水位升降与水下冲刷作用下边坡破坏试验研究

库岸边坡失稳与破坏往往造成严重的人员伤亡与巨大的经济损失,导致边坡失稳与破坏的因素多种多样。通过开展4种不同含砂量的下蜀黏土均质边坡失稳滑塌破坏室内模型试验,分析了水位升降与水下冲刷侵蚀对边坡失稳滑塌破坏产生的影响,进行了4种不同含砂量的下蜀黏土试样水下崩解试验。结果表明:边坡自身土体成分构成对边坡的稳定性有重要影响。在水位升降与水下冲刷作用下,纯下蜀土均质边坡稳定性最好,边坡土体含砂量越大,边坡抵抗水位升降与水下冲刷的能力越弱,边坡失稳滑塌破坏的时间越短;水位升降与水下冲刷对边坡稳定性的影响随边坡土体含砂量的不同存在很大差异,随着边坡土体含砂量的增大,水下冲刷作用对边坡失稳滑塌破坏的影响越来越小,水位升降作用对边坡失稳滑塌破坏的影响越来越大。不同含砂量试样在水中的崩解情况区别很大,含砂量小的下蜀土试样在水中的崩解较慢,随着土体含砂量的增大,试样崩解速度越来越快。     

冲刷条件下D型软体排护底破坏机理研究

高滩守护护底主要采用D型软体排,由于水下边坡易受水流的强烈冲刷,使得护底排外缘发生变形,进而影响护岸的稳定性,需要深入研究其破坏过程与机理。采用有限元法,针对典型砂土均一结构的岸坡,假定冲刷坑深度从5~30 m变化,研究了冲刷坑形成过程中边坡的变形及边坡剪应力、塑性区的扩展趋势,阐明了冲刷条件下D型排护底破坏机理。结果表明,在冲刷坑形成过程中,D型排护底的初始破坏范围为底部10~20 m范围内的土体,该范围与冲刷坑形成的坡比及深度有关,该规律可为荆江河段高滩守护工程护底软体排长度的设计提供科学的依据。     

降雨作用下砂土河道岸坡稳定试验研究

由于砂土特殊的物理力学特性，砂土岸坡的失稳破坏过程与一般黏性土岸坡存在明显差别。以厚层砂土型河道岸坡为对象，研究不同降雨强度和岸坡坡比下的砂土岸坡变形破坏过程。共设计5组室内物理模型试验，每组试验均埋设水分计、微型孔压计、引线式温度计，并利用高精度摄像机记录岸坡变形破坏的全过程。试验结果显示：随含水率增大，非饱和砂土黏聚力呈先增后减的趋势，并具有明显的峰值，内摩擦角呈减小趋势；不同雨强及坡比情况下，砂土岸坡的变形破坏机制不同；短历时降雨会在坡体表层形成饱和区，阻止雨水的入渗，砂土层不同深度水分运移各异，雨水入渗并非单一的垂直入渗；岸坡侵蚀破坏在雨水冲刷、降雨入渗及重力侵蚀的耦合作用下发生。试验能够真实反映复杂工况下砂土岸坡的冲刷特性与坍塌破坏全过程，可为多因素共同作用下岸坡稳定分析理论与方法的建立提供参考。     

岩质滑坡涌浪对三峡库区岸坡的冲刷模型试验

为了解岩质滑坡涌浪对三峡库区岸坡的冲刷破坏情况,以万州港为原型,设计岩体滑坡涌浪物理模型试验,分析了不同滑坡体体积和滑面倾角情况下滑坡涌浪对库区3种不同粒径岸坡的冲刷深度和静水面上下15 m岸坡整体的冲刷特性。试验结果表明:岸坡最大冲刷深度与滑坡体宽度及厚度呈正相关关系;滑坡体体积较大时,岸坡冲刷深度在滑坡体滑面倾角为40°时最大,滑坡体体积较小时,岸坡冲刷深度在滑坡体滑面倾角为60°时最大;岸坡需防护范围为静水面上下7 m,在静水面和岸坡接触的部位需重点防护。根据试验数据,给出了计算岸坡最大冲刷深度的经验公式。     

活树桩-堆石体在生态护岸中工作机制研究

木兰溪属平原冲积型河流,其河道岸坡大多是冲积泥沙在一定条件下落於、固结所形成,其冲刷崩塌属于河道水流与岸坡土体二元接触边界的稳定性问题;为打造绿色生态河流,总结了莆田木兰溪流域河道土体特点及潜在不稳定因素后,建议采用活树桩与堆石体的柔性固岸护坡方式进行河道绿色生态建设.采用活树桩-堆石体柔性方式进行保护河道岸坡,树根深根具有锚固作用,浅根有加筋作用;建立良性生态系统,最大限度地减少对原有环境和地形的影响和破坏;增添绿色景致,景观效应显著.     

辽西黄土缓坡冲刷破坏及雨水入渗规律

针对辽西地区黄土缓坡降雨冲蚀破坏严重的问题,结合野外现场调查、室内物理模拟试验及SEEP／W渗流数值模拟,监测了坡内湿润锋的发展趋势、坡面土体体积含水率的变化,研究了黄土缓坡的冲刷破坏特征及降雨入渗规律。研究结果表明:辽西地区黄土缓坡坡面在降雨冲蚀作用下,按横向坡面形态可分为V形、U形、梯形、三角形4种冲沟。随着降雨的持续,浸润深度逐渐加深,雨水在坡内的浸润线不平行于边坡线,呈现出上浅下深的规律。辽西黄土缓坡坡面经历短时间降雨冲刷时,主要产生表层面蚀破坏;经历长时间降雨冲刷时,坡脚被冲刷淘空,坡面产生陷穴,进而可诱发边坡灾害。     

冻融作用对岸坡土体宏微观特性及岸坡稳定性影响研究

冻融作用是季冻区岸坡失稳破坏的主要原因。以黄河内蒙古什四份子弯道岸坡土体为对象,通过三轴剪切和扫描电镜试验,研究了冻融作用下岸坡土体的宏观和微观特性,并基于强度折减法,对冻融前后岸坡稳定性进行了分析。结果表明：随冻融循环次数增加,土体弹性模量、黏聚力和抗剪强度均呈减小趋势,其中弹性模量大小与含水率成反比,黏聚力在15次冻融后降幅达43.6%～60.04%,内摩擦角无明显变化规律;冻融后土体颗粒真圆度和孔隙概率熵随冻融次数增加先下降后上升,颗粒分形维度变化趋势与之相反,土体定向性和孔隙率呈增大趋势;黏聚力与土体孔隙率和颗粒真圆度相关,特别是与孔隙率呈高度负相关性,且土体微观参数间有明显的自相关性;冻融后岸坡稳定安全系数降幅达41.8%,说明冻融作用会显著降低岸坡稳定性,冻融后岸坡易发生失稳破坏。     

强度折减法在高桩码头岸坡稳定分析中的应用

高桩码头是近岸软土地基上最常见的港工结构类型,码头岸坡的稳定关系到码头的正常使用以及广大人民的生命和财产安全。采用有限元强度折减法对国内某高桩码头岸坡进行稳定分析,建立了有限元模型,计算过程中假定桩基与土体协同变形,土体采用Drucker-Prager屈服准则,以计算迭代不收敛作为边坡破坏的判断标准。给出了岸坡的安全系数、塑性屈服区和位移场,结果表明:桩基的存在使得岸坡更加稳定,桩基的支护作用使潜在的滑裂面向下移,高桩码头稳定分析应考虑桩基的抗滑稳定作用。     

基于水流动力作用的河道岸坡稳定性能分析

以水动力学为基础,以山东某河道岸坡为例,采用水动力学-土力学边坡分析方法分析了岸坡在水流动力作用下的变化规律。分析结果表明：不同土质类型的岸坡受到河流冲刷作用的影响程度不同,粒径越大的土质越易受到冲刷,基于水流动力作用的岸坡稳定性分析方法能够更为真实的反映岸坡形态以及稳定性随时间变化的规律。     

坡脚冲刷作用下近坝库岸边坡滑坡模型试验研究

为研究坡脚冲刷作用对边坡稳定性的影响,基于某水电站近坝库岸边坡滑坡区实测降雨资料,通过自行研制模型试验装置,进行了坡脚冲刷作用下室内边坡滑坡模型试验,分析了坡脚冲刷作用下的边坡滑坡特性。研究表明:坡脚冲刷作用是引起边坡滑坡的主要因素,即:由于强降雨引起河水对边坡侧向产生冲蚀会掏空坡脚的岩土体,且坡脚已冲刷的边坡在降雨作用下不利于边坡稳定,使得边坡失稳下滑会引起边坡滑坡。此时,坡脚处滑坡会不断向边坡上部发展,坡脚冲刷作用下的滑坡以滑动滑坡为主,滑坡类型为浅层牵引式滑坡。     

桥墩冲刷对岸坡稳定的影响及防护工程设计

在河道中建造桥墩,会引起桥墩附近水流状态发生很大变化,致使河床产生一般冲刷和局部冲刷,进而影响桥墩附近岸坡的稳定,并有可能对河势的稳定产生不利影响。分析了在安徽省长江河道上建设桥梁后岸坡冲刷及对其稳定的影响。指出桥梁设计单位应重视桥墩冲刷影响岸坡稳定的问题,并应采取适当的防护措施。比较了几种岸坡防护工程型式后,提出了针对桥墩冲刷影响岸坡稳定进行防护工程设计的要点。      

水位骤降影响下岸坡稳定性简化分析

水位骤降是影响岸坡稳定的主要外在因素,但现有计算方法均需通过渗透力或孔隙水压力计算或者渗流场与应力场耦合分析来考虑水位下降对岸坡产生的渗流作用,计算过程较复杂,不便于工程设计人员采用。为了便于分析水位骤降对岸坡稳定性的影响,通过对岸坡任一点考虑渗透力与否的应力状态进行对比分析,得到将渗透力对岸坡稳定性影响简化为抗剪强度参数黏聚力降低的这一等效关系,并将此等效关系与强度折减法相结合,建立岸坡稳定性简化计算模型,提出了水位骤降影响下岸坡稳定性简化分析方法,并将该简化分析方法与已有分析方法进行对比分析。结果表明:该简化分析方法结果与岸坡全局临界滑移场（GCSF）方法、Geostudio的Slope/W模块方法及传统极限平衡分析方法计算均质岸坡稳定性所得安全系数相差分别为2.6%、3.5%和3.5%。可见,所建立的简化方法与已有分析方法的结果吻合较好;进一步采用该简化方法与全局临界滑移场（GCSF）方法计算存在软弱夹层的非均质岸坡,所得安全系数相差3.1%。这表明该简化方法计算水位骤降影响下均质、非均质岸坡稳定性均具有较好的可靠性和适用性。     

山区沿河路基边坡冲刷崩塌模式与稳定性计算分析

综合考虑了沿河路基受冲刷边坡几何形态变化、河道水位及地下水位对公路路基稳定性的影响情况,建立了沿河路基冲刷崩塌理论模式,并通过对工程实例进行计算分析,探讨了各因素对沿河路基边坡稳定性的影响规律,提出了沿河路基边坡稳定性的判定方法,可作为沿河路基设计与施工的有益参考。     

长江中下游岸坡变形破坏的主要型式及处理

长江中下游各段岸坡结构存在明显差异，引起变形破坏的主导因素也各不相同，导致崩岸的型式及条件各不一样，给工程处理带来较大的难度。影响岸坡稳定的因素大致可划分为地质、河流及水动力学、水文气象及人类活动因素，这4大因素既相互制约又相互影响。岸坡变形破坏的基本模式是侵蚀型、崩塌型、滑移型。崩塌型又分为冲刷浪坎型、坍塌后退型、塌陷型；滑移型又分为整体性滑移型、牵引式滑移型。在崩岸发生后，应充分分析不同堤段岸产生的主导因素、特点及崩岸类型、岸坡的土层结构型式、有无地质缺陷等，然后制订出有效的处理对策及方案。     

堤坝边坡地震液化失稳有效应力法分析研究

本文深入研究了二维应力状态的地震动孔隙水压力计算方法，阐述了堤坝边坡地震液化失稳的特点和破坏型式，通过本文的分析论证和实例计算验证，说明堤坝边坡地震液化破坏的主要型式是边坡失稳；提出了堤坝边坡的抗震安全性能应由有效应力法动力稳定分析来判别的新论点。     

水位骤降对下伏隧道堤防安全影响研究

建立了考虑水位骤降条件下的下伏隧道堤防模型,依托湘江某下伏隧道堤防工程,基于堤防边坡渗流原理,结合有限元应力计算,探讨了不同水位骤降速率下的浸润线情况,计算了堤防安全系数。研究结果表明:湘江水位骤降速率越快,浸润线变化范围越大,浸润线变化范围与水位降落速率成正比;湘江水位骤降速度在3 m/d^4 m/d,水位降到28.8 m时,堤岸失去稳定;水位骤降并非整个过程中堤岸均处于失稳状态,而是水位降至某高度后堤岸失稳,骤降速率增快对堤防安全系数有一定负面作用。研究结果对隧道下穿堤防建设具有一定指导意义。     

河湾水流与河床冲淤综合分析

本文在两个弯道模型试验基础上［１，２］，综合分析了国内外的有关研究成果。文中首先阐明河流蜿蜒弯曲的必然趋势和河湾内环（副）流伴随主流形成螺旋流动前进的特征，并对弯道内主流位向变化、环流强度、水面横比降等作了分析，推荐了计算公式。其次，对河湾水流的横断面流速分布和沿河宽的单宽流量分布给出了计算方法，并分析求得了河湾冲刷深度的公式；依此可以计算河湾冲淤河床的平衡断面。     

陈村拱坝坝后冲坑分析研究

陈村拱坝采用两侧挑流对冲式消能，坝后河床已经历接近100a-遇洪水的冲刷，左、右两侧各形成一个大冲坑。冲坑发展趋势分析、原型与模型对比分析、地质条件正反分析一致表明，左侧冲坑深度和最深点的位置都有异常现象，其主要原因是一条大断层的不利影响。目前左坑尚不危及坝趾基岩稳定，但对左岸进厂公路已构成威胁，必须及时加以处理。     

三峡工程蓄水运用以来荆江河段河岸稳定性初步研究

根据实测资料分析了三峡工程蓄水运用以来荆江河段水沙输移变化,河道冲淤变化以及典型险工段近岸坡度变化等,并在此基础上对其河岸稳定性进行了初步研究,结果表明,三峡水库蓄水运用以来,坝下游河段来沙量大幅度减少,荆江河段普遍发生冲刷,部分地段近岸河床的水下岸坡冲刷变陡,河岸稳定出现了不同程度的隐患,局部河段甚至发生了崩岸险情,已影响防洪安全与河势稳定等;建议加强荆江险工段的监测,对已发生的崩岸险情进行及时治理,对以往护岸工程的薄弱地段或可能发生崩岸险情的地段需及时加固守护;建议加强三峡工程运用后荆江河道演变与治理方面的研究.     

锚索应力增量法评价边坡稳定性

预应力锚索加固后，边坡岩体的力学性能得到改善，从而使其受力状态发生变化，此时如仍按一般边坡稳定性评价方法评价并不是很合理。因此，提出采用支护结构的受力特性来表征加固后边坡的稳定性，具体是指用预应力锚索在各工况下产生变形所引起的应力增量与允许应力增量的差值，将该差值与允许应力增量的比值来表示边坡的稳定性。某水电站左岸坝轴线边坡天然岸坡高、自然坡角大、片麻理陡倾岸外，与片麻理垂直的陡倾裂隙和平缓裂隙是控制边坡稳定性的主要因素，结合现场地质资料和监测数据，利用离散化有限元软件FINAL建立左岸边坡开挖变形分析模型。对比研究3种工况下不同预应力锚索加固设计方案的边坡稳定性，得出暴雨工况为最危险工况，然后分析了最危险工况下不同加固方案时的变形、位移及应力，所得结果与边坡稳定系数法得到的边坡稳定性状况一致。研究结果对该电站左岸坝轴线边坡后续加固有一定的参考作用。