降雨入渗-地表径流下延安卸荷黄土边坡侵蚀演化特征

明确卸荷黄土边坡降雨侵蚀规律对地质灾害防治和流域生态治理具有重要意义。以延安卸荷黄土边坡降雨侵蚀灾害为研究背景,利用自行开发的降雨入渗-地表径流黄土边坡试验平台,研究降雨强度、降雨历时对卸荷黄土边坡入渗量、径流量、土壤流失量以及坡体含水率的影响,揭示降雨作用下卸荷黄土边坡侵蚀演化规律。研究结果表明：1）降雨初期坡面雨水以入渗为主,入渗量约为地表径流量的2～8倍;随着降雨历时增加,地表径流量呈增加趋势,雨水入渗量呈减少趋势;短历时强降雨条件下地表径流量小于入渗量,而持续强降雨条件下地表径流量大于入渗量。2）坡面侵蚀产沙量与降雨强度呈正相关关系,持续强降雨条件下的土壤流失量约为短历时强降雨的10.81倍。3）地表土体含水率随降雨次数增加呈现快速增长到缓慢增长再到平稳状态的发展过程,随降雨强度降低呈减小趋势;相同雨强下,持续强降雨下的地表土体含水率较短历时强降雨增长了9.62%;坡面中、底部浅层土体含水率增长速率高于坡面顶部。4）持续强降雨下边坡侵蚀灾变演化过程为雨水入渗→浅表层土体增湿→坡面密集溅蚀坑→地表径流→浅、细、短的侵蚀沟槽→深、宽、长的侵蚀沟槽→坡体浅层滑塌,坡面侵蚀破坏范围表现...     

基于降雨入渗试验的黄土边坡稳定性研究

降雨入渗是黄土地区边坡失稳破坏的最主要诱发因素,选取陕西关中地区典型黄土边坡为研究对象进行人工降雨试验,分析了黄土边坡降雨入渗规律及边坡破坏机理,并采用有限元软件对降雨入渗作用下孔隙水压力、最大剪应力以及稳定性进行了数值模拟.试验结果表明,边坡土体的渗透系数与孔隙水压力呈指数函数关系,边坡土体的含水率与孔隙水压力呈移动平均函数关系,坡体垂直入渗深度比水平入渗深度要高,且入渗速率也存在差异.同时,边坡稳定性数值分析表明,随着降雨历时增长,坡体安全系数逐渐降低直至发生失稳.     

强降雨作用下浅层滑坡的入渗及稳定性

为了研究降雨入渗对边坡稳定性的影响,基于Mein-Larson入渗模型,提出坡面供水强度和坡面入渗能力的概念,建立了坡面降雨入渗模型.将坡面降雨入渗模型与无限边坡极限平衡法相结合,建立了以土、水混合体为研究对象,考虑水对岩土体力学参数弱化的稳定性评价模型.最后应用建立的模型对一边坡算例进行了降雨入渗和稳定性分析.结果表明:坡面供水强度和入渗能力均随坡角的增大而减小.在降雨条件下,把水和土的混合物作为研究对象和把土骨架作为研究对象所得到的稳定性计算结果是一致的.降雨强度是控制滑坡失稳的重要参数,它的增强会加快湿润锋的运移速度和边坡表面入渗能力的衰减.降雨会造成湿润锋的不断下移,湿润锋处的安全系数随之降低,一旦安全系数达到临界状态,边坡将发生失稳破坏.     

地震和降雨条件下黄土高填方边坡稳定性分析

针对地震和降雨会影响黄土高填方边坡稳定性的问题,采用地震动力计算、完全流固耦合计算和强度折减计算,对正在使用的黄土高填方边坡进行分析,并对边坡土体位移时程、加速度功率频谱、吸力、有效应力和最小安全性系数进行分析,研究地震和降雨入渗条件对正在使用的黄土高填方边坡稳定性的影响.结果表明：地震作用对黄土高填方边坡表层土体作用大于填方基底土体作用;降雨入渗对边坡土体的影响范围为表层土体和浅层土体;降雨入渗使得边坡表层土体的吸力和有效应力减小,而使浅层土体局部吸力增大;降雨过程中边坡表层土体有效应力减小,浅层土体有效应力先增加后逐渐减小;地震后降雨入渗引起边坡最危险滑移面区域发生改变,降雨速率和降雨持续时间均对最小安全性系数有影响,降雨结束后边坡最小安全性系数降低.该研究为三维条件下地震和降雨入渗对正在使用的黄土高填方边坡稳定性研究提供参考.     

干湿交替环境下黄土边坡坡表变形演化规律模型试验

黄土地区一般为干旱半干旱区,在此环境下发育的黄土常具有疏松多孔、对水敏感的特性,使得黄土边坡坡表在降雨-干燥循环下很容易发生破坏。设计了可控降雨强度和干燥强度的模型箱;介绍了光纤光栅(FBG)传感器的基本原理;封装了适用于坡表变形监测的FBG传感器;按照实际工程坡高比,以模型比尺1∶100堆填了黄土边坡模型;模拟了干湿循环次数和幅度对边坡坡表变形的影响。实验结果分析表明:干湿循环过程中,在重力、渗透力等的作用下,坡面开始承受较大的拉应变,后逐渐转变为压应变。在经过几个循环后,坡面发生较大的变形,表明黄土边坡在破坏时存在一个关键节点;干湿循环次数与幅度均会对黄土边坡坡面产生比较严重的影响,随着循环次数的增加,边坡坡面向下滑动的趋势增大,多次低幅度的干湿循环会使边坡发生缓慢的变形,高幅度的干湿循环会使边坡发生比较急剧的变形;FBG能够适用于黄土边坡坡面的监测,在实际工程中的应用还需要进一步研究。     

滑坡触发因素及其影响的原位试验

在相同地质条件下,采用人工降雨模拟试验和机械开挖模拟原位试验,研究滑坡触发因素及其对滑坡的影响.研究结果表明:堆积层边坡在降雨入渗影响下多为浅层松弛型破坏,降雨入渗造成土体中孔隙水压力增加,致使边坡土体的抗剪强度由于有效应力减少及土体吸水软化而降低;堆积层边坡在切坡开挖影响下多为浅层牵引式破坏,变形形态为从坡面到坡面以下逐渐减小的松弛形变形;降雨和入渗双重效应可能是降雨诱发堆积层边坡失稳的主要原因之一,在强降雨影响下,易发生滑塌事故.该研究结果可为滑坡的时间、空间和强度预报提供理论依据.     

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.     

降雨对挡土墙黄土边坡长期稳定性影响的模型试验

重力式挡土墙作为黄土地区边坡支护的重要形式,常常在运营期受降雨影响发生失稳现象。通过模型试验研究长期降雨影响下黄土边坡挡墙墙背土压力、孔隙水压力及墙面位移的变化规律,分析挡土墙黄土边坡在长期降雨条件下的变形破坏机理。结果表明：降雨入渗对边坡表层土的影响深度一般不超过4m,降雨入渗造成地下水位上升影响距离只有40 cm左右;降雨影响下,边坡深部土压力发生释放现象,而浅表层土体受降雨入渗影响向墙背发生位移,导致浅表部墙背土压力剧烈增大;长期受降雨影响下,挡土墙墙背土压力沿深度分布表现为顶部和底部大而中间小的规律;挡土墙边坡在运行期的前3 a中,挡土墙处于变形活跃期,而后进入相对稳定期;重力式挡土墙设计中不但要关注挡土墙的整体稳定性,还要特别注意墙体中下部的抗凸起破坏验算。     

降雨入渗条件下边坡湿陷变形的数值模拟

降雨入渗是边坡发生失稳滑动破坏的主要因素之一为研究降雨入渗条件下边坡湿陷变形的基本特性,采用修正的巴萨罗那模型（BBM）和非饱和多孔介质力学理论,建立了基于弹垫性分析的非饱和流固耦合计算模型,开发相应的有限元程序,进行降雨入渗下非饱和土边坡渗流场和应力场耦合的数值分析,研究了降雨持时、降雨强度以及饱和渗透系数对边坡渗流和变形的影响．结果表明：该计算模型能够很好地反映边坡的湿陷变形特性,最大湿陷变形发生在坡面拐角及坡顶位置．降雨强度和土体饱和渗透系数的大小对边坡内孔压和位移影响显著：在降雨强度小于饱和渗透系数时,坡内孔压及位移随降雨强度的增大而增大;当饱和渗透系数小于且接近降雨强度时,坡内孔压和位移增量明显增大;而当饱和渗透系数远大于或小于降雨强度时,坡内孔压及位移变化量则较小．     

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.     

降雨边坡试验研究进展及关键问题

 滑坡的产生与降雨有着密切联系,雨水入渗不仅可以改变边坡土体的水分分布,而且可以导致土体强度大大降低,从而可能成为触发边坡失稳破坏的主要因素。针对降雨入渗作用下的边坡稳定性,基于对近年来国内外降雨边坡试验研究成果的梳理总结,分析了降雨条件下滑坡的成因机制,着重分析了降雨入渗作用下的室内边坡模型试验和现场边坡试验的研究思路、试验方法及试验技术,探讨了目前室内降雨边坡模型试验与现场降雨边坡试验的优点及其不足之处,以及进一步发展需要解决的关键问题。     

高速公路路堑边坡稳定模拟分析及治理措施

基于极限平衡理论,针对湖南长沙机场高速公路沿线路堑边坡,分析了边坡的物质成分、结构构造、雨水渗透下岩土渗透性、抗剪强度以及裂隙等对边坡稳定性的影响,并采用快速拉格朗日法对该段边坡进行了数值模拟计算.研究结果表明:该边坡在构造上具有走向与公路轴线基本一致,倾向与坡面一致的特点,同时,上部强风化的泥质粉砂岩裂隙十分发育,岩石具有遇水软化的特征,在雨水的作用下,岩土的抗剪强度急剧降低,导致顺层滑坡;该路堑边坡的稳定性较低.通过对边坡采用锚固的治理措施,既能保持高速公路沿线整体性,又能达到加固的目的.     

Surficial Stability Analysis of Unsaturated Loess Slopes Subjected to Rainfall Infiltration Effects

0IntroductionInstability of unsaturatedsoil slopes subjectedtorainfall in-filtrationis commonin manycountries.Intheloess area ofChina,these failures are particularly serious due tothe specialstructure of loess.These surficial failures are characterized byrelatively shallowfailure surfaces and the surfaces are usuallyparallel to the slope surface.Generally,raininduces a rise ofthe groundwater table and anincrease in pore water pressurethat resultsinslopefailure.However,as the groundwater ta-bl…     

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.     

非饱和土坡稳定性分析

降雨入渗是引起非饱和土坡失稳的主要因素。探讨了非饱和土坡在降雨条件下稳定性的分析方法及影响因素,指出分析非饱和土坡稳定性时应考虑基质吸力对抗剪强度的折减影响及暂态渗流场的影响。     

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。     

降雨条件下的节理化露天矿高边坡稳定性分析

露天矿的开采形成了许多节理化的人工高边坡,这些边坡的岩土体结构破碎且复杂,因而在考虑边坡的整体稳定性时,地震力和地下水的作用不可忽略。为最大限度地减小开挖量及保证开采过程中的边坡整体稳定,结合青海省某大型露天镍钴矿开采后形成的节理化高陡边坡,在考虑地下水和地震力作用下,通过Geo Studio软件中的几大模块对研究区域整体边坡稳定性进行定量计算分析,并得到降雨条件下边坡稳定性及表面水平位移变化规律。之后通过对计算结果的分析得到研究区域内最佳开采坡角为44°,持续降雨状况下,坡中点的表面水平位移变化最大。最终得到开采坡角的角度对露天矿边坡整体稳定性影响巨大,且对该露天矿的开采提出了一些实用性建议。     

预制基质客土持水与抗侵蚀性能试验研究

高陡岩质边坡的生态防护存在着客土稳定性差、植物生长困难和传统客土喷播初期抗雨水冲刷能力较弱的问题,通过采用具有一定强度的预制客土模块及土工格栅进行边坡绿化支护,可以使得客土层具备良好的持水性和抗侵蚀性,从而适用于高陡岩质边坡的生态防护。本文通过蒸发试验、最大毛细上升高度试验研究了不同配比对客土模块的持水性、毛细性的影响,通过室内人工雨水冲刷试验探究了预制客土模块的抗侵蚀特性。结果表明无论是否掺入泥炭,随秸秆含量的增高黄土含量降低,客土吸水性增加,毛细性变差,同时降低了客土层密度,利于边坡的稳定;泥炭替代部分黄土,客土蒸发速率增强,泥炭的掺入增强了客土的毛细性。预制客土模块在模拟极限降雨条件下,侵蚀量微小,抗侵蚀性能良好。     

黄土路堑高边坡坡体排水断面优化计算方法

做好黄土路堑高边坡排水系统的设计是保证边坡安全稳定的前提。综合考虑设计降雨重现期、汇流历时、汇水面积等水文参数,根据黄土路堑高边坡的地质、土质及产流特点,应用坡面流理论,推导出流量计算公式。应用该理论公式,讨论了坡度、坡长对设计径流的影响规律。结合水文、水力计算,对黄土路堑高边坡坡体排水设施断面进行优化。该优化法在计算时考虑了当地的地形条件,弥补了公路排水规范法的不足,使结果更准确。本文的研究对完善现有规范,以便适应我国黄土地区飞速发展的公路建设事业具有重要的现实意义。