裂隙产状对膨胀土边坡稳定性的影响研究

裂隙性是膨胀土的重要特性之一,裂隙的长度、倾角等对膨胀土边坡的稳定性有着重要的影响。针对南水北调中线工程膨胀土典型渠道边坡的固有非膨胀裂隙,考虑裂隙强度、位置、倾角和长度等因素,利用极限平衡法计算和分析了膨胀土渠道边坡在不同裂隙产状下的边坡稳定性。结果表明,裂隙贯通率是影响边坡失稳形态及安全系数的重要因素,计算结果与现场观察相吻合,研究结论对南水北调中线工程膨胀土渠道边坡的设计具有指导意义。     

岩质渠道边坡稳定性影响因素分析

岩质边坡在开挖过程中岩体性质及岩体结构变化较大。在施工中应针对不同地质情况采取不同措施。该文结合南水北调中线邢石段施工开挖具体情况，详细分析岩体岩性、构造、风化程度、结构面产状等因素对边坡稳定性的影响。     

南水北调中线膨胀土开挖边坡破坏特点与机制

南水北调中线工程沿线分布有近387 km长的膨胀土(岩)，渠道边坡开挖施工期内共出现百余处大小不一的滑坡。针对施工期膨胀土开挖边坡稳定性差异，从时空分布、气候环境、地质条件、岩土结构以及膨胀性等级多个方面，分析总结了渠道边坡的破坏特点和形成机制。研究表明，渠道开挖过程中滑坡发生频度主要受控于岩性、膨胀性、结构面、岩土体结构及气候环境等因素，且土体结构和气候环境是造成施工期边坡稳定性差异的主要因素，而长大结构面的发育程度则直接影响和控制着滑坡形成的规模及数量。     

伞型锚在鄂北调水工程膨胀土临时边坡加固中的应用

膨胀土地层具有深层裂隙发育的地质特征,导致膨胀土高边坡在开挖过程中出现边坡稳定问题。常用的加固或防护措施对膨胀土临时高边坡的变形适应能力较差,且经济性较低,新型预应力伞型锚加固技术是一种新的解决途径。针对鄂北地区水资源配置工程中膨胀土渠坡开挖过程中出现的工程问题,开展了预应力伞型锚加固膨胀土高边坡现场试验及应用推广评价。结果表明:预应力伞型锚施工快速且抗拔力大,可有效地控制边坡变形发展趋势、保证边坡临时稳定;结合推广应用段边坡的安全监测数据,验证了伞型锚在膨胀土临时边坡快速加固中具有较好的推广应用价值。     

考虑裂隙分布及强度的膨胀土边坡稳定性分析

为完善现有膨胀土边坡稳定分析方法中概化处理土体结构,特别是裂隙面、软弱夹层等因素的局限,将边坡视为均质土层、裂隙充填薄层及张拉裂隙的组合,将现场勘测得到的典型控制性裂隙的空间信息(高程、倾角、厚度、长度)纳入模型,同时考虑裂隙面夹层的强度参数,建立膨胀土裂隙边坡地质模型。基于Slide程序中能够满足条块间作用力与力矩平衡,并且适合于折线滑动面的边坡稳定分析的Janbu、Spencer和Morgenstern方法,以南水北调中线工程典型滑坡为稳定性分析算例,分析含裂隙膨胀土边坡的稳定性及其特征。结果表明,边坡地质模型与真实边坡的吻合度越高,其稳定性亦越接近。在考虑了地表垂直裂隙、地下水及坡脚缓倾裂隙后,边坡的安全系数显著降低,并产生了由坡顶的垂直裂隙与从此裂隙底部开始发展、剪出口在坡脚的滑面组合而成的折线型滑动面,该滑动面型式与现场典型滑坡破坏特征基本一致。     

膨胀土挖方渠道预支护多排微型抗滑桩设计

通过对南水北调中线工程膨胀土挖方渠道边坡滑坡特点的研究,提出了一种渠道边坡预支护多排微型抗滑桩的加固方式。该桩桩体施工与开挖同时进行,设置多排微型桩分级提供抗滑力。在施工过程中,当开挖至桩顶高程时采用静压设备将微型抗滑桩打入土体,然后再进行下一步开挖。这种支护方式已运用于南水北调中线工程南阳段膨胀土渠坡的加固施工中,监测资料显示加固后边坡位移逐步稳定,加固方式可靠、有效,为类似膨胀土挖方渠道的加固提供了参考。     

南水北调中线一期工程膨胀土渠坡稳定分析

膨胀土渠坡由于膨胀土的胀缩性、裂隙性、超固结性,渠坡滑动破坏模式与一般土质边坡有很大差别。膨胀土渠坡的滑动通常沿结构面发生,并且大多为浅层滑动,采用常规的土质渠坡稳定分析方法不能完全反映膨胀土渠坡破坏的特性。根据膨胀土的工程特性,并针对南水北调中线工程膨胀土渠坡的8种典型工况,分析了其破坏模式。对常规分析方法进行改进,提出了适合膨胀土渠坡稳定分析的方法,计算结果有助于南水北调中线工程膨胀土渠段的边坡设计。     

膨胀土边坡稳定性分析及治理研究

湖北省鄂北地区水资源配置工程是大型调水工程,主要建筑物袁冲暗涵段处于膨胀土分布区域,基坑开挖深度20～30 m,基坑边坡存在膨胀土边坡稳定问题。将膨胀土边坡划分为胀缩裂隙带区域、弱膨胀土区域、中等膨胀土区域。依据膨胀土强度理论对不同区域地层进行力学参数取值,采用有限元强度理论对边坡稳定性进行分析。确定了边坡开挖完成后的潜在塑性变形区域,并布置了测斜管等监测手段对边坡塑性变形区域进行了验证。根据计算结果,对沿线膨胀土边坡治理采用了抗滑桩、伞形锚杆、削坡减载等治理措施,各治理措施互有优劣,相互补充,均起到了治理膨胀土边坡的良好效果。     

非饱和膨胀土边坡破坏机理与稳定性分析

膨胀土具有胀缩性、裂隙性、超固结性,其工程性质特殊,即使很缓的边坡也可能失稳,南水北调中线工程膨胀岩土渠段长达340 km,渠坡的处理技术、分析方法与长期稳定性是关键问题.分析了非饱和膨胀土边坡的破坏特点、破坏机理与影响因素,并对处理措施的作用机理与模拟方法进行了分析,在此基础上探讨了非饱和膨胀土边坡稳定性的分析方法,并对南水北调中线工程新乡段膨胀岩土渠坡进行了分析,得到了初步成果.     

南水北调中线渠道工程关键技术研究

针对南水北调中线渠道工程中膨胀土渠道、大型渡槽设计难题,开展技术攻关,取得了系列创新成果。在强降水区深挖高填膨胀土渠道方面,开展了多裂隙膨胀土边坡综合抗剪强度取值方法、原生裂隙面控制的深层滑动稳定分析方法、坡面保护与坡体加固的新型结构及其控制标准、填方渠堤剩余沉降量预测与控制方法、水泥改性土等关键技术研究,形成了膨胀土边坡设计理论方法和标准体系。在超大型渡槽结构设计方面,开展了低耗水头新型渡槽型式、温度荷载模式、预应力设计方法等研究,发展了超大型渡槽设计理论方法、设计控制标准。南水北调中线工程渠道关键技术的研发,解决了渠道工程设计技术难题,缩短了关键工期,保证了工程顺利建设和按期通水,取得了显著的经济、社会和生态效益。     

膨胀土裂隙、强度及其与边坡稳定的关系

以南水北调中线工程、鄂北调水、引江济淮等大型调水工程中的膨胀土问题为研究对象,从膨胀土裂隙性、强度特性和破坏特征等方面,论述了膨胀土边坡稳定的影响因素、边坡破坏机理和强度特性。研究表明,膨胀土的裂隙为胀缩裂隙和非胀缩裂隙两类,非胀缩裂隙是地层中的“原生裂隙”,胀缩裂隙是干湿循环引起的“次生裂隙”。降雨和强度衰减是大多数膨胀土边坡浅层滑动的主要因素,而非胀缩裂隙面的倾向、倾角及强度是控制膨胀土边坡整体稳定的主要因素。膨胀土边坡的失稳,可归纳为“膨胀变形引起的浅层滑动”和“裂隙强度控制的整体滑动”两种破坏模式,膨胀土的边坡稳定分析也应充分考虑膨胀变形和裂隙分布状态的影响;膨胀土的强度指标不能简单地用土体的“综合强度”,而应根据实际地层情况,分别以土块强度和裂隙面强度进行描述。在此基础上,应针对不同的破坏机理进行膨胀土边坡的处治。     

深层裂隙发育型膨胀土边坡变形演化特征研究

深层原生裂隙在膨胀土地层中普遍存在，沿裂隙面的深层滑动是膨胀土边坡失稳的重要模式。为掌握深层裂隙性失稳模式下膨胀土高边坡的变形演化特征，开展了高边坡开挖卸荷的现场原型试验。由试验测得了从稳定发展至破坏过程中边坡的水平位移，获得了滑裂面几何形态，进而推导了深层裂隙性失稳模式的力学机制；采用位移速率幂指数作为边坡变形演化趋势的量化参数，分析了开挖速率及降雨对边坡变形状态的影响；按变形发展快慢趋势，将边坡变形划分为缓慢稳定、缓慢失稳、短时失稳和快速失稳4种状态类别，并提出定量判别阈值；根据不同变形状态下边坡的位移速率及其幂指数的分布规律，提出了适用于膨胀土深层裂隙性滑坡的预警方法。所得成果为膨胀土边坡变形控制和滑坡预警提供了理论和试验依据。     

土工袋处理膨胀岩(土)渠道边坡施工技术

南水北调中线工程选取潞王坟试验段进行现场原型试验,针对中、弱性膨胀岩(土)渠道边坡,采取了不同处理技术。土工袋+膨胀岩(土)开挖料换填处理措施是试验段应用的主要处理措施之一。文章探索和总结了土工袋处理膨胀岩(土)渠道边坡施工技术,对于指导和优化膨胀岩(土)段渠道的设计和施工有重要意义。     

浅谈膨胀岩(土)开挖换填技术

南水北调中线工程河南段已经进入关键时期,沿线各渠段的开挖已基本成型,但在部分渠段出现了具有不同程度湿陷性的膨胀岩(土),对边坡稳定性及衬砌完成的混凝土面板完整性有较大影响,必须重新开挖换填才能保证施工质量。现对膨胀岩(土)的开挖回填技术进行简述,以备参考。     

降雨情况下裂隙膨胀土边坡渗流稳定性的影响分析

为探究降雨条件下膨胀土边坡的渗流稳定特性,以某高速公路膨胀土边坡为背景,对不同裂隙深度、位置的裂隙膨胀土边坡进行降雨环境下渗流及稳定性数值模拟分析。研究结果表明,膨胀土边坡中裂隙的存在对渗流和稳定性有重要影响。裂隙越深,雨水入渗范围越大,稳定性逐渐降低,且呈幂函数型减小;裂隙位于坡顶时含水量差异最小,在坡脚时含水量差异最大,且裂隙位于坡顶、坡脚处的安全系数较低;裂隙位置的存在对边坡潜在滑移面的影响并不大,而裂隙发育程度是影响边坡潜在滑移面的主要因素。     

南水北调中线渠道岩质边坡稳定性的影响因素分析

南水北调中线京石段的部分渠道为岩质边坡,在开挖过程中,有的渠段揭露出的岩体质量逐渐变好,从而对设计边坡坡比进行了调整,节约了大量投资,加快了工程进度;有的渠段地质构造比较发育,岩体较为破碎,在地下水的作用下发生了滑坡现象。该文结合渠道施工的具体情况,详细分析了岩体完整性风化程度、岩石强度、结构面的产状、地下水等因素对岩质边坡稳定性的影响。     

膨胀土边坡稳定性研究

阐述了近年来长江科学院在膨胀土边坡稳定性方面的研究成果。研究了南水北调中线工程膨胀土的裂隙形态及分布规律,在“大气影响深度”以上与以下区域膨胀土的裂隙形态存在差异,以下区域的裂隙具有明显的定向性;介绍了膨胀土的膨胀性,对于起始含水率一定的膨胀土,相同吸湿条件下的膨胀应变与平均应力在半对数坐标系下呈很好的线性关系;阐述了膨胀土的强度特性,提出了膨胀土强度试验新方法;研究分析了膨胀土边坡失稳机理,提出了膨胀土边坡的破坏模式及相应的稳定分析方法。研究成果表明：膨胀土边坡不仅存在重力作用下的整体稳定性,整体稳定性受裂隙面强度控制,而且在吸湿条件下会产生浅层失稳,浅层失稳的主要影响因素为土的膨胀变形;在膨胀土边坡的稳定分析中,膨胀土的强度,不需进行任何折减,直接采用强度试验值,稳定分析成果能正确地反映边坡的稳定状态。     

引江济汉2标渠道边坡膨胀土换填试验研究与应用

南水北调中线一期引江济汉工程渠道2标,根据详细的地质素描,渠道边坡部分为弱偏中膨胀土,存在膨胀土渠坡胀缩变形问题,渠道衬砌前需对渠坡进行换填处理。为了解决渠道边坡稳定性,设计要求渠道边坡进行3.00 m宽膨胀土换填。由于边坡膨胀土不能满足换填要求,计划渠道边坡换填土料主要为渠底开挖土料或边坡开挖混合料,局部土料不足就近从渠道开挖作业面调运,对素土参加一定量水泥进行试验研究。根据试验研究成果,经设计同意,采用路拌法进行施工,换填质量满足设计要求。     

大型输水渠道膨胀土(岩)渠段边坡稳定分析

膨胀土(岩)工程特性特殊,易造成边坡失稳、滑塌,因此对膨胀土(岩)渠坡的稳定性进行分析尤为重要。针对膨胀土(岩)渠段不同的破坏模式提出了相应的边坡稳定分析方法,并给出了边坡稳定分析时参数取值的经验方法:对于有明显裂隙面的裂隙强度控制下的渠坡滑动采用极限平衡法中的摩根斯坦-普拉斯法(Morgenstein-Price Method)进行计算(滑裂面为裂隙结构面),对于无明显裂隙面的渠坡采用极限平衡法中的毕肖普法(Bishop)进行计算(搜索最危险滑动面)。以南水北调中线工程干渠某膨胀土(岩)渠段为例进行渠坡稳定分析,指出:对于南水北调中线工程土体参数,弱膨胀土黏聚力取峰值强度,中、强膨胀土(岩)体强度采用分带选取原则,在大气影响带(0～2.5 m)范围内取残余强度,在过渡带(2.5～4.5 m)范围内黏聚力按峰值强度的0.5～0.7倍取值、内摩擦角按峰值强度对应内摩撑角的0.7～0.8倍取值,4.5 m以下非影响带黏聚力取峰值强度。     

三峡工程永久船闸高边坡卸荷松动带变形特点

岩质人工高边坡的形成常常引起稳定和变形等方面的工程问题。为了探讨裂隙岩体开挖边坡的变形特点，以三峡工程永久船闸高边坡的变形监测和地质研究成果为例，根据变形位移过程并比照开挖过程分析，认为整个边坡岩体卸荷过程须经历预变形阶段、剧变形阶段、渐变形阶段和后变形阶段等４个阶段。开挖边坡卸荷岩体可为３个带：表层松动带、卸荷变形带以及应力调整带。并对一些与边坡变形有关的因素，如结构面的产状、密度和规模，以及加固效果等也进行了讨论。