降雨对土坡稳定的影响

为了模拟降雨过程中边坡土体强度的变化,以室内常规不固结不排水三轴试验为基础,探讨了含水量的变化对土体抗剪强度参数及应力-应变关系的影响,并从孔隙水压力的角度探讨了降雨过程中含水量的变化对土体变形的影响.试验结果表明:抗剪强度参数与含水率变量总体上呈非线性关系,但对于粘聚力(c)和内摩擦角(ψ),在含水质量分数为18.64%处均达最大值,并且随着含水量的增加,c、ψ值均单调递减;重塑黏性土的应力-应变关系呈近似双曲线,并且随着含水量的增减应力-应变关系曲线越来越接近两边的坐标轴.最后,从土体强度和变形的两个角度分析可知,降雨过程中所造成的含水量的提高最终导致了边坡的破坏.     

非饱和参数交互作用的边坡稳定性分析

为研究降雨入渗条件下的边坡稳定性,提出一种基于流固耦合理论及非饱和渗流参数敏感性分析的边坡稳定性分析方法.边坡的非饱和参数交互作用影响边坡稳定,为此,建立基于有限元方法的边坡非饱和渗流的边坡稳定性分析模型.构建了边坡稳定性分析参数敏感性分析模型,分析了非饱和参数对边坡稳定特征的直接作用和耦合交互作用.结果表明:降雨入渗时的非饱和参数共同作用下,降雨强度和渗透系数对边坡稳定性孔压及饱和度特征的直接影响和间接影响较内摩擦角和黏聚力更为明显.降雨强度对特征单元位移直接影响最大,内摩擦角与其他参数的耦合作用最显著.黏聚力对边坡稳定的直接影响最大,且对塑性变形作用时与内摩擦角、降雨强度及饱和渗透系数的耦合最为紧密.非饱和参数共同变化时,交互作用不是单项参数的作用效果直接叠加.     

基于含水率的重塑低液限黏土抗剪强度关系模型试验

为了探究含水率对路基填料抗剪性能的影响,以安徽省境内大别山区G35济广高速公路岳潜段典型重塑低液限黏土填料为研究对象,采用室内直剪试验分析了不同含水率和干密度条件下该土样抗剪强度及强度参数的变化规律.试验结果表明:含水率的增大可减小该土样的抗剪强度、黏聚力和内摩擦角,且含水率对黏聚力的影响明显大于其对内摩擦角的影响.回归分析表明:不同干密度下内摩擦角与含水率之间呈线性负相关关系,而黏聚力与含水率之间呈自然指数函数负相关关系,同时两组关系模型的回归参数与干密度之间也呈显著的线性相关性,由此获得以含水率、干密度和垂直压力表征的摩尔—库伦抗剪强度关系模型.经验证该模型预测精度较高,可为降雨入渗对该地区营运路堤边坡稳定性的影响分析提供抗剪强度参数衰变模型.     

基于含水率的重塑低液限黏土抗剪强度关系模型试验

为了探究含水率对路基填料抗剪性能的影响,以安徽省境内大别山区G35济广高速公路岳潜段典型重塑低液限黏土填料为研究对象,采用室内直剪试验分析了不同含水率和干密度条件下该土样抗剪强度及强度参数的变化规律.试验结果表明:含水率的增大可减小该土样的抗剪强度、黏聚力和内摩擦角,且含水率对黏聚力的影响明显大于其对内摩擦角的影响.回归分析表明:不同干密度下内摩擦角与含水率之间呈线性负相关关系,而黏聚力与含水率之间呈自然指数函数负相关关系,同时两组关系模型的回归参数与干密度之间也呈显著的线性相关性,由此获得以含水率、干密度和垂直压力表征的摩尔—库伦抗剪强度关系模型.经验证该模型预测精度较高,可为降雨入渗对该地区营运路堤边坡稳定性的影响分析提供抗剪强度参数衰变模型.     

梯田式填筑-降雨时序作用下沟谷区高填方地基变形与边坡稳定性分析

山区城镇化建设力度逐步加大,削山填沟工程广泛分布,高填方地基沉降变形与边坡稳定性是安全建设最重要的问题之一。本文提出了梯田式填筑—降雨时序作用下沟谷区高填方地基变形与边坡稳定性分析方法,首先依托地质资料建立梯田式填筑数值仿真模型,然后通过试验确定填筑体的力学参数,分析梯田式填筑过程中边坡内部响应规律,最后在降雨时序作用下模拟高填方地基多场非完全耦合变形规律,并将此方法运用到湖北省十堰市郧西县扶贫产业园项目。研究表明：填筑体随含石量增加,粘聚力总体呈波动式下降趋势,内摩擦角相对变化不大,饱和作用下试样抗剪强度具有显著弱化作用;填筑时步过程中,填筑层对边坡变形影响具有一定的时空限制范围;降雨时序作用下,填方区降雨影响深度为距地表12 m范围附近,结合测斜长期监测数据,与模拟结果较为相似。研究成果能为削山填沟高填方边坡风险评估与地质灾害防治提供技术与实践经验。     

干湿循环与降雨对黄土边坡稳定性的影响研究

为了研究干湿循环和降雨叠加作用对边坡稳定性的影响,以太原市迎泽区黄土边坡为例,基于Mein-Larson修正模型计算浸润锋深度,通过干湿循环和直剪试验,得到浸润锋内黄土抗剪强度参数弱化规律,结合弱化规律并使用改进强度折减法研究不同情况下黄土边坡的稳定性。研究结果表明:①黄土粘聚力、内摩擦角均随着循环次数增加而弱化,弱化趋势先快后慢,最终趋向于残余值,抗剪强度参数残余值可为边坡防护工程的设计参考;②相同降雨量下,与只考虑降雨作用相比,综合考虑干湿循环和降雨影响时安全系数最多会减小47%,并且安全系数发生突变的时间和边坡破坏时间均大幅提前;③使用改进强度折减法计算边坡安全系数比传统方法更安全合理。因此,在分析降雨对边坡稳定性影响时,干湿循环作用和降雨作用应综合考虑。该研究方法在研究黄土边坡稳定性的实际工程应用中具有很大的现实意义。     

碎石土混合料在加筋高边坡中的应用

以广东省广州市某产业园区加筋高边坡为研究对象,探究利用挖方碎石土混合料代替级配碎石作为填方加筋高边坡回填料的可行性。利用挖方碎石土混合料填筑加筋边坡试验段,进行现场压板载荷试验、室内大型直剪试验,获取试验段的地基承载力及填筑体碎石土混合料的抗剪强度参数。建立有限元模型,以强度折减法对加筋边坡进行稳定性安全分析。研究结果表明:随着碎石土混合料的土石质量比和碎石风化程度的减小,混合料的内摩擦角和边坡稳定性安全系数不断增大;在碎石土混合料的土石质量比不大于3∶7填筑时,其内摩擦角φ值和边坡稳定性安全系数满足设计要求。     

干密度和含水量对重塑黄土抗剪强度特性的影响研究

为阐明生产建设项目回填土边坡抗剪强度与土壤含水量和干密度的关系,以陕西省西安市周至县活龙山研究区土壤(典型黄土)为研究对象,根据实地调查取样,采用击实法制备3个密度梯度、7个含水量梯度的21组供试土样,进行直剪试验,分析土壤干密度与含水量对重塑土抗剪强度指标的影响。结果表明:在密度相同的条件下,重塑土的内摩擦角随着含水量的增加整体呈现下降趋势,当含水量过大时出现小幅跃升现象;土壤内摩擦角随干密度的变化规律不显著。土样粘聚力与干密度呈正相关,与含水量呈负相关,且含水量较低或密度较大时,粘聚力的变化幅度较大。土壤抗剪强度与干密度均呈线性正相关,与含水量呈负相关。说明干密度和含水量对重塑土抗剪强度特性有较大影响;干密度主要通过粘聚力影响抗剪强度,而含水量则通过粘聚力和内摩擦角共同影响抗剪强度。     

基于剑桥模型破坏准则黄土高边坡稳定性研究

对剑桥模型的破坏准则并进行了补充改进,使其适用于黄土高边坡稳定性分析。通过室内试验取得了不同含水量下黄土的抗剪强度参数及对应的临界应力比。采用FLAC有限差分软件对不同坡角的边坡进行数值计算;并用MAPGIS软件DTM空间分析功能对计算结果进行图形后处理。基于以上工作,研究黄土高边坡体内应力分布特点、黄土高边坡稳定的应力影响因素、潜在不稳定区域和边坡破坏模式。探讨含水量变化对边坡临界应力比和实际应力比的影响规律,分析应力比变化对边坡稳定性影响程度。揭示随着含水量的增加,内摩擦角和黏聚力减小对边坡稳定性影响的不同力学意义。     

考虑抗剪强度参数空间变异性的边坡稳定性分析

提出基于商业软件ABAQUS的边坡稳定分析的随机有限元法。采用Karhunen-Loeve级数展开方法建立土体抗剪强度参数的随机场模型,在强度折减有限元法的基础上模拟边坡失稳过程,并采用塑性屈服区贯通以及计算不收敛判据作为边坡失稳判据,利用python脚本文件分析最危险滑面分布规律。运用该方法研究土体内摩擦角和黏聚力的空间变异性对边坡稳定性的影响。研究结果表明:所提的边坡稳定分析的随机有限元法操作简单易于实现,能够从安全系数以及最危险滑面2个方面分析土体抗剪强度参数的空间变异性对边坡稳定性的影响;内摩擦角随机场中相关长度的改变对边坡的稳定性影响不明显;而黏聚力的空间变异性对边坡稳定性影响则相对更大,黏聚力随机场中水平与竖直相关长度的比值不同,边坡稳定性的变化规律不同。此外,内摩擦角与黏聚力的相关系数越大,失效概率越高,最危险滑面分布越广。     

饱和状态下岩体抗剪切特性试验研究

采用自制的试验装置对饱和状态下的岩体试件进行剪切试验,绘制出相应的变形和强度曲线,得出饱和状态下岩体的抗剪性能参数,并将其与天然状态时的结果进行对比,以便定量地分析各参数的下降幅度.试验结果表明:岩体抗剪强度不仅与岩体所受法向应力有关,而且与岩体含水量有关;饱和状态下岩体的抗剪强度比天然状态时的抗剪强度平均减小11.17%;与天然状态相比,粘聚力c、内摩擦角φ的变化也比较明显,c平均下降16.09%,φ平均下降10.02%.这充分说明在降雨条件下,尤其是大降雨发生时,岩体失稳的可能性会大大增加,这也正是地质灾害经常在降雨后发生的主要原因.     

基于含水量和干密度影响的压实土抗剪强度试验

为准确评价填土强度,对某高填方机场不同深度、不同方位原状土,不同土石比、不同压实度、不同含水量的重塑土进行直剪试验,建立考虑含水量和干密度共同影响的填土强度公式.结果表明:随着含水量的增加,土体抗剪强度降低,黏聚力和内摩擦角均下降,且含水量对黏聚力的影响比内摩擦角大;土体抗剪强度受含水量和干密度共同影响.原状土剪切方位不变时,随着深度的增加黏聚力先增大,之后基本保持不变或略微减小.含水量不变时,黏聚力随着剪切方位角度的增大而增大,内摩擦角相对黏聚力变化不大.重塑土在不同含水量状态下,干密度不同时抗剪强度指标变化差异较大,土石比为4∶6的土样抗剪强度略低于2∶8的土样.     

重塑黄土的强度影响因素研究及基于核磁共振的微观解释

黄土的抗剪强度特性影响着黄土地区边坡和路基等的稳定性,抗剪强度特性与土体的含水率和干密度密切相关。通过制备不同含水率和干密度的重塑黄土试样,通过室内直剪试验和核磁共振测试对重塑黄土的抗剪强度特性进行研究。研究结果表明,在低含水率的情况下,重塑黄土应力应变曲线有峰值点存在,呈现应变软化特性;在高含水率的情况下,应力应变曲线没有明显峰值,呈现应变硬化特性。随着土样含水率变大,黏聚力显著下降,内摩擦角变化规律不明显;随着土样干密度变大,其黏聚力增大。随后采用核磁共振测试技术对上述不同含水率和干密度状态的环刀样开展了含水量分布的测试,测试结果进一步从微观层面上解释了重塑黄土抗剪强度参数变化的规律。     

重塑黄土的强度影响因素及基于核磁共振的微观解释

黄土的抗剪强度特性影响着黄土地区边坡和路基等的稳定性,抗剪强度特性与土体的含水率和干密度密切相关。通过制备不同含水率和干密度的重塑黄土试样,通过室内直剪试验和核磁共振测试对重塑黄土的抗剪强度特性进行研究。研究结果表明,在低含水率的情况下,重塑黄土应力应变曲线有峰值点存在,呈现应变软化特性;在高含水率的情况下,应力应变曲线没有明显峰值,呈现应变硬化特性。随着土样含水率变大,黏聚力显著下降,内摩擦角变化规律不明显;随着土样干密度变大,其黏聚力增大。随后采用核磁共振测试技术对上述不同含水率和干密度状态的环刀样开展了含水量分布的测试,测试结果进一步从微观层面上解释了重塑黄土抗剪强度参数变化的规律。     

含水量对顺层坡风化界面剪切特性试验研究

顺层坡风化界面常为顺层坡破坏的潜在滑动面。为指导边坡防护设计,利用直剪试验探究含水量对顺层坡风化界面剪切特性的影响。结果表明:风化界面的剪切存在剪切软化特征,应力越大,风化界面的应变软化的特征越明显。风化界面以13.2%含水量为界,黏聚力和内摩擦角先增大后降低,25.4%的含水量时,风化界面剪切过程中存在流态特征。设计人员应设计措施使土体含水量保持在最优含水量,增强边坡自身稳定性;另一方面,设计防护支挡应充分考虑土体黏聚力和内摩擦角随含水量增大而表现出的参数弱化,使边坡在界面参数弱化后依然保持稳定不滑塌。     

基于可拓理论的边坡强度指标

基于可拓理论,从3个层次5个指标建立了边坡稳定性评价指标体系,研究了内摩擦角和黏聚力对边坡稳定性的影响,给出了抗剪强度参数与安全系数之间的数量关系.研究结果表明:随内摩擦角和黏聚力的增大安全系数呈线性增大,且内摩擦角对安全系数的敏感性明显大于黏聚力对安全系数的敏感性.最后,基于安全、经济、高效的原则,采用锚杆措施对辽宁省小盘岭边坡进行加固处理.     

不同含水量顺层坡风化界面剩余下滑力研究及工程防护意义

研究了含水量对顺层坡风化界面剩余下滑力的影响。以贵州高速公路某段顺层坡填方路基为背景,将室内试验与剩余下滑力计算结合进行研究。结果表明:黏聚力在最优含水量附近存在着极大值。黏聚力c随含水量增大先增大后减小。内摩擦角φ在最优含水量附近时也有极大值,呈现同样的规律先增大后降低。随着含水量增加,下滑段先变短后增长,抗滑段先增长后变短。最优含水量时,桩板墙所承受的剩余下滑力最小。分析认为含水量的增大一方面加速了顺层坡泥质成分的软化,加速了层面的破坏。另一方面降低了风化界面的力学参数,抗剪强度降低,剩余下滑力增大。因此,对于该段路基边坡设计而言,应在左幅坡体挖盲沟进行排水,减少流入路基的地下水;同时防治排水沟渗漏水进入路基;路基内部应设置盲沟,降低地下水的长期集聚对风化面的侵蚀软化。     

降雨入渗条件下路堑边坡稳定性

分析了降雨入渗对路堑边坡稳定性的影响机理和特性,以非饱和渗流理论为基础,建立了入渗条件下的流-固耦合数学模型及SWCC模型模型,并根据现场土质特性对广东某环城高速公路堑边坡在不同降雨强度下的坡内水压力和流速分布进行了预测,并计算得到了降雨入渗后的安全系数.结果表明:随着土体含水率增加,内摩擦角和粘聚力下降导致抗剪强度急剧下降,是边坡失稳的根本原因; 随着降雨强度的增大,最小安全系数不断减小.     

考虑应力修正的麦秆土直剪试验抗剪强度指标研究

为了分析麦秆含量对土壤抗剪强度指标的影响,获取更可靠的抗剪强度指标,推广能源节约型农业耕作生产,用TMS-PRO计算机控制质构仪做麦秆剪切试验。用应变控制式直剪试验研究原状与重塑麦秆土抗剪强度指标,分析麦秆含量对土壤抗剪强度指标的影响。应用应力修正法对直剪试验的正应力与剪应力进行修正,研究修正前、后麦秆土抗剪强度指标的变化量及随麦秆含量的变化规律,并对原状与重塑麦秆土修正前、后的黏聚力、内摩擦角拟合线分别进行叠加。试验结果表明:麦秆抗剪强度随含水量的增加而增大,麦秆土抗剪强度指标随麦秆含量的增加而增大,黏聚力符合线性拟合的规律、内摩擦角符合二次函数拟合的规律。考虑应力修正后原状与重塑麦秆土黏聚力较修正前提高了24%、内摩擦角较修正前提高了18%;未经修正的原状与重塑麦秆土在麦秆含量为0.58%时具有相同的黏聚力,在麦秆含量为0.37%时具有相同的内摩擦角;考虑应力修正后的原状与重塑麦秆土在麦秆含量为0.65%时具有相同的黏聚力,在麦秆含量为0.40%时具有相同的内摩擦角;在交汇点之后麦秆土抗剪强度指标增速表现为原状大于重塑。     

橡胶颗粒粒径对砂土抗剪强度的影响

随着汽车工业的飞速发展,由此产生的废旧轮胎数量将会激增,废旧轮胎的处理不当会对环境产生不利影响。将废旧轮胎加工成橡胶颗粒并与砂土掺和成为混合土,与单一砂土填料比较,混合土具有自重轻、强度高的特点,可作为路基、码头、储油库等填筑工程的填料。通过直剪试验研究废旧轮胎橡胶颗粒粒径对砂土抗剪强度的影响,分析了砂土改良后的抗剪强度变化特征。试验结果表明:在10%掺量条件下,2~4 mm粒径的废旧轮胎橡胶颗粒与砂土混合,可以显著提高砂土的抗剪强度;2~4 mm粒径的废旧轮胎橡胶颗粒与砂土混合,可以增大砂土的内摩擦角;然而掺入粒径小于0.5 mm的废旧轮胎橡胶颗粒,砂土的内摩擦角随掺量的增加逐渐减小。