考虑降雨入渗的膨胀土边坡稳定性分析

文章对降雨和裂隙条件下膨胀土滑坡进行了模拟.模拟结果表明,降雨对膨胀土坡安全系数的影响程度受土体渗透性限制,裂隙的存在对边坡中孔隙水压力和体积含水量分布有较大影响,从而影响土坡安全.     

坡度对膨胀土边坡径渗流特性的影响规律探究

为了探究坡度对膨胀土边坡径渗流特性的影响规律,开展了膨胀土边坡的人工降雨模型试验,对不同坡度边坡的径渗流分配特性及土体含水量随时间的变化特征进行分析。结果表明:(1)在相同的降雨条件下,坡度小的边坡,地表径流出现的时间越晚,雨水在边坡上以入渗为主、地表径流为辅的现象越明显;(2)随着坡度的增加,地表径流在降雨中的比例增大,边坡同一深度土体含水量在相同降雨时间下的增量越小,坡度对产流时间、径渗流分配特性、边坡土体含水量的影响不断减弱;(3)随着降雨入渗时间的增加,边坡不同深度的土体含水量变化在时间上呈现出一定的滞后性现象。     

非饱和土边坡饱和区降雨强度-时间临界曲线

为研究降雨入渗边坡产生饱和区的临界条件,使用基于MVG模型的土体饱和度表征降雨强度的计算方程.当土表面饱和度首次达到0.9以上时,饱和度持续稳定在0.9±0.005为饱和区出现的临界判据,数值计算得出土柱和边坡的饱和区临界降雨强度与降雨时间.通过数据拟合构建了饱和区降雨强度-时间临界曲线模型,分析了不同坡度、有效降雨强度对临界曲线的影响.结果表明:饱和度表征降雨强度的计算方法可使土体表面饱和度达到预定值,平均精度为-0.008;有效降雨强度较大时,坡度为50°~60°的边坡,坡度越大产生饱和区的耗时越短,反之耗时越长;坡度30°~40°为易发浅层滑坡的“危险坡度”.     

膨胀土边坡模型的含水量与变形特征

采用室内模型试验,研究降雨蒸发条件下边坡模型的含水量变化和变形特征,并分析两者之间的关系,揭示降雨、蒸发条件下膨胀土边坡遇水膨胀,失水收缩的变形机制。结果表明:含水量的变化是导致膨胀土边坡变形最直接的原因;降雨期间,雨水下渗缓慢,含水量的改变主要发生在浅层土体;边坡的膨胀变形在降雨的第一时间发生,膨胀速度由快变慢;蒸发阶段,雨水入渗使坡体较深处含水量增高,深层土体继续膨胀,而表面土层由于含水量的降低已经开始收缩,因此边坡的整体变形与坡体含水量分布紧密关联。     

降雨入渗对含软弱夹层堆积体滑坡的模型试验

为揭示降雨入渗对含软弱夹层堆积体边坡稳定性的影响,通过固定式双渗透降雨物理模拟技术和光纤光栅传感器技术,对4种坡角的软弱夹层顺层堆积体开展了降雨物理模拟试验,测量了降雨过程中滑坡体内关键位置的位移及力学参数变化情况。结果表明,在相同降雨情况下,不同坡度的堆积体斜坡在位移和力学变化上具有相似性,降雨前后坡体的位移、土压力和水压力变化经历上升-下降两个阶段,软弱夹层位移在降雨后仍然保持蠕变;坡角越平缓的坡体后缘位移量大于坡体较陡的斜坡,而坡体前缘则反之;坡角为平缓的坡体后缘先开始形成拉裂缝,变形破坏具有渐进性、推动式的特点;而坡度越陡的坡体前缘率先破坏,变形具有突变性、牵引式特点,为滑坡防治提供了新的试验方法和手段。     

基于UDEC的高位滑坡运动参数影响因素

滑距和滑速这类运动参数历来是评价高位滑坡致灾范围和致灾强度的关键性指标。斜坡坡形特征、坡面物理力学性质等是这些指标的影响因素。通过对17个典型高位滑坡资料的收集与分析,资料显示高位滑坡多具有上陡下缓的坡形特征(折线形坡),将反映高位滑坡剪出口下方坡形特征的陡坡、缓坡的坡度与反映坡面性质特征的内聚力与内摩擦角作为运动参数的影响因素进行研究,根据资料并结合经验确定了各影响因素的变化范围,按照正交试验原理设计UDEC数值模拟试验,利用极差和方差分析研究各因素对高位滑坡滑距、滑速的影响性。结果表明:极差结果显示影响滑距的主次顺序为缓坡度陡坡度内聚力=内摩擦角,影响滑速的主次顺序为陡坡度缓坡度内聚力内摩擦角;方差结果显示缓坡度、陡坡度为影响滑距的高度显著因素,陡坡度为影响滑速的显著因素,其余均为不显著因素;滑坡的运动参数受场区地形条件的影响显著,因此,在进行高位滑坡致灾范围与强度评价时,应主要考虑剪出口下方的坡形。     

降雨时粘性土边坡的离心模型试验

为研究降雨引起的粘性土边坡变形破坏,进行了边坡的降雨离心模型试验。试验中利用自主研制的离心场降雨模拟设备,用图像采集和相关分析方法,观测了降雨过程中土坡的破坏形态和位移场变化过程。结果表明:降雨对边坡稳定性产生很大影响。降雨引起均质土坡发生浅层土体滑移破坏,雨水入渗至土坡较深的位置。降雨引起土坡位移逐渐增大,且变形区域也逐渐扩展,最终形成明显的位移集中区域。土坡中一点位移发展可分为小位移阶段、迅速增大阶段和缓慢增大阶段。     

降雨时黏性土边坡的离心模型试验

为研究降雨引起的黏性土边坡变形破坏,进行了边坡的降雨离心模型试验。试验中利用自主研制的离心场降雨模拟设备,用图像采集和相关分析方法,观测了降雨过程中土坡的破坏形态和位移场变化过程。结果表明:降雨对边坡稳定性产生很大影响。降雨引起均质土坡发生浅层土体滑移破坏,雨水入渗至土坡较深的位置。降雨引起土坡位移逐渐增大,且变形区域也逐渐扩展,最终形成明显的位移集中区域。土坡中一点位移发展可分为小位移阶段、迅速增大阶段和缓慢增大阶段。     

膨胀土边坡失稳机理分析及基于完全软化强度的边坡极限平衡计算方法

通过有荷膨胀率试验、干湿循环试验和强度试验,研究裂隙发育对土体强度及坡体渗流条件的影响;基于温度场、湿度场等效理论模拟吸湿膨胀;分别采用干湿循环强度和完全软化强度计算膨胀土边坡安全系数;综合考虑边坡土层分区、土体强度参数取值、浸润线等因素,提出基于完全软化强度的膨胀土边坡滑动稳定性极限平衡分析方法,模拟膨胀土边坡浅层渐...     

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.     

降雨-蒸发作用下膨胀土边坡的非饱和渗流分析

针对非饱和膨胀土边坡问题,考虑降雨、地表水入渗、地下水径流、地表蒸发、植被蒸腾等因素的作用,运用二维非饱和渗流模型求解不同气候条件下膨胀土边坡孔压、体积含水量的变化情况,通过分析得到如下结论:①持续降雨后,坡体内吸力减小,其中坡脚处的孔压最先达到正值,其次是坡中,最后是坡顶,因此持续降雨可扩大饱和区的范围,使边坡安全度降低;②坡脚、坡中及坡顶处体积含水量的差异除与土体孔压相关外,还与土体的水分特征曲线参数相关;③降雨-蒸发的干湿循环促使膨胀土滑坡内部土体的孔压、含水量的变化,从而形成裂隙,减小强度,降低边坡的安全度.     

蒸发−降雨条件下膨胀土边坡裂隙演化模拟

为探究大气作用下膨胀土边坡裂隙的演化规律,以南阳地区膨胀土为研究对象,首先,通过室内单元试验测定南阳膨胀土的胀缩系数;其次,采用有限元法分析不同大气条件下膨胀土边坡的非饱和土渗流问题;最后,基于室内试验与有限元计算结果,采用离散元法模拟蒸发?降雨作用下膨胀土边坡裂隙的演化过程.研究结果表明:表层土体的含水率受气候影响较...     

基于UDEC的高位滑坡运动参数影响因素研究

滑距和滑速这类运动参数历来被众多学者作为评价高位滑坡致灾范围和致灾强度的关键性指标。斜坡坡形特征、坡面物理力学性质等是这些指标的影响因素,本文通过对17个典型高位滑坡资料的收集与分析,资料显示高位滑坡多具有上陡下缓的坡形特征（折线形坡）,本文将反映高位滑坡剪出口下方坡形特征的陡坡、缓坡的坡度与反映坡面性质特征的内聚力与内摩擦角作为运动参数的影响因素进行研究,根据资料并结合经验确定了各影响因素的变化范围,按照正交试验原理设计UDEC数值模拟试验,利用极差和方差分析研究各因素对高位滑坡滑距、滑速的影响性。结果表明：极差结果显示影响滑距的主次顺序为缓坡度>陡坡度>>内聚力=内摩擦角,影响滑速的主次顺序为陡坡度>>缓坡度>内聚力>内摩擦角;方差结果显示缓坡度、陡坡度为影响滑距的高度显著因素,陡坡度为影响滑速的显著因素,其余均为不显著因素;滑坡的运动参数受场区地形条件的影响显著,因此,在进行高位滑坡致灾范围与强度评价时,应主要考虑剪出口下方的坡形。     

降雨影响下非饱和土坡稳定性分析

非饱和土与饱和土最主要的区别在于土中存在基质吸力。非饱和土中的基质吸力很容易受外界环境变化的影响,其中影响最大的是含水量的变化。而降雨可使土坡中的含水量增大,就有可能使土坡内的基质吸力减小甚至消失,这对边坡的稳定性极为不利,降雨入渗是引起非饱和土坡失稳的主要因素。     

植被固坡的力学初探与数值模拟

植被固坡是利用植被涵水固土的原理来进行边坡加固及坡面防护,同时美化生态环境的一种新型护坡技术。着重分析草本植物根系土体加筋作用与边坡稳定性的关系,采用理论方法与有限元数值模拟对植被固坡进行分析,将表层滑动、整体滑动及降雨入渗等情况下的植被边坡与相应的裸露边坡对比,分析两者之间稳定系数差距产生的原因及影响因素,总结植被固坡效果和规律。为植被在边坡稳定、水土保持和生态修复等方面的工程应用提供理论指导。     

降雨诱发浅层滑坡影响因素的解析分析

采用笔者提出的无限长斜坡降雨入渗解析解结合非饱和土抗剪强度理论,提出了一个用于降雨诱发浅层滑坡安全系数计算的解析表达式,并对浅层滑坡的多种影响因素进行解析分析.结果表明:基质吸力减小直至消失是降雨诱发浅层滑坡的主要途径.减饱和系数、前期降雨强度、边坡坡度、土体储水能力是影响边坡浅层稳定性的重要因素,而后期降雨强度只有在降雨强度较大时才会对边坡浅层稳定性有明显影响,饱和渗透系数只有在接近降雨强度时,对边坡浅层稳定性的影响才较大.     

降雨对非饱和土边坡稳定性的影响

随着社会经济的发展,工程建设中的边坡工程逐渐增多,与此同时,边坡失稳问题也已成为工程建设中的一种灾害。由于近地表浅层土多为非饱和土,气候变化对其力学性状有很大的影响。在诸多边坡稳定影响因素中,降雨是最为突出的外部因素,特别是对于非饱和土边坡影响很大。本文从多角度探讨了降雨诱发边坡失稳的破坏机理,归纳总结了目前国内外考虑降雨入渗影响的土坡稳定性分析方法,并展望了今后边坡稳定性分析的发展趋势。     

膨胀土路堑滑坡特征及其治理措施研究

膨胀土天然含水量高,塑性指数大,土体节理裂隙发育,内含大量不规则软弱结构面,降雨后易吸水饱和,抗剪强度大幅降低,导致路堑开挖产生滑坡。膨胀土滑坡呈现出浅层性、平缓性、牵引性、季节性、多次滑动性和成群分布的特征,且滑坡的发生与边坡高度和坡度并无明显关系。膨胀土工程性质特殊和施工不规范是膨胀土滑坡发生的基本原因,实践证明采用包裹式土工格栅加筋挡墙治理膨胀土路堑滑坡效果显著。     

饱和导水率异质性对黄土高原浅层滑坡的影响

黄土高原的大规模退耕还林极大改变了浅层土壤物理性质，在减水减蚀的同时，也影响了山坡-河谷坡体稳定性的水文过程。为阐明黄土高原植被恢复背景下土壤饱和导水率纵向异质性对降雨诱发型浅层滑坡的影响，该文采用耦合综合水文模型(integrated hydrology model, InHM)和无限边坡稳定分析(infinite slope stability analysis, ISA)模型的方法，探讨黄土高原植被恢复背景下，土壤饱和导水率纵向异质性对降雨引发的浅层滑坡的影响。通过分析不同植被恢复条件下的土壤饱和导水率纵向异质性特征，对黄土高原佘家沟小流域进行基于物理过程的数值模拟。结果表明：草地、灌木覆盖的坡体失稳风险比无植被恢复的坡体更大，且植被恢复期越长，失稳风险越大，水分累积层最先失稳，深度与土壤纵向异质性有关；林地覆盖的坡体因高饱和导水率，表层土壤失稳持续时间较短，稳定性恢复较快，较草地和灌木覆盖的坡体更稳定；由连续暴雨和入渗造成的前期高含水率可显著增大坡体失稳的风险，而林地会放大这种影响，增加入渗深度并增大下一次降雨引发滑坡的风险；饱和导水率层间纵向异质性越大，越有利于层间水分积累，...     

考虑降水渗流对边坡稳定性影响分析

文章对降雨条件下的土坡渗流及稳定性进行分析研究。计算出了不同降雨强度、降雨持续时间等降雨类型对土坡渗流及稳定的不同影响,得出了强降雨特别是强暴雨对边坡稳定影响较大。分析结果表明,边坡体内水位下降引起的渗透水压是边坡坡体变形和边坡稳定性的重要影响因素。