不同生态防护模拟边坡雨水入渗试验

在现有生态护坡方法的基础上,提出了水泥砂浆生态护坡、短管式生态护坡、土工布生态护坡及绳网生态护坡等4种新的生态护坡方法,并采用室内模拟试验装置对以上4种方法进行了面流冲刷的雨水入渗试验研究。通过对不同护坡形式模拟边坡在不同坡度和不同降雨强度条件下的坡体土壤含水率测试试验,分析比较了这4种模拟边坡及裸露边坡的雨水入渗差异情况。研究结果表明,不同护坡方法对坡面的雨水入渗影响显著,其中,绳网护坡具有增加雨水入渗和坡面土壤饱水层厚度的作用,有利于坡面的地表水向地下水转化,但不利于边坡稳定;短管式护坡则使模拟边坡的雨水入渗减少,并且坡面饱水层厚度及含水率变化也不随降雨历时的增加而明显增加,因此短管式护坡以及与此类似的其他方法不利于雨水入渗,但更有利于边坡稳定;而水泥砂浆护坡对雨水入渗的影响介于上述两者之间。     

膨胀岩边坡稳定性分析——以某铁路边坡为例

膨胀岩会引起诸多地质灾害,尤其以膨胀岩边坡失稳造成的破坏严重.膨胀岩边坡失稳破坏几乎全部发生在降水之后,即当膨胀岩吸水膨胀使岩土体产生一定的变形从而造成边坡失稳破坏.研究其变形破坏规律,可为膨胀岩分布地区工程实践提供理论指导与现实依据.因此,以某铁路边坡为研究对象,利用SLOPE/W、SEEP/W、SIGMA/W软件分析计算了该边坡稳定性.结果表明:该研究区降水主要对表层岩土体产生较大影响,而深部岩土体受降雨影响较小;与顺层边坡相比,逆层边坡稳定性受降水的影响较小,在降水工况下安全系数有较大程度的减小但仍可满足稳定性要求;降水工况下主要是边坡水平应力增大使水平位移增大,从而造成边坡失稳破坏;在边坡表层设置土工布隔绝降水入渗,同时在顺层边坡设置抗滑桩或锚索加固,可有效增大安全系数,增加边坡稳定性.     

降雨作用下南水北调膨胀土渠道稳定性及影响因素

南水北调中线工程膨胀土渠道超过全长的四分之一,降雨是诱发膨胀土渠坡失稳的主要外因.对比分析了考虑非饱和渗流对边坡稳定性的影响,基于有限元方法计算降雨作用下渠道的饱和-非饱和渗流场,分析其边坡的安全系数和位移的变化规律,最后通过正交试验和灰色关联理论对渠道边坡稳定性的影响因素进行敏感性分析.研究结果表明:考虑非饱和渗流下边坡稳定性分析结果更切合工程实际;降雨过程中,边坡浅层一定深度内土体的孔隙水压力迅速增大,这一土体范围随着降雨强度增大和时长增加逐渐向深部扩展;降雨对堤顶向下0～2.5 m范围和一级马道向下0～5 m范围内土体含水率的影响较大,降雨强度的影响大于降雨时长;降雨导致土体吸水膨胀,位移出现轻微的回弹;渠坡的安全系数随着降雨持续逐渐减小,并且降雨强度越大,降幅越大;影响边坡稳定性因素的敏感性排序:黏聚力＞内摩擦角＞饱和渗透系数＞降雨强度＞降雨时长＞土体重度.研究结果可为南水北调工程加强渠道稳定性提供依据.     

太湖流域平原地区田间尺度产流机理试验研究

为定量化评估区域产流的影响因子,构建野外试验基地,对太湖流域2个不同试验区的降雨、蒸散发量、土壤含水量、地下水位和地表水动态进行野外监测,通过对不同降雨径流过程的水量平衡分析可得：Dunne产流是太湖流域平原区产生径流的主要机制,红旗圩试验基地的总降雨量和径流量呈良好的线性关系,其确定性系数R2=095;土壤蓄水量与初始地下水埋深之间存在良好线性关系,反映了浅层地下水和土壤水之间的强相互作用,因此可以将地下水初始埋深作为前期土壤水分估算的指标;根据各次降雨过程的水量平衡分析,得到洼地蓄水量范围为4.72～8.03mm,说明在计算平原区产流过程时不应忽略洼地蓄水量。     

非饱和土边坡饱和区降雨强度-时间临界曲线

为研究降雨入渗边坡产生饱和区的临界条件,使用基于MVG模型的土体饱和度表征降雨强度的计算方程.当土表面饱和度首次达到0.9以上时,饱和度持续稳定在0.9±0.005为饱和区出现的临界判据,数值计算得出土柱和边坡的饱和区临界降雨强度与降雨时间.通过数据拟合构建了饱和区降雨强度-时间临界曲线模型,分析了不同坡度、有效降雨强度对临界曲线的影响.结果表明:饱和度表征降雨强度的计算方法可使土体表面饱和度达到预定值,平均精度为-0.008;有效降雨强度较大时,坡度为50°~60°的边坡,坡度越大产生饱和区的耗时越短,反之耗时越长;坡度30°~40°为易发浅层滑坡的“危险坡度”.     

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时会降低坡面实际承雨面积,工程坡面土壤侵蚀率随坡度的增加呈非线性关系.     

降雨影响下残积土层中深基坑变形特性测试及分析

残积土水稳性差,强度参数随饱和度和应变水平变化而变化.为了研究深厚残积土层中的基坑变形特性受降雨的影响,依托厦门某残积土深基坑工程开展围护桩变形和坑外地面沉降的监测;结合开挖工况和降雨数据,探讨降雨条件下残积土结构弱化对基坑支护结构和土层环境变形响应的影响.结果表明:基坑围护结构和土体的变形在连续降雨阶段较小,在雨停后的排水清淤阶段开始缓慢增大;排水清淤后继续开挖,基坑变形急剧增大.开挖结束后,基坑围护桩的最大侧向变形量约为无降雨影响下的1.5倍,坑外地表沉降的影响范围从开挖深度的1.5倍增至2.5倍.研究结果对受降雨影响的残积土基坑的工程应用具有一定的参考意义.     

降雨作用下泥岩老滑坡渗流特征及稳定性分析——以互助张家村滑坡为例

为准确评价降雨入渗条件下泥岩老滑坡的稳定性,以互助张家村滑坡为例进行资料收集、现场调查、渗透试验利用Geostudio软件建立了老滑坡有限元渗流计算模型,采用SEEP/W和SLOPE/W模块分析了降雨条件下老滑坡的渗流特征和稳定性。结果表明:在59 mm/d的降雨条件下,1～5 d后老滑坡仅在浅表层土体出现饱和,且随着降雨时间的持续,入渗深度逐渐加大,3 d后向坡外的渗流显现,4 d后入渗深度增加不明显,但向坡外渗流的强度明显增大;与渗流特征相对应,降雨3 d和4 d后老滑坡中后部浅表层的稳定性系数分别降至0.914和0.911。在持续的降雨作用下,老滑坡体的垂直入渗深度浅,入渗后向坡外的侧向渗流明显,对老滑坡浅表层的稳定性影响较大,表现为浅表层局部次级解体,但老滑坡整体稳定性较好,研究结果为对类似泥岩老滑坡防灾减灾具有指导和借鉴意义。     

白龙江流域降雨型泥石流活动规模预测模型

白龙江地区泥石流沟谷内大量松散固体物质在强降雨的激发下易形成规模较大的降雨型泥石流,泥石流一次冲出量比同等条件下要放大数倍,应用以往泥石流活动规模预测模型进行计算的结果与实际值误差较大,因此,需构建适用于白龙江流域暴雨型泥石流一次最大冲出量定量预测方法。本文以区内降雨频率为10a一遇的24条沟谷型泥石流历史活动规模为典型实例,结合野外调查利用Matalb多元非线性统计方法建立了泥石流一次最大冲出量预测模型,最后结合舟曲三眼峪沟“8.8”特大泥石流等5条暴雨型泥石流灾害特征,对预测模型优化完善构建了不同规模降雨频率下的泥石流活动规模定量表达式。结果表明：影响泥石流一次最大冲出量的有泥石流灾害爆发区面积、流域内松散固体物质总量及诱发泥石流的降雨条件等3个因素,所建立的模型适用于白龙江流域降雨沟谷型泥石流活动规模的预测,该方法可为经济建设安全地段选址和未来城镇泥石流快速风险管理提供重要依据。     

降雨和地震作用下碎石土边坡稳定性及支护方式研究

 依托四川省汶川至九寨沟段高速公路第06标段（川主寺至九寨沟段）边坡工程,采用FLAC软件模拟,考虑降雨与地震作用,以水平位移、塑性区和滑移面为边坡失稳评价指标,研究了高海拔、高烈度地区碎石土边坡在降雨及降雨-地震共同作用这两种工况下支护前后的稳定性,提出了合理的支护方案。结果表明：强降雨导致的边坡浅层面溜滑主要发生在黏土与碎石土交界面处,滑动面为平面型,采用锚杆框架梁支护可保证边坡稳定;降雨-地震共同作用下边坡的破坏范围扩大,碎石土边坡沿土体内部约12 m深处出现圆弧型滑动面,主要发生在黏土与碎石土交界面处,采用复合抗滑桩和锚杆框架梁组合支护方式可以保证边坡稳定。