岩强度随压实度的增加而增大,在水浸条件下炭质页岩的强度大大降低.运用有限元强度折减法,采用大型有限元计算软件分析了压实度及降雨对炭质页岩路堤稳定性的影响.结果表明：随着压实度的提高,路堤安全系数随之增加;降雨使路堤安全系数大幅减低,但只要路堤压实度达到93%以上,炭质页岩高填方路堤边坡不会失稳.     

降雨入渗对三维刚架桩边坡渗流稳定性的影响

开展降雨入渗对三维刚架桩边坡渗流稳定性影响的数值分析研究,考虑长时小雨及短时强降雨,从土体位移、坡体孔压及边坡稳定性演变角度,重点讨论降雨入渗条件下刚架桩边坡的合理桩间距,以期为雨水充沛的福建山区刚架桩边坡设计提供参考。结果表明：三维刚架桩边坡土体位移受降雨条件影响显著,随着降雨强度和持续时间的增加,土体水平位移和竖向位移依次增加;降雨条件下三维刚架桩边坡坡体内孔隙水压力分布具有明显的时空效应,短时强降雨条件下,坡顶孔压增幅最大,降雨强度的持续增加导致刚架桩边坡安全系数降幅也增大;桩间距对刚架桩边坡的渗流稳定性有显著影响,无降雨时边坡的安全系数随桩间距增大而减小;基于研究区降雨特点及暴雨频次呈现逐年递增现象,应将桩间距设为3倍桩宽,以充分发挥短时大雨情况下刚架桩的抗滑效果。     

临河碎石土路堤稳定性的试验研究

为了研究临河碎石土路堤的稳定性,基于相似理论,通过离心模型试验,研究了不同坡率和分台阶的情况下,碎石土路堤在坡外水位上升过程中的稳定性,测量了试验过程中路堤内的孔隙压力,分析了试验机理。结果表明:在模拟水位上升约10 m的情况下,20 m高、坡比1∶1.75、压实度96.5%的碎石土路堤没有明显的滑动破坏,但有反映其不稳定的裂缝产生。如果这种路堤发生半幅跨塌等水毁事故,可能与堤基处理不好、水对路堤的冲刷等有关。如果路堤高度大,在空间上不允许用1∶1.75的放坡时,可以考虑1∶1.5的坡比,分台阶填筑;分台阶填筑路堤时,台阶平面与上边坡交界处是应力集中部位,在设计和施工时应注意防护。     

不同水位下降模式下非均质及各向异性边坡稳定性分析

针对水位线下降会改变坡内的水力梯度,从而导致边坡失稳问题的出现,采用极限分析法和强度折减法建立二维含水边坡,通过优化迭代确定边坡安全系数Fs,并分别与稳定性图表、有限元方法得到的安全系数进行对比,同时探究水位线下降进程、非均质性、各向异性,以及坡脚等参数对边坡稳定性的影响规律。结果表明:水位高度一定时,非均质系数增加,安全系数也随之增大;各向异性系数的增大会降低安全系数,提高边坡失稳的可能性;坡度越缓,水位高度对边坡安全系数的影响越显著;同等条件下,边坡的稳定性受各向异性效应的影响更大。分析结果为水位下降过程中边坡稳定性评估及设计施工提供借鉴。     

考虑降雨入渗的非饱和土边坡流固耦合数值分析

针对降雨入渗作用下非饱和土边坡的变形和稳定问题,运用ABAQUS有限元软件,建立二维非饱和土边坡流固耦合数值模型,对边坡渗流场、应力场和位移场进行分析,分析降雨入渗后边坡的孔压、饱和度、位移、塑性区扩展和安全系数的变化规律.结果表明:降雨入渗引起边坡孔压、饱和度、等效应力和位移增大,降雨强度减小和无降雨下,边坡孔压、饱和度、等效应力和位移减小回弹,边坡表层响应早于坡体内部;边坡坡脚最先出现塑性区,塑性区沿坡面浅层向上扩展,形成连续的塑性区贯通面;边坡安全系数在持续强降雨下持续减小,降雨强度减小和无降雨下,边坡安全系数增大回弹.研究结果可为非饱和土边坡的变形与稳定分析提供参考.     

风化砂改良膨胀土机理及边坡稳定性分析

研究了风化砂改良膨胀土的作用机理,揭示了风化砂与膨胀土发生的物理化学反应,得到了风化砂掺量与膨胀土的胀缩特性及强度特性之间存在的关系.结合宜昌市小溪塔至鸦鹊岭一级公路施工项目,采用条分法对填土高度为10 m路堤的整体稳定性进行了分析.结果表明:现采用原状膨胀土填筑路堤安全系数较小,不能满足规范要求;而采用风化砂改良之后的膨胀土填筑的路堤边坡稳定系数比原状膨胀土均有显著提高,能够满足规范要求;路基的安全系数随着掺砂比例的增加先增大后减小,当掺砂比例达到20%,改良膨胀土填筑的路基安全系数达到最大值.     

降雨入渗条件下路堑边坡稳定性

分析了降雨入渗对路堑边坡稳定性的影响机理和特性,以非饱和渗流理论为基础,建立了入渗条件下的流-固耦合数学模型及SWCC模型模型,并根据现场土质特性对广东某环城高速公路堑边坡在不同降雨强度下的坡内水压力和流速分布进行了预测,并计算得到了降雨入渗后的安全系数.结果表明:随着土体含水率增加,内摩擦角和粘聚力下降导致抗剪强度急剧下降,是边坡失稳的根本原因; 随着降雨强度的增大,最小安全系数不断减小.     

强降雨条件下考虑渗透力影响的粗粒土高路堤边坡稳定性

为了分析强降雨条件下粗粒土高路堤边坡的稳定性,基于渗透力理论,对边坡在强降雨条件下的二维渗流特性进行计算,然后,通过Fish语言编程,将边坡孔隙水压力和渗透力等渗流参数导入FLAC3D软件中,重点分析渗透力变化对路堤边坡稳定性的影响。研究结果表明:在强降雨条件下,路堤边坡在X方向的渗流梯度在边坡表面及第二级边坡坡脚处表现为正值,坡脚处包络线所包围的正值区域逐渐向边坡内部扩展,边坡坡顶处在X和Y方向的渗流梯度的变化幅度较大;路堤边坡表层孔隙水压力随降雨入渗持续而逐渐增加,随雨水的不断渗出而逐渐减小;路堤边坡坡顶处体积含水率呈现"凸"型分布,边坡纵截面体积含水率呈现"凹"型分布;随着雨水持续入渗,路堤边坡塑性区首先在各级边坡坡脚处及第二级边坡坡脚下方形成,并逐渐沿坡顶方向向边坡内部扩展,形成塑性贯通区;受渗透力的影响,边坡安全系数演变规律分为缓慢上升阶段、缓慢下降阶段、快速下降阶段和缓慢回升阶段。     

降雨条件下不同类型植被边坡稳定性的研究

降雨对植被边坡稳定性的影响是目前生态护坡领域研究的热门话题。基于MIDAS GTS/NX,结合张家口地区某边坡工程背景并选取当地常见的护坡植被,针对裸露边坡、高羊茅（Festuca arundinacea）植被边坡、小叶黄杨(Buxus microphylla)植被边坡以及高羊茅-小叶黄杨混合植被边坡四种工况,对降雨条件下边坡内部土体孔隙水压力随时间的变化以及边坡稳定性的大小进行对比分析研究。结果表明：（1）在相同的降雨强度和降雨时长条件下,三种植被边坡的入渗速率均小于裸露边坡,植被边坡相对于裸露边坡有着更好的持水能力。在四种不同类型的植被边坡中,高羊茅植被边坡孔隙水压力增幅最小,位于坡顶、坡面、坡底的土体仍然维持了部分基质吸力,高羊茅植被减小了降雨的影响深度。（2）降雨结束后,高羊茅植被边坡较其他植被边坡安全系数最大,高羊茅植被增加了边坡土体的有效应力,更能有效地提升边坡的稳定性。上述研究旨在为降雨对植被边坡的影响提供参考,为半干旱地区的植被护坡技术提供指导。     

降雨入渗对裂隙性粘土边坡稳定性作用机理的分析

为进一步认识降雨入渗对裂隙性粘土边坡稳定性的作用机理,基于饱和-非饱和渗流理论,研究了降雨条件下不同裂隙深度、裂隙开口宽度、裂隙分布位置、降雨强度和降雨持时等对裂隙性粘土边坡渗流场的影响,并进行了相应的稳定性评价.研究结果表明:裂隙的存在改变坡体的入渗能力和入渗路径;裂隙开裂越深,饱和区域越大,边坡稳定性越低;裂隙开口宽度的大小对稳定性的影响不大;裂隙分布在坡顶时易发生浅层破坏,稳定性较低,降雨容易导致浅层破坏,且对裂隙分布坡底边坡稳定性影响大;降雨强度主要影响裂隙层达到饱和的快慢,对于边坡的长期稳定性的影响则可以忽略;裂隙粘土边坡稳定性随降雨持续时间的增加而减小,当裂隙层达到饱和后,其安全系数基本不变.     

非饱和下蜀土边坡稳定性数值分析研究

为了避免岩土体滑坡所带来的地质灾害给人民的生命财产安全造成严重危害,考虑到土体处于非饱和状态下,土质边坡的稳定性评价显得尤为重要.以南京市某下蜀土边坡工程为研究对象,根据室内试验得到土体的抗剪强度和非饱和土水土特征曲线,分析了下蜀土的强度变化情况;利用有限元分析软件ABAQUS,采用强度折减法,分析了土质边坡处于饱和状态和不饱和状态下时边坡的稳定性,采用强度折减法来模拟降雨或者水位上升的影响,发现在降雨过程中边坡的安全系数会减小,不利于边坡稳定;对比两种状态下下蜀土边坡的塑性图,发现随着土体饱和度的降低或基质吸力的增加,土坡失稳破坏的塑性区深度加深.     

降雨入渗对粗粒土路堤变形与稳定性的影响

针对土石混填粗粒土路堤,分析其降雨入渗机理,得到固定颗粒粒径时的总吸力随饱和度衰减规律,对比降雨入渗深度计算公式.根据饱和土强度折减规律,采用强度折减简要模拟降雨入渗效果,并结合工程实践建立数值模型,对降雨入渗作用下粗粒土路堤变形及稳定性进行计算分析.工程实例计算结果表明:降雨入渗对路堤变形影响明显,随着入渗深度增加,路堤附加沉降增大,当单次入渗深度为2 m时,附加沉降可达1.30 cm;降雨入渗对粗粒土路堤稳定性也有明显影响,入渗作用扩大路堤塑性区范围,降低路堤稳定性.     

降雨入渗对山地公路边坡稳定性的影响

为研究降雨入渗对山地公路滑坡稳定性的影响,以毕节市织金县某公路边坡为背景,在饱和-非饱和土体渗透理论基础上,利用岩土工程数值模拟软件FLAC3D对其进行模拟,通过分析降雨持续不同时间内边坡雨水入渗情况、潜在滑动面位置及边坡安全系数,得出随着降雨持续时间的增加,雨水不断向坡体入渗,边坡潜在滑动面范围不断扩大,边坡安全系数不断减小,边坡稳定性不断降低。     

降雨作用下南水北调膨胀土渠道稳定性及影响因素

南水北调中线工程膨胀土渠道超过全长的四分之一,降雨是诱发膨胀土渠坡失稳的主要外因.对比分析了考虑非饱和渗流对边坡稳定性的影响,基于有限元方法计算降雨作用下渠道的饱和-非饱和渗流场,分析其边坡的安全系数和位移的变化规律,最后通过正交试验和灰色关联理论对渠道边坡稳定性的影响因素进行敏感性分析.研究结果表明:考虑非饱和渗流下边坡稳定性分析结果更切合工程实际;降雨过程中,边坡浅层一定深度内土体的孔隙水压力迅速增大,这一土体范围随着降雨强度增大和时长增加逐渐向深部扩展;降雨对堤顶向下0～2.5 m范围和一级马道向下0～5 m范围内土体含水率的影响较大,降雨强度的影响大于降雨时长;降雨导致土体吸水膨胀,位移出现轻微的回弹;渠坡的安全系数随着降雨持续逐渐减小,并且降雨强度越大,降幅越大;影响边坡稳定性因素的敏感性排序:黏聚力＞内摩擦角＞饱和渗透系数＞降雨强度＞降雨时长＞土体重度.研究结果可为南水北调工程加强渠道稳定性提供依据.     

降雨入渗参数对粗粒土路堤暂态饱和区影响的数值模拟

为探讨降雨入渗条件下粗粒土路堤边坡暂态饱和区的形成条件,分析降雨入渗参数对暂态饱和区发展规律的影响,基于室内外试验数据与实际气象数据,拟定不同的数值计算方案,采用降雨入渗理论对降雨入渗参数影响下粗粒土路堤边坡雨水入渗过程进行数值模拟。结果表明：降雨强度q与饱和渗透系数ksat的比值是决定路堤内雨水入渗方式及暂态饱和区形成的关键因素,当q／ksat≥1.5时,路堤边坡表面及坡脚水平面将形成一定深度的暂态饱和区,暂态饱和区的形成增大了路堤发生失稳的可能;降雨入渗仅会引起路堤边坡坡面以下水位大幅度上升,对路面中部以下地下水位影响有限;路堤边坡暂态饱和区的扩展速度主要取决于q与ksat的大小,而暂态饱和区形成的时间与扩展面积则受到降雨强度、降雨历时与饱和含水率的共同影响。     

饱和渗透系数空间变异性对边坡稳定性的影响

研究了降雨雨型、雨强和持时对边坡孔隙水压力分布的影响以及降雨入渗条件下饱和渗透系数的空间变异性对孔隙水压力、含水率、抗剪强度参数、局部安全系数等参数空间分布的影响。研究结果表明,降雨特性对边坡孔隙水压力的影响较大;受渗流主方向影响,降雨条件下饱和渗透系数的水平波动尺度对孔隙水压力及含水率的变异性影响小于竖向波动尺度,降雨致滑坡的临界滑面基本与坡面平行且深度较浅;随着饱和渗透系数水平波动尺度的增加,滑坡深度随之增大,从总体上坡体上部局部安全系数随饱和渗透系数竖向波动尺度的增加而减小。     

强降雨作用下浅层滑坡的入渗及稳定性

为了研究降雨入渗对边坡稳定性的影响,基于Mein-Larson入渗模型,提出坡面供水强度和坡面入渗能力的概念,建立了坡面降雨入渗模型.将坡面降雨入渗模型与无限边坡极限平衡法相结合,建立了以土、水混合体为研究对象,考虑水对岩土体力学参数弱化的稳定性评价模型.最后应用建立的模型对一边坡算例进行了降雨入渗和稳定性分析.结果表明:坡面供水强度和入渗能力均随坡角的增大而减小.在降雨条件下,把水和土的混合物作为研究对象和把土骨架作为研究对象所得到的稳定性计算结果是一致的.降雨强度是控制滑坡失稳的重要参数,它的增强会加快湿润锋的运移速度和边坡表面入渗能力的衰减.降雨会造成湿润锋的不断下移,湿润锋处的安全系数随之降低,一旦安全系数达到临界状态,边坡将发生失稳破坏.