渗流条件下弃渣场边坡的稳定性分析

弃渣场作为隧道工程的重要附属建筑,其稳定性意义重大.以某新近堆积弃渣场为研究对象,在工程地质调研、室内外试验的基础上,采用非饱和渗流研究方法,基于GeoStudio软件中的SEEP/W和SLOPE/W模块对其渗流场及不同工况下的稳定性进行分析.结果表明:降雨条件下弃渣内部土体孔压的变化较表层土体存在滞后效应,雨后一段时间内坡体内水分还在继续下渗;边坡的稳定系数在降雨停止时也并非最低,雨后边坡稳定系数由于坡体内雨水的下渗还会继续下降,一段时间之后才开始逐渐增加,与渗流场的计算结果相对应.     

路基冻结过程中温度场对变形场的影响

为了研究冻土路基温度场及变形场的动态变化规律，基于伴有相变的路基非稳态温度场控制方程和冻土路基变形场二维数值计算模型，对冬季冻土路基温度场和变形场进行了计算分析，得出路基深层土中的温度变化滞后于表层土和气温；对于冻胀冰锋线分布较广的路基，其破坏易在坡脚处产生；冻胀冰锋线分布范围较小的路基，破坏大致发生在竖向位移较大的路基中部。结果表明，冻胀冰锋线的范围是影响路基变形场的重要因素。     

特殊气候条件对多年冻土地区路基的影响

为了揭示多年冻土地区路基病害发生的根源，基于青藏高原五道梁、沱沱河和安多等地的气象资料，研究了特殊气候条件对青藏公路路基的影响。从青藏高原年平均气温变化曲线及年降水变化曲线入手，考虑路基周期冻结和融化过程中水分迁移及相变作用，结合SWS-3型连续面波仪的路基强度测试结果，分析了青藏公路纵向裂缝、波浪扭曲变形和不均匀沉陷等典型病害的发生机理。研究发现：青藏高原的低温特征使得路基常年处于冻结和融化的交替状态；雨季集中、固态降水特征致使路侧积水严重；在特殊的气候夺件下路基土体的动弹性模量由最初的均匀分布逐渐过渡到不均匀状态；路基两侧的积水及土体的冻融疏松是造成路基强度不均匀分布、产生病害的直接原因。     

渗流管涌作用下松散堆积层结构演化规律

为揭示渗流管涌作用下松散堆积层结构演化规律,基于颗粒-孔隙尺度流固耦合方法,分别对密实、中密和疏松结构的松散堆积层开展渗流管涌仿真试验,从细观层面分析渗流管涌作用下松散堆积层颗粒迁移特征、颗粒流失量、颗粒间接触力链演化和骨架变形的结构演化特征。结果表明：渗流管涌主要以细颗粒迁移为主,存在局部“堵塞”现象,块石颗粒仅会在细颗粒迁移脱空后自由堆积。细颗粒迁移具有明显的“颗粒堆积”现象,主要集中在出口处,呈“上多下少”的特点。同时,渗流管涌发展过程中相同部位的孔隙率变化具有高度相似性,且结构越疏松愈加显著。管涌发展过程中,块石颗粒间接触承担主要的应力传递,力链演化的本质是堆积填料内部应力传递结构的改变。此外,下沉量和体应变均随时步增加,呈先急剧增加,后趋于平稳的态势,且随初始渗流速度越大,平稳时刻逐步提前。该研究成果可为从细观角度认识松散堆积层渗流管涌结构演化规律提供一定借鉴。     

渗流作用下多级配土石混合填料的结构演化规律

渗流是引起土石混合填料中细颗粒流失，致使土体结构变化引起路基变形及失稳的关键因素。采用自行研发的颗粒流失试验装置，对不同级配的土石混合填料进行渗流试验，监测渗流作用下填料的透水质量、细颗粒流失量和沉降量的变化过程，分析土体结构演变过程；采用PFC^3D (Particle Flow Code in 3D)对细颗粒流失过程进行数值模拟，分析填料孔隙和粒径动态变化特性。研究结果表明：透水质量和细颗粒流失率可以反映土石混合填料结构对水分的敏感程度。填料骨架结构对水分的敏感程度越低，可及时有效地排出水分，渗流对结构的破坏越小。渗流条件下土石混合填料的结构演化过程可分为细颗粒快速流失、骨架重塑和相对稳定 3个阶段，其中骨架重塑阶段是引起其结构演化的关键阶段。细颗粒快速流失阶段，每小时透水量增长速率较快，细颗粒大量流失，沉降量很小；骨架重塑阶段，每小时透水量变化速率减缓，细颗粒流失量减少，但骨架结构重组导致颗粒产生明显的相对位移，沉降量增长较快；相对稳定阶段，每小时透水量变化缓慢，沉降量基本保持不变。颗粒流失数值模拟的过程表明细颗粒组分的迁移引起填料孔隙率产生变化，致使土体结构...