非饱和黏土土体吸力及其对抗剪强度影响试验

非饱和土基质吸力及土-水特征曲线研究对于预测土体的渗流、强度、体变等工程特性具有重要意义。针对合肥典型非饱和黏土,采用滤纸法和温湿度计法开展不同含水率下黏土的吸力试验,同时采用4种预测模型对土-水特征曲线进行对比分析。结果表明,非饱和黏土基质吸力与总吸力均随含水率的升高而降低;当土体处于高含水率时,其吸力随含水率变化速率较低;当土体处于低含水率时,土体吸力随含水率降低迅速升高,呈指数型增长。土体渗透吸力随含水率的增加逐渐增大,达到饱和时渗透吸力基本稳定在750～850 kPa;修正模型兼有较高拟合精度和数值稳定性等特点,适用于计算非饱和黏土基质吸力。最后,结合直剪试验结果可以得出,黏土的黏聚力绝大部分由土颗粒间吸引力所产生,高含水率、低吸力状态下基质吸力对黏聚力的影响占比可达91.13%,而后基质吸力贡献值则逐渐减小直至趋向于0。     

基质吸力对非饱和土抗剪强度影响的试验研究

在非饱和土条件下产生的负孔隙水压力(基质吸力)对于预测如边坡、挡土墙、挖方工程、基础工程之类的土石结构的稳定性十分重要.为了探讨基质吸力对非饱和土抗剪强度的影响,采用非饱和土固结排水三轴剪切试验对此进行了研究.试验采用恒定的净周围压力和变化的基质吸力,以反映基质吸力的变化对抗剪强度的影响.通过对试验结果的分析可以得到如下的结论:表示基质吸力对抗剪强度的平均增加率的参数Φb为20.7°,在较小的基质吸力范围内基质吸力与抗剪强度之间存在着线性关系.     

非饱和土渗流特性对库岸边坡稳定性的影响

通过对大型有限元软件ABAQUS进行二次开发,建立库水位下降条件下库岸边坡的数值模型,并结合土水特性曲线估算公式,通过改变其中3个待定参数a,m和n,分析土体不同的非饱和渗流特性对边坡内浸润线位置及边坡安全系数的影响。研究结果表明:非饱和土相对渗透系数与基质吸力关系曲线与库岸边坡的浸润面位置和安全系数有极大的相关性;a反映非饱和土的进气值和非饱和土渗透系数的变化率,其取值越大越有利于非饱和土的渗流,有利于土坡的超孔隙水压力扩散,其对安全系数的影响可达20%以上,这一影响并不低于饱和土渗透系数对库岸边坡稳定性的影响;m反映非饱和土的剩余饱和度,但其对相对渗透系数及边坡安全系数的影响都很小;n是控制土水特性曲线拐点斜率的参数,同时也影响进气值,故其对库岸边坡的浸润面和安全系数也有较大影响。     

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.     

宝鸡地区非饱和黄土水力参数试验研究

我国黄土分布广泛,且多处于非饱和状态,土-水特征曲线和渗透系数函数是研究非饱和黄土工程地质特性的重要水力参数。利用瞬时释放和吸入法(TRIM法)对陕西省宝鸡地区非饱和黄土进行土-水特征曲线试验;并采用van Genuchten模型、FredlundXing模型和Gardner模型对试验数据进行了拟合,其中van Genuchten模型整体拟合效果最好。试验结果表明:在脱水与吸水过程中,土-水特征曲线呈现出明显的滞回效应。以测得的土-水特征曲线为基础,采用ChildsCollis-Geroge预测模型,求出了黄土在非饱和状态下的渗透函数方程。结果表明:非饱和黄土的渗透系数与体积含水率呈正相关,与基质吸力呈反比关系,且两者均可以用指数函数表示。这为本区黄土工程地质问题,如在降雨作用下的边坡稳定性评价等提供了可靠的水力参数。     

基于电阻率的非饱和盐渍土抗剪强度预测研究

非饱和土体强度研究一直是一个重难点,为了探寻电阻率与非饱和土抗剪强度之间的联系,通过滤纸法测定盐渍土的吸力结合室内电阻率测试、直剪试验,得到了非饱和盐渍土电阻率随含水率成指数减小关系,电阻率随吸力成指数增加关系;结合土水特征曲线,获得非饱和盐渍土基质吸力与电阻率之间的关系,并基于Fredlund模型提出了以电阻率为自变量的非饱和盐渍土抗剪强度数学模型,为研究非饱和土强度预测提供了理论依据.     

上海软土非饱和压缩特征

通过室内吸力控制的非饱和1维压缩试验,获得了上海软土在不同吸力下的压缩—回弹—再压缩曲线,进而获取了非饱和土2个重要压缩性指标——回弹指数和压缩指数;分析探讨了基质吸力对非饱和土强度的影响,并采用Alonso弹塑性模型对试验实测数据进行了拟合分析,获取了前期固结压力随基质吸力的变化关系曲线.试验结果表明,随着基质吸力的增加,土的压缩性不断降低;当前吸力条件下,孔隙比随竖向压力变化曲线阶段特征明显,包括弹性阶段、弹塑性阶段以及回弹与再压缩阶段;非饱和压缩过程中,前期固结压力随基质吸力减小而减小,土的孔隙比与基质吸力和竖向应力之间呈曲面关系.     

阿勒锦岛岸坡非饱和土土-水特性曲线实验研究

研究基质吸力与含水率或饱和度的关系,对天然岸坡无堤利用具有重要意义。采用TFB-1型非饱和土应力应变控制式三轴仪,对阿勒锦岛天然岸坡非饱和原状土土-水特征曲线及变化规律进行实验研究。运用两种实验方法进行对比,采用轴平移技术控制基质吸力,用Van Genuchten模型对土-水特征曲线作拟合分析。结果表明:非饱和土体积含水率随着基质吸力的增加而递减,逐渐趋于稳定值,约为15%,当体积含水率小于15%后,非饱和土的抗剪强度将逐渐提高;整个土-水特征曲线呈现"S"形,符合经典土-水特征曲线大致趋势,且具有明显的阶段性特征。     

库水位变动条件下土-水特征曲线对滑坡稳定性计算结果的影响研究

库区滑坡的稳定性受库水涨落影响较大,为了分析库水位变动对滑坡稳定的影响,基于非饱和理论的有限元软件进行数值模拟,并需要用到非饱和土的相关参数,特别是土水特征曲线对滑坡稳定性的计算结果影响较大.文中一个实际算例采用不同土-水特征曲线时,计算所得结果相差较大,为了探究土-水特征曲线对滑坡影响的大小及原因,计算了当滑坡土体饱和含水量、饱和渗透系数相同时,3种典型土的土-水特征曲线所对应的稳定性系数,并得到以下结论:库水的升降作用对非饱和土质滑坡的稳定性有较大影响;由黏性土质滑坡的土体特性及计算说明表明:黏性土质滑坡在库水位变动作用下较粉土及砂土滑坡稳定,土-水特征曲线对考虑非饱和特性的滑坡安全系数影响较大,即同一含水率条件下基质吸力越大的土体滑坡的稳定性越好.     

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.     

边坡植被的护坡效应探讨

 边坡植被借助根系使边坡土体成为土与根的复合材料,从而明显提高了边坡土体的抗剪强度和安全稳定性,具有稳定土壤结构,提高土壤抗冲性,防治土壤侵蚀的作用;并且边坡植被地上部分的树冠、茎叶和枯枝落叶具有截留降雨和减弱高速落下的雨滴对边坡溅蚀的功能。但由于岩土介质的多变性和边坡植被受力的复杂性,目前的研究仍然停留在定性分析上。通过对边坡植被固土的力学相互作用和护坡效应的研究,探讨了边坡植被摩擦型根系和锚固型根系对边坡岩土体的力学作用机理,分析了边坡植被改善土壤环境,提高边坡的抗冲性,截留降雨,减弱雨滴溅蚀的效应。     

高边坡路基边坡稳定性分析研究

道路路基边坡的稳定性一直是道路修建中的难题,其中高边坡路基边坡的稳定与否直接关系到工程的施工进度、施工安全和后期线路的正常安全运营。文章介绍了边坡稳定分析的极限平衡法,并结合实际工程地质勘察资料,对镇江市官塘新城沙山路道路路基进行稳定性分析,选取3个危险的边坡断面进行稳定性分析,通过对这三个危险边坡稳定性的分析,了解到三个边坡稳定安全系数中,最小的只有1.077,由此可见,高边坡路基边坡稳定性问题与施工的紧密关系。所以,针对实际路堤边坡施工,须选取有效的支护方案进行适当的支挡加固。通过文章分析也明确了基于极限平衡法的路基高边坡稳定性分析理论,对于工程施工的重要意义。     

坡肩位置及深度对边坡稳定性的影响

利用有限元极限平衡法,从坡体形态(坡比、坡高、上部坡体坡比)出发,分析其对裂缝深度、裂缝最易产生位置、坡体安全系数的影响。当坡体上部水平、坡比一定时,随着坡高的增加,坡体的坡肩裂缝深度逐渐增加,坡体安全系数逐渐减小;坡高一定时,坡比越大,坡肩裂缝深度越小,坡体安全系数越小。当坡体上部倾斜、坡高一定时,坡体上部越缓,坡肩裂缝深度越小,坡肩裂缝的最易开裂位置越靠近坡背,坡体安全系数越大;上部坡体坡比一定时,坡体越高,坡肩裂缝深度越大,坡肩裂缝的最易开裂位置距坡缘的距离越远,坡体安全系数越小。     

填埋场边坡防渗膜的安全及边坡的合理坡形

利用全平衡法分析了填埋场边坡的坡角与坡高对防渗膜安全的控制作用,并从边坡稳定和防渗膜安全角度对不同坡角与坡高组合进行分区．在此基础上,探讨了卫生填埋场边坡的理论最优坡形及实际坡形设计．     

削坡减载法在边坡稳定治理中应用

边坡稳定治理方法有多种,结合具体边坡工程,利用极限平衡方法对该边坡在天然工况、开挖施工工况等7种工况下的稳定状况进行分析,该边坡在暴雨工况下安全系数不能满足稳定安全要求,考虑此边坡表层为深厚覆盖层,选用削坡处理方案对该边坡进行治理设计,校核边坡处理后的稳定状况,各工况下该边坡安全系数均满足要求.表明对该边坡采用削坡减载方式进行处理是可行的.     

岩溶地区红壤坡面入渗与坡面径流关系研究

探究红壤坡面细沟侵蚀中入渗与坡面径流的关系,通过室内模拟冲刷试验,设计3种坡度(10°,15°,20°)和3种冲刷流量(0.7,1.0和1.3 L/min),测量不同时间段内的入渗量和径流量,探究红壤入渗与坡面径流的关系.结果表明,保持冲刷流量不变,在不同坡度下,坡面红壤入渗量会均随着时间的推移逐渐增大,坡度越小入渗量越大.随着时间增加,入渗量开始增加的幅度较大,之后慢慢减少,直至在某个数值左右波动.同时,坡度越高,坡面径流量就越大,不同坡度下坡面径流量随冲刷时间的推移会有不同的结果,存在一个使坡面径流量在30 min内随时间呈现稳定上升的临界坡度.保持坡度不变,在不同冲刷流量作用下,在冲刷前期确有着明显的规律,即冲刷流量越大入渗量越大,并且随时间的推移不断增大.同时,冲刷流量越大坡面径流量也就越大.在不同冲刷流量下,当坡面红壤饱和后入渗量会出现峰值.     

传统护坡与生态护坡比较与分析

传统的护坡工程一般以水泥、石料、混凝土等硬性材料为主要建材,在设计上以力学的角度去思考边坡稳定,通常都以安全、经济为优先,忽略了生态修复,使边坡的生态功能恢复更加困难.生态防护技术的诞生顺应了人与自然共生的要求,提升了护坡工程建设的内涵.通过分析传统护坡和生态护坡的特点,对两种护坡形式进行了归纳分类,指出了它们的区别与联系,最后提出了传统护坡向生态护坡转变的主要途径.     

玄武岩纤维增强复合材料锚固边坡与无支护边坡加速度响应对比研究

中外学者对于路堑高边坡的研究主要集中在其失稳机制及数值模拟方面,而对于路堑高边坡破坏特征方面的试验研究较少,对新型玄武岩纤维增强复合材料(basalt fiber reinforced polymer, BFRP)锚固结构下路堑高边坡动力学方面的研究就更加稀缺。鉴于此,以云南省功东高速公路的大营盘(K39-K41)碎石土边坡为典型工点,开展BFRP锚索+框架结构加固边坡及无支护边坡的振动台对比试验,旨在为BFRP锚索加固高边坡的动力合理性设计提供科学依据。通过试验现象分析可得:相较于无支护侧边坡而言,BFRP锚索在高边坡的加固过程中可以有效地提高边坡的整体稳定性;无支护侧坡面加速度的峰值随着高程的增大呈现"锯齿形"形状,且在四级坡和五级坡之间可能出现潜在的滑面;有支护侧坡面加速度的峰值随着高程的增大整体上呈现逐步增大的趋势,加速度随着高程放大的效应明显存在。     

基于太阳辐射量最大化的坡屋顶坡度设计优化

如何在坡屋顶的设计中采用合适的坡度来使嵌入屋顶的太阳能集热器利用效率最大化成为建筑师所面临的一个问题．通过基于太阳辐射量的分析仿真,得出宜昌地区的最佳坡屋顶坡度,为建筑设计师对坡屋顶的设计优化提供参考．     

雨强和坡度对嵌套砾石工程边坡侵蚀特征的影响

为探究不同雨强和坡度对西南高山-亚高山地区急陡、高砾石含量工程边坡土壤侵蚀的影响.采用室内模拟降雨及人工配置土壤等方法,在5种雨强(25,40,45,65,85 mm/h), 5种坡度(35°,40°,45°,50°,60°)条件下进行模拟实验.研究结果表明:工程坡面产流率随着雨强的增加呈对数增加.不同雨强下坡面平均产流率变化过程随着坡度的变化差异性具有统计学意义.随着雨强的增加,同一坡面工程边坡侵蚀率明显增多.当雨强为40 mm/h时,工程坡面侵蚀率随坡度变化较小(<0.015 g/s);当雨强为65 mm/h时,同一坡面的侵蚀率随着坡度的增加而减少.工程坡面溅蚀率整体呈现出迅速增长至峰值后缓慢下降的趋势.同一边坡随着雨强的增加,坡面击溅侵蚀率在产流前和产流时都有明显的增加,不同粒径土壤增速具有明显差异,同一坡面随着坡度的增加,坡面泥沙溅蚀率存在临界值(40°～45°).降雨强度与土壤侵蚀相关性有统计学意义,不同雨强下坡度与径流过程和侵蚀过程的相关性具有明显差异性.结论:工程边坡中砾石具有增加下渗率和抗侵蚀作用,工程坡面土壤侵蚀率随降雨历时逐渐下降;坡度的增加在增大坡面流速的同...