地基液化对边坡稳定影响的动力固结耦合分析

针对饱和砂土地基上边坡的动力离心模型试验,应用固液耦合动力有限元方法研究了可液化地基上边坡的地震响应,重点分析了地基发生的液化对边坡加速度、变形和稳定的影响规律。结果表明,在坡前水平地基内孔压增长较小,边坡下部地基内孔压增长较大;饱和地基液化导致坡脚和坡顶位移较大;饱和地基和坡脚液化导致的边坡大变形对边坡稳定性有较大影响,液化是导致边坡失稳的主要原因。     

基于CDEM的果园乡北侧边坡稳定性分析

由河流下切黄土形成的河谷边坡广泛分布于甘肃省境内,此类黄土边坡在风化作用或人为因素的影响下极易失稳,造成重大的人员与经济损失,因此如何判断此类边坡的稳定性成为学者们所面临的主要问题。本文结合野外踏勘与室内试验,通过中科院的CDEM模拟软件建立相应边坡的模型,计算滑体内部的应力应变分布情况。结果表明,黄土-砾岩-泥岩型边坡中,下部泥岩经风化剥蚀脱落后,在较坚硬的砾岩层下形成空腔,上部黄土与砾岩自重会在空腔根部产生巨大的拉应力。当应力超过砾岩层抗拉强度后,边坡随即失稳。     

陕北黄土边坡稳定性分析

随着国民经济的发展及西部大开发的推进,越来越多的工程项目在黄土地区进行,黄土边坡经常会遇到崩塌、滑坡等失稳破坏问题,影响工程施工的顺利进行或道路的正常使用。本文以陕北地区非饱和黄土为研究对象,对陕北黄土含水量与湿陷性和抗剪强度关系进行试验研究,并理论分析了含水量对边坡稳定性的影响理论分析,得出水是引起陕北地区黄土边坡失稳破坏的主要原因。这对陕北黄土边坡稳定性的研究具有一定的指导意义。     

复杂工况土质边坡的失稳破坏特征

库岸边坡的失稳和破坏往往会造成严重的人员伤亡与巨大的经济损失。造成边坡失稳和破坏的因素多种多样。开展了不同含砂率的均质饱和土质边坡在水位升降、水下冲刷、震动及不同水流流速下边坡的失稳与破坏室内模型试验。试验结果表明：在水位升降与水下冲刷条件下,均质下蜀土饱和土质边坡稳定性最好,土质边坡含砂率越高,边坡抵抗水位升降与水下冲刷的能力越弱,边坡越易失稳滑塌破坏;在震动作用下,饱和边坡土体内孔压快速上升,有效应力快速减小,边坡更易失稳崩塌破坏。水流潜蚀导致边坡土体细小颗粒更易流失,水流潜蚀作用使边坡坡脚部位形成凹陷空洞,使坡体上部失去支撑而导致边坡崩塌失稳破坏,且水流速度越快,边坡越易破坏。     

强震触发石碑塬滑坡黄土动力特性

1920年海原地震触发了宁夏固原石碑塬大型黄土滑坡,黄土液化是滑坡产生的主要原因之一。通过对石碑源滑坡黄土动三轴试验研究,探讨了强震作用下石碑塬滑坡黄土的动力特性,并依据试验成果,从液化的地震强度条件、地层特性、水文地质条件等方面论述了石碑塬滑坡的形成机制。结果表明:相同围压下滑移区外饱和黄土的初始动弹性模量和达到相同动应变所需的动应力远远大于滑坡后壁和滑移区饱和带黄土,说明在同一地震动作用下滑移区外黄土较不易发生破坏。同时,对黄土的液化判定也表明滑移区外黄土不液化,滑坡后壁和滑移区饱和带黄土可能液化,并且液化的同时抗剪强度衰弱。石碑塬滑坡处于饱和状态的砂质黄土层在强烈的地震荷载作用下,孔隙水压力累积增长并伴随着残余变形的不断增大,最终饱和砂质黄土发生液化流滑;液化的同时,抗剪强度降低,结构遭到破坏。     

基于降雨入渗试验的黄土边坡稳定性研究

降雨入渗是黄土地区边坡失稳破坏的最主要诱发因素,选取陕西关中地区典型黄土边坡为研究对象进行人工降雨试验,分析了黄土边坡降雨入渗规律及边坡破坏机理,并采用有限元软件对降雨入渗作用下孔隙水压力、最大剪应力以及稳定性进行了数值模拟.试验结果表明,边坡土体的渗透系数与孔隙水压力呈指数函数关系,边坡土体的含水率与孔隙水压力呈移动平均函数关系,坡体垂直入渗深度比水平入渗深度要高,且入渗速率也存在差异.同时,边坡稳定性数值分析表明,随着降雨历时增长,坡体安全系数逐渐降低直至发生失稳.     

吕梁地区不同地层结构黄土边坡坡脚开挖效应

黄土高原地区崩滑流地质灾害较为严重,与人类工程活动如灌溉和开挖等相关,尤其是坡脚开挖最容易导致坡体失稳形成滑坡崩塌地质灾害。在吕梁地区崩滑灾害野外调查的基础上,将该地区黄土边坡按地层结构概化为四种类型即单一黄土型(Q_3)、黄土-古土壤型(Q_2-S)、黄土-古土壤互层型(Q_3-S-Q_2)和黄土-古土壤-红黏土型(Q_3-S-Q_2-N_2),基于FLAC~(3D)有限差分软件,模拟分析了不同地层结构类型黄土边坡坡脚开挖效应。分析结果表明:四种不同地层结构类型黄土边坡在开挖进尺L≤20 m时,开挖角度对边坡稳定系数的影响不大;开挖进尺L≥30 m时,边坡稳定系数随开挖角度的增大显著降低,且在开挖进尺大、开挖角度较陡时边坡浅层产生贯通的最大剪应变增量带形成浅层滑坡,其中具有多层古土壤结构(Ⅲ型)的黄土边坡稳定性最好;开挖角度较缓时边坡位移以竖向回弹为主,开挖角度较陡时边坡水平与竖向位移均较大;坡型坡高相同的条件下,坡脚开挖导致不同地层结构类型的边坡变形破坏的破坏面形态基本一致,滑体厚度存在一定差异但区别不大。研究结果对黄土地区边坡科学合理开挖和灾害防治具有一定的指导意义。     

饱和砂土地基上边坡地震动力离心模型试验研究

地震液化导致地基土体强度丧失往往对土工建筑物安全造成严重威胁.为借助动力离心模型试验研究地震液化对边坡稳定性的影响,该文采用粘度50cs的硅油作为孔隙流体,通过二步抽真空法制作具有饱和地基的边坡模型,利用不规则任意波作为地震输入进行动力离心模型试验,研究了饱和地基边坡的动力响应、动孔压变化以及坡底液化和滑坡等规律.试验表明:地震中超静孔压有明显增长,地震结束后超静孔压逐渐消散;边坡不同位置超静孔压比明显不同;饱和地基部分液化导致边坡刚度减小和土体阻尼增大从而使边坡土体的加速度明显减小.     

基于失稳模量理论的降雨条件下非饱和边坡流滑 与滑移失稳机理研究

基于经典塑性理论,利用失稳模量（HIN）的概念建立了非饱和土的渗流稳定性准则;针对非饱和土边坡常出现的失稳形式（即有限滑移失稳和快速流动失稳）,通过引入考虑基质吸力依赖性的弹塑性本构模型,给出了识别边坡不同失稳模式的HIN表达式;对于具有潜在液化能力的松散火山灰土给出了理论模型参数的标定方式;在此基础上,预测了火山灰土边坡出现的失稳模式以及相应的失稳含水率,通过与室内水槽试验结果对比验证了理论模型的正确性和合理性,结果显示,结合无限边坡模型与失稳模量理论可进一步推导出不同失稳模式下的边坡安全系数表达式,二者互为验证;最后,通过参数分析研究了各模型参数对边坡在不同边界条件下失稳模式的影响. 研究结果可进一步明晰降雨条件下非饱和土边坡出现不同失稳模式的内在机理,以便为渗流边坡稳定性的评估与设计提供相应的指导.     

浅谈黄土地区路堑边坡防护处治技术

近年来,全国的高速公路建设发展迅速,为了响应国家节约工程建设用地号召,也为了降低征地拆迁难度,高速公路从设计上就重点考虑了充分利用山区路段。在地形、地质复杂的山区修建高速公路,路堑工程在所难免。多年来,黄土地区路堑工程的边坡失稳问题一直是公路建设者们关注的重点和难点。路堑开挖,边坡坡度的选择不合理、边坡防护形式的设计、施工不当、路堑顶部排水问题解决不好等均会造成路堑边坡失稳。而一旦出现边坡失稳,势必会造成人的生命安全、财产安全及通车运行的中断。本文就结合宁夏南部山区已通车运行的多条高速公路施工心得及通车运行后对路堑边坡稳定性调查结果阐述黄土地区路堑边坡防护处治技术。     

饱和砂土地基地震液化深度的试验研究

为探究地下工程场地深层饱和砂土的抗液化强度特征和液化深度,通过动三轴液化试验,选取汉口某轨道交通工程场地埋深超过20 m的饱和砂土为研究对象,分析了深层饱和砂土试样液化特性,获取了试样抗液化强度曲线。分别利用动三轴液化试验和标贯试验击数为指标的液化判别方法,比较分析了深层饱和砂土的地震液化可能性。结果显示本地区饱和砂土地基液化深度在地震烈度Ⅶ度、Ⅷ度时超过20 m。研究成果可为本地区工程实践抗液化处理深度提供参考。     

震后击实黄土和原状黄土的液化试验研究

在饱和黄土动三轴试验的基础上,结合黄土微观结构特征研究和粒度组成分析,讨论了等效循环荷载作用下震后击实黄土和原状黄土的孔压比一应变关系,并从微观结构特征参数和粒度组成方面阐述了黄土孔压发展规律差异的原因．试验结果表明：击实黄土在液化过程中孔压发展较原状黄土慢,主要原因在于原状黄土大中孔隙较击实黄土含量多;震后黄土的粘粒含量较震前均有一定程度的增加,粉粒相应减少,砂粒变化较小,液化应力比随着粘粒含量的增加而增大,抗液化能力降低．     

黄土状土和火山灰粘性土的动剪强度研究

实际地震危害表明,不仅饱和的细砂、粉砂地基会产生液化,而且饱和的粉土、粉质土地基也会产生液化．文中通过对我国西北地区特殊土———黄土状土和日本的特殊土———火山灰粘性土（广泛分布于日本关东地区,且大量用于道路填土工程）进行了一系列动力三轴试验,研究了它们在动荷作用下的动力特性,孔隙水压力的变化以及动、静强度的比较,测定并分析了不同的固结比对破坏时土的动剪强度和动孔隙水压力的影响,得出了黄土状土的动剪强度随相对密度变化的关系及火山灰粘性土的动剪强度随固结比变化的关系式．     

黄土反压饱和法及其在动强度试验中的应用研究

在黄土动参数研究中,黄土的饱和度是极其重要的影响因素之一.黄土具有结构性和湿陷性,不容易达到较高饱和度,并且饱和时间不宜过久.饱和黄土动三轴试验中,黄土的饱和度及饱和时间会对实验结果产生重要影响.以美国MTS 810土动三轴试验机为实验平台,进行黄土反压饱和法实验.探究黄土饱和过程中孔隙水压力与孔隙水压力系数B值、B值与饱和度之间的关系.研究表明:运用反压饱和法,可以在2~3 h内使原状黄土达到极高的饱和度;试样饱和度达到80%~100%时,饱和度与孔压系数B值呈指数函数关系,B值达到0.85可以认为试样达到完全饱和;饱和度与抗剪强度之间存在线性关系,与达到破坏时的轴向应力峰值存在线性关系.     

饱和砂土爆炸液化模型研究

运用有效应力原理,建立了用于描述三相饱和砂土爆炸动力分析的实用模型,模型既可用于非和砂土（与外界连通的气体,水和土颗粒）,完全饱和砂土（水和土颗粒）和三相饱和砂土（含有少量封闭气体,水和土颗粒）的爆炸效应及其后效应如液化问题研究,也可用于地震荷载及其它动荷载问题的研究。     

按土强度参数确定弱化砂土层水平极限抗力的探讨

利用施加反压的方法模拟具有残余孔压的弱化饱和砂土层,针对相对密度为30％和40％的弱化饱和砂土层,进行了单桩水平承载力模型试验,研究了不同弱化状态饱和砂土层的水平极限抗力．结果表明,随饱和砂土层中残余孔压的增加,其水平极限抗力逐渐降低;土层液化后,其水平极限抗力降低约90％,这与已有的振动台及动力离心模型试验结果基本一致．按Reese建议的破坏模式,针对土层表面作用上覆压力的备件,推导了依据土强度参数确定土层水平极限抗力的理论关系式;据此确定了弱化饱和砂土层的水平极限抗力,并与模型试验结果进行了比较．结果表明：饱和砂土层液化前,其理论水平极限抗力与模型试验结果基本吻合;饱和砂土层液化后,其理论水平极限抗力小于模型试验结果．这说明饱和砂土液化前土层的破坏遵循Reese建议的破坏模式．     

厚黄土层矿区采动失水引起的地表沉降计算方法

西部厚黄土层覆盖矿区的采煤沉陷具有特殊性处于地下水位以下的饱和黄土层在开采沉陷过程中产生失水固结变形,将引起地表发生明显的附加沉降以渭北黄土覆盖矿区条件为模型,根据地下水位下降曲面特征分析了采动饱和黄土层失水固结的土力学机理,提出了采动黄土层压缩量的计算方法利用随机介质理论建立了采动黄土层失水固结引起的地表附加沉陷变形的计算模型实例计算表明,开采沉陷区黄土层的失水固结导致地表发生较大的沉陷,这种附加变形增大了地表变形程度和移动影响范围,对地面建筑物的保护造成不利影响     

铜川烈-柴公路收费站滑坡机理研究

目的以铜川烈-柴公路收费站滑坡为例，研究黄土滑坡机理，为黄土滑坡预报和工程治理奠定基础。方法通过现场勘察及室内试验，对黄土滑坡的形成机理及运动学机理进行了深入地研究，分析了地下水对黄土滑坡形成的影响。结果在考虑孔隙水压力情况下，分别统计出了孔压系数与饱和度及孔隙比之间的关系，并对滑坡的滑距、滑速进行了计算分析。结论本滑坡符合黄土蠕滑动液化机理模型及滑坡运动学机理模型，提出的滑坡运动轨迹方程、滑体质心速度曲线方程、滑距公式在实际工程中具有应用价值。     

磐安结构性黄土的构度及动强度衰减特性

 以磐安黄土为样本,基于无侧限单轴抗压试验得到的磐安黄土构度指标,分析了原状黄土与重塑黄土的结构性差异;通过动三轴试验,对原状黄土、重塑黄土在天然含水率、饱和含水率条件下的动强度衰减特性进行了对比研究。结果表明,天然含水率的原状黄土及重塑黄土均具有较强的结构性,原状黄土的结构性更强,其动强度明显高于重塑黄土的动强度;虽然饱和过程使得原状黄土的动强度大大降低,但饱和原状黄土的动强度仍高于饱和重塑黄土的动强度,且饱和原状黄土的动孔压增长趋势明显慢于饱和重塑黄土;具有较强结构性的黄土,其动强度曲线不会出现归一化。     

黄土微观结构研究的回顾和探讨

总结了黄土微观结构研究成果，即黄土的微观结构与其震陷性、湿陷性液化有紧密的联系，指出黄土微观结构约定量化是黄土工程性质的研究方向。