土质边坡抗滑桩机理分析

根据土体中抗滑桩的受力特性，利用Winkler模型和欧拉--伯努利理论，推导出了对抗滑桩的挠度表达式，并整理成“三次曲线”函数式．根据理论分析结合位于山东省泰安市境内的205国道高峪铺公铁立交桥边坡加固工程，利用计算机数值模拟技术，对稳定状态下抗滑桩整个桩体的轴向力和横向位移的变化情况进行了讨论，对桩体不同位置单元的抗滑力矩和承受的剪应力随时间的变化规律进行了模拟研究．     

开挖及降雨作用下土质边坡变形 破坏机理

本文基于现场变形调查和数值模拟分析,研究了华安县大坑村滑坡在人工开挖以及降雨条件下的变形特征,计算了不同开挖时步以及不同工况下的边坡稳定性系数,并探讨了该滑坡的变形破坏机理.结果表明:开挖过程中,边坡前缘抗滑阻力减小,前缘部位最先产生变形,牵引中后缘坡体表面产生张拉裂缝,降雨期间雨水沿裂缝渗入坡体,岩土体容重增加,岩土体抗剪强度降低,最终诱发深层滑移破坏.分析表明,人工开挖及降雨入渗是大坑村土质边坡产生深层滑移破坏的主要影响因素.深层滑移破坏后,边坡岩土体结构松散,在暴雨作用下,再次诱发滑坡前缘浅表层松散体产生圆弧面滑移破坏.     

地震作用下层状岩质边坡动力响应

层状岩质边坡是川藏铁路沿线区域常见的地质体,边坡的地震稳定性对工程建设具有重要的影响.采用有限差分法软件FLAC3D建立顺层边坡及反倾边坡的数值模型,通过对比分析两种典型层状边坡的动力加速度响应,研究地震作用下层状边坡的动力响应特征及变形机理.研究结果表明:软弱夹层对层状边坡的波传播特征具有影响,使地震波在坡内传播过程中出现局部的放大效应;高程及软弱夹层对层状边坡的动力响应具有放大效应,相同高程条件下坡表的放大效应大于坡内;与反倾边坡相比,顺层边坡的放大效应随高程增加表现出强烈的非线性增加趋势;层状边坡的动力放大效应随地震动幅值的增加而增加,水平地震力作用下层状边坡的动力放大效应大于垂直地震力作用下层状边坡的动力放大效应;软弱夹层对层状边坡的动力变形特征具有控制性作用,最上层软弱夹层为潜在滑移面.     

循环荷载作用下土质边坡动力响应分析

为研究土质边坡对循环荷载作用的动态响应规律,通过有限元对不同工况下土质边坡的振动响应进行模拟。结果表明,当循环荷载位置及加载频率一定时,边坡各测点竖向加速度、位移和速度响应峰值随循环荷载振幅增大而增大,且加速度和速度大致呈线性关系;各测点响应峰值随边坡高程变化而变化,测点离振源越近,动力响应越剧烈,响应增幅越大;当循环荷载位置及振幅一定时,边坡在1.5~2.5 Hz频段出现强响应,产生对其不利的共振现象;当循环荷载振幅及频率一定时,边坡的响应峰值随着荷载位置距坡肩距离(L)减小而增加,当L超过10 m后边坡振动响应变化幅度趋于不变。研究结果对认识循环荷载对土质边坡的影响及合理评价边坡工程环境振动具有重要的工程应用价值。     

动力荷载作用下土质边坡加速度响应规律分析

应用FLAC数值模拟技术对土质边坡动力加速度响应规律进行了分析．研究发现：土体滤波与低频放大作用致使边坡加速度响应表现为垂直放大现象;波界面反射与叠加特性致使边坡加速度响应表现为临空面放大现象;PGA放大系数随坡高增加呈现“增加-衰减-增加”三段形态,其衰减现象主要由于坡脚潜在受拉剪滑带的形成所致;地震边坡潜在滑移面下部土体单元加速度响应小,而上部土体单元加速度响应大．     

缓倾角层状岩体边坡链式演化规律

砂岩-泥岩及灰岩-泥岩等软硬相间的缓倾角层状岩体边坡呈现多台阶倒梯形特征.运用地貌学方法揭示了缓倾角层状岩体边坡链式演化规律,包括危岩块从坡脚向坡顶逐渐形成、崩落演化的微观链和从边坡临空面逐渐向山体内部阶段性后退的宏观链,可分为仅有一个宏观链的简单模式和多个宏观链同时存在的复合嵌套模式.泥岩和砂岩、灰岩等软硬岩石之间的差异风化孕发了陡崖底部的岩腔,内部泥岩的应力风化加速了岩腔发育.岩腔是链式演化规律的源动力,将边坡链式演化机制分为岩腔形成机制、基座压裂破坏机制和危岩坠落机制.基于极限平衡理论建立了第一个微观链危岩体后部主控结构面顶端开裂与岩腔深度之间的量化关系.     

冰雹作用下土质边坡模型试验方法

为研究冰雹灾害对土质边坡稳定性的影响,自主设计了一套冰雹降落装置,采用自制冰球对模型边坡进行加载. 共进行了3组试验,通过高灵敏度动土压力监测系统获得土压力,拟合冲击力;通过摄影测量技术（PIV）监测冰球冲击坡面时的速度向量,计算法向和切向恢复系数,同时监测加载过程中位移变化规律;通过含水率监测系统监测坡体含水率,分析试验前后的水分迁移规律. 试验结果表明：在加载密度和加载次数较大时,冲击会使边坡产生浅层滑动,落于坡顶面的冰球重新分布形成堆积,逐渐融化,向下形成渗流;加载瞬时形成冲击荷载,可将其拟合为衰减的半正弦波形;法向恢复系数较小,切向恢复系数较大,冰球在冲击过程中倾向于沿坡面运动;含水率传感器从上到下依次响应,边坡后端融水渗流速度比前端更快,融水主要影响坡顶平台,坡顶平台中层水分迁移速度最快;静土压力与坡顶堆载和冰球融化渗流有直接联系;坡体整体变形较小,最大变形位于坡顶转角处;试验结果反映了冰雹降落对边坡稳定性影响的3个方面：冲击作用、堆载作用、渗透作用,可为冰雪极端灾害条件下的边坡安全预警提供参考和依据.     

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。     

土质临时边坡设计细部优化

土方开挖及回填,在水利工程中,尤其是线性水利工程中占工程量部分较大,在投资中占相当比例,边坡形式直接影响着土方开挖及回填的工程量,通过对边坡坡面形式的调整,可以做达既安全又节省投资的目的。     

露天矿高陡逆倾层状边坡滑移模式与稳定性

为解决露天矿高陡逆倾层状边坡的稳定性与破坏机理等极为复杂问题,采用以平庄西露天煤矿顶帮边坡为研究对象,以Mohr-Coulomb准则作为边坡失稳判据,应用有限差分软件FLAC3D对露天矿高陡逆倾层状边坡破坏模式与稳定性进行了数值模拟研究,通过分析边坡的应力分布特征、位移分布及其演化过程,确定了边坡的破坏模式与失稳演化机理的方法.研究结果表明:平庄西露天矿顶帮边坡处于稳定状态;滑坡是在拉-剪复合作用下形成的,潜在滑坡模式为以弱层A为底界面的切层-顺层滑动;弱层A附近产生的应力集中是边坡发生剪切破坏的外在因素;沿弱层发生的隆起现象可作为露天矿高陡逆倾层状边坡失稳预警的宏观判据.     

贵州喀斯特地区坡面土壤侵蚀机理研究*

贵州省喀斯特地区4种可控土壤侵蚀因子进行了探讨。研究表明,坡面土壤侵蚀随着坡度和坡长的增加而加剧,随盖度的增加而减轻;土壤侵蚀与种植因子P的关系研究表面,天然林、水保林及耕地撂荒等措施能够起到较好的坡面水土流失防治效果;而就坡耕地而言,较顺坡耕作,采取横坡耕作可有效防治水土流失。     

道路边坡不同坡位土壤藻类的动态变化

针对川中丘陵区成昆铁路的典型道路边坡,以临近茶树区和自然边坡为对照,对道路边坡不同坡位的土壤藻类动态变化及茶树区和自然边坡土壤藻类的差异性进行了研究.结果表明:道路边坡不同坡位土壤藻类含量的变化表现为坡下＞坡中＞坡上＞茶树区,自然边坡不同坡位土壤藻类含量的变化表现为坡下＞坡中＞坡上＞茶树区.道路边坡坡下、坡中、坡上的土壤藻类含量分别是茶树区土壤藻类含量的2.18倍、2.16倍、1.48倍.道路边坡不同坡位土壤藻类含量均表现为,从1月到7月不断增大,并且在7月达到最大值,从7月到10月,土壤藻类含量开始降低.土壤有机质含量表现为自然边坡＞茶树区＞道路边坡.     

坡度对三维山丘风场特性及绕流机理分析

为研究坡度对山丘地形风场特性的影响,采用基于空间平均的大涡模拟方法进行了非定常绕流数值模拟研究。首先,通过与试验结果的对比,验证了模拟方法及参数的有效性;然后,研究了15°、21.8°、30°和45°四种坡度对山丘的近地绕流平均和脉动风速场的影响,着重从时均和瞬态流场角度进行了影响机理分析;最后,分析了坡度对地形加速效应的影响,并与不同国家规范结果进行了对比。结果表明：大涡模拟方法可以较有效地模拟不同坡度山丘的平均和脉动风速特性;不同坡度山丘迎风面处的平均和脉动风速场的变化规律基本一致,差异主要在山顶和背风面处。在山顶位置,随着坡度的增加,脉动风逐渐增大,以坡度30°为界,山顶处的流向平均风速呈现先减小后增大的趋势,背风面流动分离点逐渐向下游移动,引起涡旋中心位置逐渐向下游移动且远离山丘壁面。在背风面山腰近壁区,以坡度30°为界,当坡度较低时,随着坡度增大旋涡尺度不断增大,旋涡尾迹变宽,能量逐渐集中,流向平均风速逐渐减小,脉动风速逐渐增大;坡度大于该值时变化趋势则相反。不同坡度的地形加速效应趋势基本类似,主要差异在近壁区,结合各国规范本文给出了不同坡度地形加速效应的最大值曲线。     

坡面过程意义下的武汉市典型坡面土层厚度研究

坡面系统对坡面成土过程和搬运过程有着重要影响,土层厚度在坡面上的空间分布规律能够一定程度上反映坡面过程.该文在区域线路调查的基础上,实地测制武汉市4座典型山地的8条典型坡面,布设36个采样点,并结合遥感影像,调查了其土层厚度的分布特征及坡面系统各要素,结果表明：1)各条坡面总体呈现土层厚度由坡底到坡顶递减的分布规律;2)母质岩性是坡面成土过程所形成土层厚度的主要影响因素;3)坡度和坡长是坡面搬运过程的主要影响因素.     

不同雨强和坡度条件海涂盐土边坡侵蚀细沟发育过程

采用室内人工模拟降雨试验,在不同坡度(11.3°、21.8°、35.0°)和降雨强度(85 mm/h、110 mm/h、125 mm/h)条件下,模拟海涂盐土边坡细沟发育过程。坡面侵蚀细沟发育动态采用数码摄像进行监测,通过Image-Pro Plus(IPP)6图像分析软件对图像和数据进行整理。结果表明:(a)不同坡度和降雨强度条件下,径流产生后,很快在坡面形成细沟且细沟沟网密度变化较快;细沟数量、细沟深度、细沟平均宽度和细沟密度均随降雨时间延长而增大。(b)缓坡度条件下,土壤跌坑发育慢,细沟侵蚀率低;随着坡度增大,坡面跌坑形成后水流聚集迅速,水流侵蚀冲刷力强,细沟发育快。(c)细沟发育越深,坡面细沟数量也越多;坡面侵蚀率与细沟平均深度及水流雷诺数分别在p0.05和p0.01水平上呈显著的正线性相关关系。     

周期荷载作用下土钉支护的累积效应有限元分析

针对交通荷载下土钉支护边坡的力学特征,将交通荷载简化为循环荷载,以室内模型试验为基础,基于Mohr-Coulomb准则,建立土钉支护动力稳定分析的弹塑性平面应变有限元模型,加载频率为2 Hz,加载幅值为10-30 kPa.研究结果表明:坡面位移随循环加载次数增加而增大,出现明显的累积效应,坡顶沉降出现沉降槽,累积效应不明显;土钉轴力的变化与位置有关,在动载下,靠近坡顶的轴力增加较大,但随着循环加载次数增加出现衰减效应,下部土钉轴力变化不大;室内模型试验结果与数值模拟结果存在一致性.     

基于多因素正交试验的土坡参数敏感度分析

边坡的变形破坏通常是由多种因素复合作用形成的。为了研究各种因素对土坡稳定性的影响,研究以具体的工程实例为依托,采用有限元强度折减法计算土坡稳定安全系数并将正交试验设计运用到对影响土坡稳定性的多因素敏感性分析中。用极差和趋势分析法对各因素敏感度进行量化评价,找出影响土坡稳定性的主导因数和次要因素,对工程建设中边坡防治和加固方案的选择具有一定的指导意义。