高原冻土地区公路边坡冻融稳定性及施工技术

以中国一带一路重点项目西藏自治区羊八井至大竹卡段公路改建工程为依托,研究了高原冻土地区公路边坡冻融稳定性及施工技术.采用有限元软件MIDAS-GTS NX建立边坡模型,运用强度折减法计算、分析了冻融循环前后公路边坡位移、应力及应变等力学特性的变化规律,并与施工现场检测数据进行对比分析.结果表明:边坡水平方向上的最大位移发生在坡趾位置,竖直方向上的最大位移发生在坡肩位置;经历冻融循环后,边坡水平位移、竖向位移分别增加1.91 cm和7.5 cm,且坡面破坏以竖向沉降为主;边坡水平和竖直方向上的最大应力均发生在坡底,并出现应力集中现象.结合工程特点及模拟分析结果提出减小冻土开挖深度、锥形坡面砌筑、拱式防护、仰斜式路肩墙、浸水路肩墙以及主动防护系统等防护措施,后期现场观测表明,冻融引起公路边坡失稳问题治理效果明显.将建模理论计算值和工程实测值进行比较分析,验证了本文方法的正确性.     

大规模连片式边坡治理原则及其监测技术研究

依托都匀北站南延线边坡治理工程,开展大规模连片式边坡治理原则及其监测技术研究,得到以下结论。对于大规模连片式边坡治理工程,不能按照传统单个边坡的治理方式进行防护治理,应将其中边坡进行统筹考虑。引入边坡风险预测的理念将依托工程边坡划分为重点防护区、次重点防护区和一般防护区,使得在边坡治理过程中有主有次,即可保障工程项目顺利进行。此外,依据边坡等级划分,采取了针对性的边坡治理措施和监测措施,取得了较好的效果。     

原位孔内剪切试验在路基边坡支护设计中的应用

为了对边坡的合理设计提供严密的参考依据,采用原位孔内剪切试验测试了某路基边坡填土的抗剪强度,对不同工况下的边坡支护效果开展数值模拟分析.结果表明,该路基边坡填土压实质量欠佳,呈现轻微的应变硬化特征,其内摩擦角为24°,黏聚力为12 kPa.采用桩基托梁挡墙支护后,边坡最大横向位移可以降低76.5％～84.5％,且随着桩长的增加,边坡变形逐渐减小,但减小幅度呈下降趋势;边坡全局应变水平相比支护前也有所减小,局部最大剪应变明显降低,滑弧特征被削弱.因此,可采用原位孔内剪切试验较为准确地获取边坡填土的强度参数,使得边坡支护设计更合理.     

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.     

地震作用下黏性土坡失稳破坏的颗粒流模拟

利用颗粒流程序建立了黏性土边坡模型,模拟在地震作用下黏性土坡变形破坏全过程,并对其破坏形式和机理进行了研究.结果表明,黏性土坡的变形破坏形式是渐进性破坏,由下至上、由浅入深形成一条贯通的"滑移带",破坏过程表现为:坡脚周围土体先受拉破坏和剪切破坏,逐渐引起坡顶土体受拉产生拉裂缝、土坡深层土体受剪切破坏和挤压破坏.边坡破坏主要发生在地震作用的前段时间,剪切破坏多于拉裂破坏;地震作用的后段时间主要发生土体滑移,拉裂破坏多于剪切破坏.随着坡高、坡度、地震峰值加速度的增加,黏性土边坡破坏程度更加明显,破坏范围增大.     

库区水位下降作用下非饱和土坡稳定性分析

针对库区及河道沿岸岸堤和边坡由于水力作用侵蚀和水位变动形成折线形土坡,影响边坡稳定性的问题,基于卢宁提出的非饱和有效应力理论,运用极限平衡方法,采用对数螺旋滑动面建立的平衡方程求解安全系数,开展了土坡不同几何参数和土性参数下水位变动对边坡稳定性影响的变化规律研究.通过对比非饱和与饱和土边坡安全系数计算结果,进一步揭示参数反演中不应忽略非饱和吸力作用对边坡稳定的贡献,分析水位缓降与骤降不同工况下可以得到危险水位高度,对指导工程有一定参考价值.     

多层土质边坡入渗的水流方向演变机理

为研究多层土边坡内入渗雨水方向演变规律,建立均质和多层土质边坡模型,依据VG模型的多土层边坡含水率与基质吸力的控制方程,结合饱和区成形,研究了入渗雨水方向的时空演变特征及影响因素,以及水流方向与有效应力的联系.分析表明:水平方向的基质吸力差决定了水流方向,基质吸力沿水平方向的变化率决定了水流水平方向增速;饱和区成形是垂直流产生的必要条件;降雨停止坡面浅层0~1.3m内迅速产生下坡向水流,深层下坡向水流产生滞后;渗透性差异大的土层交界面上极易产生剧烈的水平渗流;上坡向水流的产生伴随着有效应力降低.     

干湿循环下红黏土路堤边坡稳定性分析方法研究

红黏土边坡破坏面形状并非圆弧面、参数选取不合理、对雨水入渗考虑不够充分是当前红黏土边坡稳定性分析中存在的主要问题,导致传统计算方法的计算结果不太可靠。通过理论分析和数值模拟,提出了干湿循环下红黏土路堤边坡的稳定分析方法,并进行了工程算例验证。结果显示,干湿循环和红黏土边坡损坏特征有关。土体强度、水压等物理指标的下降均导致稳定性降低。建议将边坡分为三层,裂缝较多层、裂缝一般层、裂缝较少层来进行稳定性分析,各个范围层采用不同强度指标。提出了基于复合滑动面(折线-圆弧)红黏土边坡稳定性分析方法,并进行了工程算例验证,结果表明本文提出的方法是可行的。