降雨入渗条件下边坡稳定性研究现状及展望

本文总结了国内外对大气降雨引起边坡变形失稳现象的研究进展与现状,一是利用野外观测与试验研究分析,借助数学统计分析方法寻求降雨与边坡稳定性之间的相关规律,其最大优点是仅仅依赖于历史数据或试验数据,不需考虑降雨在岩土体中的作用和滑坡自身的演变过程,归纳出相关关系可作为本地区或本边坡的中短期滑坡预测和预防;二是分析降雨入渗引起边坡失稳的物理过程并建立定量的模型进行数值模拟,其最大优点是对边坡各种岩土的类型、土的入渗能力、土的初始饱和度、土层深度、水文地质条件、边坡长度、降雨持时、降雨强度、暴雨前降雨量、间歇性降雨以及坡面防渗等情况进行适当考虑,其关键是准确获取这些参数值。最后总结了这个问题的进一步研究方向与目标。     

降雨入渗条件下边坡稳定性研究现状及展望

本文总结了国内外对大气降雨引起边坡变形失稳现象的研究进展与现状,一是利用野外观测与试验研究分析,借助数学统计分析方法寻求降雨与边坡稳定性之间的相关规律,其最大优点是仅仅依赖于历史数据或试验数据,不需考虑降雨在岩土体中的作用和滑坡自身的演变过程,归纳出相关关系可作为本地区或本边坡的中短期滑坡预测和预防;二是分析降雨入渗引起边坡失稳的物理过程并建立定量的模型进行数值模拟,其最大优点是对边坡各种岩土的类型、土的入渗能力、土的初始饱和度、土层深度、水文地质条件、边坡长度、降雨持时、降雨强度、暴雨前降雨量、间歇性降雨以及坡面防渗等情况进行适当考虑,其关键是准确获取这些参数值。最后总结了这个问题的进一步研究方向与目标。     

降雨入渗对含软弱夹层矿山边坡稳定性影响机制研究

含缓倾软弱夹层的矿山边坡在连续降雨后易发生滑坡,以四川峨眉黄山石灰石矿山磨环凼西侧新滑坡为例,通过现场勘查、工程地质条件分析,利用极限平衡法对该滑坡进行稳定性分析,并建立含软弱夹层无限边坡计算模型分析降雨入渗对此类矿山边坡稳定性的影响机制。结果表明：降雨入渗引起的边坡内部滑动面孔隙水压力上升是诱发滑坡的主要原因;软弱夹层的不透水性会引起滑动面孔隙水压力突变,导致边坡稳定性骤减;降雨入渗的速率、雨水入渗的时长、边坡岩体的含水状态及软弱夹层的不透水特性决定了在降雨入渗的整个过程中滑动面孔隙水压力对边坡的稳定性的影响程度大小。     

分层排土场边坡降雨入渗过程及稳定性分析

针对岭南沿海地区露天矿山排土场边坡分层特征,基于分层边坡降雨入渗模型,计算在一定降雨强度下雨水入渗深度,采用有限元强度折减法计算得出安全系数,结合工程实例,用数值模拟确定不同降雨入渗条件下的体积含水率、降雨入渗深度以及安全系数的变化,进行边坡稳定性分析。结果表明:降雨强度与渗透系数的关系对土体体积含水率的分布影响显著,建立的分层边坡雨水入渗深度理论计算结果与数值分析得到的结果基本一致,表明该公式能较好地反映分层边坡降雨入渗过程,在降雨初期以及湿润锋到达土体分层界面时,安全系数降幅最大,随后安全系数降幅逐渐减小且趋于稳定。边坡整体稳定性良好,现场位移监测结果验证了计算结果的合理性。研究成果为分层边坡降雨入渗灾害防治提供理论依据。     

矸石山边坡在降雨入渗作用下的稳定性分析

基于降雨入渗对煤矿矸石山边坡稳定性的显著影响,建立了矸石山边坡降雨入渗的计算模型及对解法编制了MATLAB计算程序,计算了边坡在降雨后的瞬态含水率,运用极限平衡法和FLAC数值模拟法,对矸石山边坡进行了降雨前后的稳定性对比分析。研究表明:降雨入渗只影响边坡以下3 m深度的含水率,易发生表层滑坡;降雨入渗降低了边坡土体的内摩擦角和黏聚力,减小了边坡的安全系数;降雨后边坡体的最大位移及位移分布、最大剪应变及剪应变分布和塑性区均有明显的增加,边坡稳定安全储备显著降低。     

降雨入渗对含缓倾软弱夹层矿山边坡的稳定性影响机制研究

含缓倾软弱夹层的矿山边坡在连续降雨后易发生滑坡,以四川峨眉黄山石灰石矿山磨环凼西侧新滑坡为例,通过现场勘查、工程地质条件分析,利用极限平衡法对该滑坡进行稳定性分析,并建立含软弱夹层无限边坡计算模型分析降雨入渗对此类矿山边坡稳定性的影响机制.结果表明:降雨入渗引起的边坡内部滑动面孔隙水压力上升是诱发滑坡的主要原因;软弱夹...     

降雨入渗对非饱和土体边坡稳定性影响及治理对策

为研究降雨入渗对非饱和土体边坡稳定性影响,基于饱和-非饱和渗流理论,分析了降雨入渗条件下边坡内部渗流场变化及其对边坡稳定性的影响。研究表明：①降雨入渗是饱和-非饱和过程,其内部体积含水率随降雨持续时间的变化而发生动态改变,在降雨初期,土体处于非饱和状态,黏聚力随着含水率的增大而增大,内摩擦角变化幅度较小,总体呈下降趋势,基质吸力增强,安全系数升高,对边坡稳定性有利;②随着降雨持续,孔隙水压力由负变正,黏聚力和内摩擦角随着含水率的增大而减小,基质吸力减弱,边坡稳定性降低;③降雨入渗终态过程为内部水位线升高,动静水压增加,土体有效重度降低,土体发生软化,力学强度参数降低,边坡稳定性随之降低,土体渗透系数与边坡安全系数总体成反比关系。在上述分析的基础上,结合土质边坡实例,应用强度折减法,分析了降雨入渗状态下边坡潜在滑动面、峰值位移随降雨持续时间的变化规律,认为降雨初期潜在滑动面由浅入深,峰值位移不断增大;降雨停止后,土体内部应力重新分布,土体由饱和转为非饱和,潜在滑动面、峰值位移发生逆变化。为防止降雨条件下边坡发生失稳破坏,针对性地提出了土质边坡治理建议,为非饱和土体边坡综合治理提供了有益参考。     

降雨入渗对非饱和土体边坡稳定性影响及治理对策

为研究降雨入渗对非饱和土体边坡稳定性影响，基于饱和—非饱和渗流理论，分析了降雨入渗条件下边坡内部渗流场变化及其对边坡稳定性的影响。研究表明：①降雨入渗是饱和—非饱和过程，其内部体积含水率随降雨持续时间的变化而发生动态改变，在降雨初期，土体处于非饱和状态，黏聚力随着含水率的增大而增大，内摩擦角变化幅度较小，总体呈下降趋势，基质吸力增强，安全系数升高，对边坡稳定性有利；②随着降雨持续，孔隙水压力由负变正，黏聚力和内摩擦角随着含水率的增大而减小，基质吸力减弱，边坡稳定性降低；③降雨入渗终态过程为内部水位线升高，动静水压增加，土体有效重度降低，土体发生软化，力学强度参数降低，边坡稳定性随之降低，土体渗透系数与边坡安全系数总体成反比关系。在上述分析的基础上，结合土质边坡实例，应用强度折减法，分析了降雨入渗状态下边坡潜在滑动面、峰值位移随降雨持续时间的变化规律，认为降雨初期潜在滑动面由浅入深，峰值位移不断增大；降雨停止后，土体内部应力重新分布，土体由饱和转为非饱和，潜在滑动面、峰值位移发生逆变化。为防止降雨条件下边坡发生失稳破坏，针对性地提出了土质边坡治理建议，为非饱和土体边坡综合治理提供了有益参考。     

降雨入渗对砂质边坡变形和稳定性的影响

基于砂质边坡的数值仿真模型,研究了降雨入渗对边坡稳定性和变形的影响规律。研究发现:边坡安全系数随着降雨持续时间和强度的增大呈现降低的趋势,随着边坡角度、高度的增加而减小,随着内摩擦角、黏聚力的增加而增大;而边坡高度和坡角对边坡滑动深度影响较小;土体内摩擦角大的边坡容易发生浅层滑坡,黏聚力大的边坡容易发生深层滑坡。随着降雨持时的增加,在边坡坡脚位置水平位移产生突变,为边坡最容易剪切滑出位置。抗滑桩的抗剪承载力越大边坡安全系数就越大,但承载力大的抗滑桩会加深滑裂面的位置;抗滑桩在加固位置位于边坡中下部时的安全系数比设置在上部时增加2%~5%。因此,在不改变危险滑裂面的情况下,合理设计抗滑桩强度可以提高边坡安全系数。     

降雨入渗作用下膨胀土缓坡稳定性数值模拟

降雨入渗是引起工程边坡破坏的一个主要因素。膨胀土是一种具有明显湿胀干缩特性的特殊土。膨胀土边坡表层土体在长期干湿循环过程中裂隙发育、雨水渗透通道增多，相对应地增大了其土层的渗透系数。该文运用强度折减法和有限元分析软件，对不同降雨工况下长、大、缓边坡的安全稳定性进行研究。结果表明：在不同降雨强度、不同降雨历时作用下，膨胀土边坡内部孔压、饱和度及边坡表面位移的变化与降雨程度成正比，但属非线性变化关系，即在降雨强度达到一定数值后，降雨强度的增加对于膨胀土边坡内部孔压、饱和度及边坡表面位移变化的影响微乎其微，安全系数的降低程度亦存在一定差异。     

降雨入渗及地震作用下边坡稳定性研究

边坡滑坡给社会经济和人民生命安全带来了巨大威胁，降雨和地震是边坡滑坡的两大诱因。以云南省某矿山边坡作为研究对象，取样后在室内进行岩石力学实验，得到后期工作所需的岩石力学参数，利用霍克布朗准则推导出岩体的力学参数，运用理论计算和数值模拟分析降雨和地震对边坡稳定性影响，结果表明：1）在降雨入渗作用下，边坡出现滑坡主要是静水压力造成的；2）在地震作用下，当地震峰值加速度为0.1g时，有效塑性区主要位于边坡中下部，当增大地震峰值加速度，其范围向坡脚移动，当加速度为0.3g时，塑性区出现贯通趋势。     

废弃稀土尾矿堆降雨入渗规律及破坏模式试验研究

废弃稀土尾矿堆表现为一种各向异性、结构无序、弱胶结或无胶结的特殊地质体，其入渗规律和破坏模式与一般土质边坡相比差异较大，在极端降雨条件下极易产生局部垮塌或滑坡灾害。通过构建两组有无顶端平台的室内废弃稀土尾矿堆模型，在相同的降雨工况等条件下，对其孔隙水压力、含水率及内外排水速度进行了监测，并对两组模型试验进行了数值模拟，研究其破坏模式和降雨入渗规律。结果表明：①有无顶端平台的废弃稀土尾矿堆模型，其孔隙水压力、含水率和排水速度的响应情况不同，模型B（有顶端平台）3个值都大于模型A（无顶端平台），其响应也更为敏感；②顶端平台导致废弃稀土尾矿堆模型破坏模式差异较大，模型A破坏模式较为单一且破坏较小，只有坡角产生浅层滑动破坏，而模型B在坡脚处发生较为明显的浅层滑动破坏的同时，坡面破坏区域上方会依次往上产生裂隙，随着试验的进行，裂隙进一步与坡脚的浅层破坏区域汇合后，坡面由下而上依次向下坍塌破坏，同时模型B更易于产生边坡破坏。数值模拟结果与模型试验结果相符合，可为类似试验和有效防治废弃稀土尾矿堆局部垮塌、滑坡等灾害提供有益参考。     

降水入渗对非饱和土坡稳定性的影响

降雨以液体形式入渗到土体中，同时土体中的水以蒸发的形式离开土体。两个过程的差值决定地面径流量和净入渗量。净入渗量受土体-洼质、含水率、孔隙水压力、土体中水蒸气的消散度等因素的影响。因此，降雨入渗后的暂态渗流场难以确定。将土-水-气三相耦合，提出了一种确定降雨入渗后的暂态渗流场的模型。最后，结合工程实例分析了降雨入渗后渗流场的变化对土坡稳定性的影响。     

降雨诱发采动滑坡物理模拟试验研究

采动滑坡是岩土工程中极具挑战性的问题之一,采动滑坡为矿区地质灾害的主要类型,其危害性相较于其他类地质灾害更加严重。采煤会诱发平缓结构斜坡发生强烈的地面变形,研究结果表明天然状况下采煤结束后一定时间内地面变形将趋于稳定,采动滑坡的发生受降雨影响显著。以贵州马达岭滑坡为地质原型,马达岭斜坡为平缓倾内的层状结构斜坡,具有上硬下软和上陡下缓结构特征,是受采矿和降雨影响诱发的滑坡。采用物理模拟方法,应用模型箱和相似材料根据相似比建立滑坡模型,采用土压力监测计、孔压力监测计和三维激光扫描仪对模型进行监测,研究了模型在开采与降雨两类工况下变形及内部应力的变化情况和在开采与降雨共同作用下斜坡变形破坏过程,再现了滑坡从孕育到发生的全过程,分析强降雨诱发采动滑坡形成的机制。研究表明:采空区形成后,坡内原有的应力平衡被打破,发生应力重分布,采空区顶板应力卸荷,边界部位应力集中,顶板位置首先发生弯曲沉陷,产生大量离层裂缝,裂缝不断向四周扩展,逐渐形成大量竖向拉张裂缝,采空区的边界部位出现多条斜向裂隙;同时采动的影响不断向上传播,采空区顶板处产生裂缝多与上覆岩体中发育的裂缝贯通形成大型裂缝;降雨作用下,坡内裂缝持续发展,降雨导致采空区及上覆岩体中形成稳定水位,增大坡后的静水压力,使裂缝不断增大,推动斜坡向临空面发生变形,雨水下渗作用下,逐渐沿下部"阶梯状"裂缝、采空区、竖向拉张裂缝形成基本贯通的潜在滑动面,最终在水压作用下,剪断锁固段形成贯通的滑面,发生整体滑动。马达岭滑坡其演化过程可分为3个阶段:①采空区覆岩-斜坡变形阶段:由于开采使上覆岩层产生变形破坏,模型坡表及内部发育大量裂隙,为雨水的入渗提供有利条件;②降雨诱发斜坡整体变形演化阶段:雨水入渗模型,加剧裂缝发育,使模型向临空向发生变形,坡内裂隙已基本贯通,模型到达失稳的临界点;③滑面扩展-滑坡发生:降雨作用下,岩体不断被软化,同时,模型内裂缝充水,使裂缝不断发育直至贯通,导致滑坡发生。因此其变形破坏机制可总结为采空区覆岩-斜坡变形→降雨诱发斜坡整体变形演化→滑面扩展-滑坡发生。     

某高速高兴村长弄屯不稳定斜坡稳定性研究

长弄屯不稳定斜坡为典型的推移式变形体,特殊的地质结构及演化历史是孕育斜坡变形的内在条件,在降雨和工程开挖耦合作用下,诱发原本不稳定的斜坡产生了推移式蠕滑变形。通过分析评价地质背景、岩土类型、滑体规模、形态结构特征、水文地质条件、岩土物理力学参数等,认为长弄屯滑坡体在天然状态下均处于欠稳定状态,在强降雨天气冲刷下及雨水的入渗作用,滑坡体的自重增加、稳定性变差,滑坡可能进入快速整体滑动阶段,有必要进行工程防护。