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”.     

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.     

水动力型滑坡堆积体渗流稳定性数值分析

汛期强降雨对水动力型滑坡堆积体渗流稳定性有着重要影响.本文结合三板溪水电站库区东岭信滑坡堆积体工程,揭示了正常蓄水位条件下降雨入渗对深厚滑坡堆积体孔隙水压力变化的影响机理,开展了不同工况下滑坡堆积体渗流稳定性数值分析.数值计算结果表明,滑坡堆积体前缘局部稳定性主要受库水位和降雨入渗联合作用;滑坡堆积体中后部稳定性主要受降雨入渗影响,受库水位影响不明显,因此,汛期强降雨是影响深厚滑坡堆积体整体稳定性的关键因素,设置排水洞可有效提高东岭信滑坡堆积体整体稳定性.研究结果可为类似水动力型堆积体滑坡灾害治理与防范提供参考.     

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。     

降雨渗流对堆积型滑坡稳定性影响的数值模拟 －以贵州大榕滑坡为例

降雨是堆积型滑坡失稳破坏的主要诱因之一,滑坡的失稳和破坏与雨水渗流紧密相关。选取贵州省岑巩县大榕滑坡为研究对象,大榕滑坡为典型的古滑坡堆积区失稳,通过详细分析该堆积型滑坡形态特征、地层岩性、物质结构及变形特征,根据工程水文地质条件建立数值计算模型,利用饱和-非饱和渗流有限元模拟降雨入渗时滑坡堆积体的瞬态渗流场,将计算得到的瞬态孔隙水压力和基质吸力对非饱和土抗剪强度的影响用于滑坡极限平衡分析,根据渗流场和应力场数值耦合分析不同降雨雨型、强度、历时对滑坡稳定性的影响。研究表明:降雨是滑坡持续变形并失稳的诱发原因,与降雨类型相比降雨强度对滑坡稳定性影响较大;滑坡稳定性在降雨结束后延滞一段时间达到最小,此时对滑坡的稳定性最不利,随后稳定性逐渐上升。     

降雨对公路边坡稳定性影响的有限元分析

从作用机理来看,基于降雨引发的边坡失稳灾害是一个相当复杂的过程,特别是严重影响边坡稳定性的两大因素。降雨强度与降雨历时,针对江苏盐通高速公路的黏土边坡的工程特性和降雨特点提出了四种不同的计算方案。基于有限元方法对四大方案的抗滑系数进行计算,并进行了分析评价,认为连续阴雨天(其特点为降雨强度小、但降雨时间长)相对于暴雨(其特点为降雨强度大、降雨时间短)对黏土边坡稳定性的影响更大,更具有危害性,容易形成灾害。研究能够为今后的黏土边坡的滑坡、塌方以及高速公路边坡稳定性计算具有一定的指导意义。     

降雨型滑坡安全预警模型研究进展

极端天气条件下,滑坡灾害发生频次更高、影响范围更广、社会影响更大。监测预警是减缓地质灾害风险有效措施之一。降雨是影响边坡稳定性的重要因素,降雨型滑坡安全预警系统的研究方面取得了不少成果。对适用于不同岩土类型的滑坡安全预警模型进行分类总结,对未来的研究工作具有一定的指导作用。对研究成果进行归纳分析发现:滑坡安全预警模型逐渐转向对特殊岩土类型边坡的研究;比例尺较大的县乡级的区域降雨滑坡预警更适合我国的国情;目前降雨型滑坡模拟物理试验及数值模拟试验研究仍显不足,降雨型滑坡安全预警模型在实际预警工作中还存在误差。为提高坡体滑坡监测和安全预警效果,未来应大力开展基于卫星遥控遥测技术的滑坡监测与预警预报系统研发利用,加强对各影响边坡稳定性因素的相互作用研究。     

降雨条件下某滑坡堆积体稳定性研究

基于非饱和土力学及孔压应力耦合理论,以某库区滑坡堆积体为例,对暴雨工况下堆积体渗流及动态稳定性进行了分析,研究了坡体内流场对堆积体稳定性的时间效应.研究成果表明:由于该堆积体结构相对较松散、透水性较强,且后缘裂缝的出现为雨水入渗提供通道,使降雨沿堆积体表面裂缝入渗后,堆积体、滑带岩土体力学性质弱化,随着降雨的持续、入渗影响深度增加,坡内水的运移对滑坡体前缘产生渗透水压力,堆积体局部变形,处于临界稳定状态.通过排水前、后的堆积体稳定性分析,揭示了堆积体在暴雨条件下边坡稳定性变化趋势与滑坡机制,可为类似堆积体稳定性的预测与治理提供参考.     

黄土边坡降雨入渗规律试验

为研究降雨对边坡稳定性的影响,利用人工模拟降雨装置和路堤土工模型,进行了不同初始含水量和不同降雨条件下黄土路堤边坡湿润锋和入渗率的试验,探索了黄土路堤降雨入渗过程,分析了黄土路堤边坡稳定性对降雨历时和降雨强度的敏感程度及入渗变化规律.结果表明:雨水入渗路堤土呈先快后慢的趋势,湿润锋从规则向不规则逐渐转化;入渗率与边坡初始含水量、路基压实度和降雨历时成反比关系,与降雨强度基本无关.     

坡度及坡长对膨胀土边坡径渗流影响规律研究

在降雨条件的诱发下,膨胀土边坡常发生浅层滑坡,传统方法大多将其处理成缓坡,且认为边坡越缓越稳,但膨胀土坡却具有缓坡滑动的特性。膨胀土边坡表层含水量的变化可影响边坡浅层稳定性,而坡度和坡长等又是影响受雨后边坡表层含水量的重要因素。采用现场试验及数值模拟的方法,研究坡度及坡长对膨胀土边坡表层含水量影响规律。现场试验结果显示:膨胀土边坡坡度越陡,坡长越短,承雨面积越小时,降雨以地表径流为主,渗流为辅。通过数值模拟研究发现坡度越陡,坡长越短,越有利于边坡排水,膨胀土陡坡表层含水量可保持相对稳定的状态,由于膨胀土具低渗透性,可防止雨水进入膨胀土坡体内部而产生不利影响。研究成果表明坡度及坡长对膨胀土边坡表层含水量的影响至关重要,为解释稳定的膨胀土植绿陡坡提供佐证。     

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.     

前期降雨作用下边坡滑坡模型试验

为研究前期降雨对边坡稳定性的影响,基于云南省龙江水电站近坝库岸边坡滑坡区实测降雨资料,通过自行研制模型试验装置,进行前期降雨作用下室内边坡滑坡模型试验,分析前期降雨作用下的边坡滑坡特性。研究表明:前期降雨作用是引起边坡滑坡的主要因素,由于前期降雨作用下雨水在边坡坡面进行了充分入渗,导致边坡土体强度减小,引起非饱和土中基质吸力丧失或减小,再次降雨极易引起边坡滑坡;前期降雨作用引起边坡滑坡类型为浅层牵引式滑坡。     

饱和度变化对非饱和粉质粘土抗剪强度的影响

边坡工程中的土体多为非饱和土,其抗剪强度的研究对于分析边坡稳定性十分关键.但在实际工程中,由于非饱和土的饱和度多没有规律,且孔隙比与含水量又各不相同,因此为了找出非饱和土抗剪强度指标受饱和度影响的变化规律,本研究采用制备重塑土样的试验方法进行三轴和直剪试验,旨在找出相同孔隙比和不同饱和度条件下重塑土样在不同制样方法和不同剪切试验下的抗剪强度指标的变化规律.试验表明:非饱和土在不同的制样方法和实验条件下,其抗剪强度指标的变化规律差别较大,因此在工程实际运用过程中,在分析边坡稳定性时应查明边坡非饱和土体的形成原因,要对应分析其饱和度对土体抗剪强度的影响,这对工程实际中的边坡稳定性分析具有重要的指导意义.     

降雨工况某弃方边坡稳定性及滑动影响范围分析

针对某工程实例,在降雨以及坡体随意堆弃工况下对弃方边坡的稳定性进行概念分析,利用FLAC3D有限差分软件对该边坡稳定性以及边坡破坏滑动过程进行数值模拟,并利用能量守恒法计算出该边坡滑动影响范围.结果表明:弃方堆积体边坡在天然状态下处于临界稳定状态,在暴雨或连阴雨状态下处于不稳定状态,将会发生滑塌;北侧弃方堆积体最大滑程为15.0 m,这将会威胁北侧弃方堆积体边坡坡脚桥墩安全.建议所有实际工程都应分析随意堆弃边坡的稳定性.     

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.     

深海能源土含气储层边坡稳定性研究

深海能源土开采不当往往会造成含水合物储层的强度劣化,诱发海床失稳问题。为探究深海能源土开采对含气储层边坡稳定性的影响,以深海能源土采挖回填装置的开采工况为实际工程背景,针对3种工况下能源土采挖回填诱发的海底滑坡现象,基于有限元强度折减法建立数值模型,分析不同黏土含量、含气量及回填加固等因素引起的水合物含气储层稳定性问题,得到相应安全系数。研究结果表明：黏土含量越高,海底沉积物边坡的安全系数越低,边坡稳定性越差;含气量对深海能源土含气储层的边坡稳定性呈非线性影响,安全系数随含气量的增加呈先上升后下降的趋势;采用胶结性材料进行回填加固处理可提高海底边坡安全系数,边坡稳定性增强。     

高速公路边坡水土流失机理与养护管理研究

对重庆市梁忠高速公路填方路基边坡土壤开展室内模拟降雨试验,分析不同降雨强度和坡度条件下坡面产流和产沙的规律;结果表明:在0. 6 mm/min、0. 9 mm/min、1. 2 mm/min降雨强度条件下,起始产流时间随坡度呈减小趋势,当土体坡度一定时,起始产流时间不断减小,地表径流强度随着降雨强度的增大而增大;当降雨强度一定时,土体的起始产流时间随土体坡度增大逐渐减小,从而反映出地表径流强度不断增大;降雨强度对土壤侵蚀的临界坡度有一定影响,但两者具体变化关系需进一步研究。另外,通过高速公路边坡水土流失机理进行了研究,展开了高速公路边坡水土流失主要诱因分析,提出了科学的高边坡的养护管理措施。     

库岸堆积体斜坡降雨过程稳定性研究

在对降雨入渗及其引发边坡失稳机制的研究基础上,基于饱和非饱和渗流数学模型,运用延伸的摩尔库伦强度理论,对某库岸堆积体斜坡进行了降雨过程的饱和非饱和渗流场计算和稳定分析.表明降雨是导致库岸堆积体滑坡的主要外动力因素之一,并得出了在采用实际可能降雨特征时,库岸堆积体的最小安全系数发生在雨后一定时间内的结论,这与实际工程情况相吻合,可更合理的解释因降雨引发的库岸堆积体滑坡问题.     

暴雨及久雨作用下东岭信滑坡堆积体的渗流特性及稳定性分析

暴雨和久雨是影响滑坡稳定性的重要因素.选取东岭信滑坡堆积体典型剖面,研究其在降雨条件下的稳定性演化机制.基于非饱和渗流基本理论研究了相同雨量、不同雨型下堆积体的渗流特性,并基于渗流场计算结果采用极限平衡法计算了安全系数.根据计算结果,从降雨过程中和降雨后两个角度分析了堆积体内部渗流场与稳定性对不同降雨条件的响应规律.结果表明,暴雨较久雨对堆积体渗流场的影响更大,并表现出强烈滞后性;而久雨较暴雨对堆积体稳定性影响更大,且表现出较弱滞后性;暴雨易在降雨结束后造成滑坡,而久雨更有可能在降雨过程中造成滑坡.     

考虑二维降雨入渗的非饱和土边坡稳定性分析

以非饱和土边坡体积含水率为控制变量,基于非饱和土水分运移基本方程建立了二维降雨入渗计算模型,并编制了计算程序.充分考虑降雨中的水平和垂直入渗及降雨过程中土体入渗能力的变化,建立了可考虑体积含水率变化的非饱和土边坡稳定性分析模型,实现了边坡稳定性的实时分析,并可搜索最危险滑裂面.通过具体工程案例的分析可知,边坡中的体积含水率与边坡的稳定性有密切的关系,其中边坡初始含水率影响最大,而降雨强度则较小.降雨对浅层边坡稳定性影响较大,随着降雨时间的增加,含水率由浅到深逐渐减小,而最危险滑裂面则逐渐向浅层移动.