某山区公路边坡生态防护现状调查分析

为了了解贵州省边坡生态防护应用现状,通过对贵州省西南地区公路边坡生态防护工程进行现场调查,从边坡的坡型、坡高、坡度及生态防护措施等方面进行统计分析,并制定了边坡生态防护评分体系进行评价。结果表明,调查区内边坡生态防护以基材喷射植草和植生袋植草为主;土质边坡的生态防护总体应用现状优于土石混合边坡和岩质边坡。     

基于FLAC3D的岩质边坡爆破动力响应规律研究

边坡的动力稳定一直以来都是岩土工程及地震工程重点研究的问题。利用FLAC3D数值计算方法,对爆破作用下岩质边坡振动速度、位移、应力等进行模拟,并在与实测爆破振动峰值进行对比验证的基础上,分析边坡的动力响应规律。结果表明：地震波具有极强的方向性,主要朝施加荷载的正向传播;在边坡坡面和坡脚处因应力波在边坡自由面反射容易产生一定区域的振动加强场;应力的响应特征上,无论是拉应力还是压应力其最大值均出现在坡脚附近,在实际的边坡爆破开挖过程中,对边坡的坡面尤其是坡脚处应该加强保护措施。研究成果对岩质边坡开挖设计及施工具有一定的参考价值。     

岩质顺层破碎采石场开挖边坡稳定性分析

以宜昭B4取料场边坡为实例，选取边坡单级坡高、开挖坡度、支护方式等3个典型影响因素进行分析，利用ABAQUS建立边坡三维有限元模型，模拟了边坡开挖、支护施工过程，计算出各开挖支护方案下坡体的水平及竖向位移随开挖时步的变化情况，并结合强度折减法，将安全系数作为边坡稳定性评判标准。结果表明：同一边坡在工况相同时，支护方式对边坡稳定性影响最大，其次是边坡坡度，单级坡高影响最小。经优化后降低单级坡高（10m）、减缓边坡坡度（1∶1）、采用喷锚联合支护，此方案下边坡支护结构面上最大竖向位移为3.67mm，最大拉应力为0.73MPa，最大水平位移出现在边坡坡脚与平台上，为1mm；边坡开挖支护后的安全系数为1.46，大于规范中边坡稳定安全系数1.35。     

大渡河大岗山水电站大坝人工骨料加工系统料场深厚覆盖层边坡支护设计

大渡河大岗山水电站工程大坝人工骨料加工系统料场开挖边坡坡体结构总体为岩土混合型边坡。其中,上部深厚覆盖层边坡最大高度达135 m(约占料场开挖边坡总高度的40%),下部边坡为完整性相对较好的花岗岩坡体。该工程边坡防护处理的难点为上部覆盖层边坡的稳定问题,设计充分考虑了覆盖层坡体的结构特性和边坡潜在失稳模式,同时借鉴类似边坡工程防护处理实践经验,其边坡防护处理首选措施是在边坡开挖区外围及坡面设置截排水措施,其次选择了以坡面浅层系统加固为主、坡体深层适量预锚加固为辅的综合加固措施。目前,该项边坡治理工程已基本完工,各项监测资料显示边坡未出现异常变位现象,表明边坡整体处于安全稳定状态。     

土坡位移场应力场对泊松比及形状变化的灵敏性

介绍了边坡工程中位移、应力场对岩土体参数及坡体形状灵敏度分析的原理。研究分析了边坡位移场与应力场对泊松比、坡比以及第一阶模态的灵敏度,并得出各灵敏度最值所处位置。对比了泊松比与坡比对水平位移场的影响大小,表明在边坡坡面附近水平位移场受坡比影响较大,在坡后方水平位移场受泊松比影响较大。给出了坡比为1∶1.02时水平位移绝对最大值的预测与计算值,两者相差较小,表明利用灵敏度进行预测及设计优化是可行的。     

切坡影响下缓倾顺层红层边坡变形的演化过程

以德遂高速公路沿线典型缓倾顺层红层边坡为工程依托，依据地质分析及相似理论建立缓倾顺层红层边坡室内物理模型，采用开挖试验模拟实际工程切坡，研究坡体的变形演化过程。结果表明：缓倾角20°的顺层红层边坡随切坡呈现典型的拉裂[CD*2]滑移式破坏，坡体位移均随分级切坡不断增大，水平位移均高于竖直位移，同时切坡面附近产生的位移相对于坡体其他部位较大；坡体变形主要由切坡阶段卸荷变形及静置阶段蠕滑变形两部分组成，且切坡卸荷为蠕滑变形发展创造了基础条件；切坡至软弱泥岩夹层前卸荷变形大小及速率均高于蠕滑变形，切坡至软弱泥岩夹层后坡体卸荷变形低于蠕滑变形；切坡面附近部位应力受切坡扰动较为明显，而坡体中部及后缘应力受切坡扰动较小，但坡内应力总体呈现下降趋势，即应力随切坡逐步释放。     

两级均质土坡位移场对边坡形态的敏感度分析

运用Abaqus有限元软件求解边坡位移场对边坡形态敏感度的方法,求解分析了两级阶梯型均质土坡在坡顶受40 k Pa均布荷载作用下,土坡位移场对一、二级边坡坡度变化与平台高度、宽度变化敏感度的分布规律。结果表明:两级阶梯型均质土坡水平位移场与竖向位移场对二级边坡坡度最敏感位置分别位于二级边坡潜在滑移体下部与边坡坡顶后方附近;对一级边坡坡度较敏感位置分别位于边坡平台后方附近、一级边坡潜在滑坡体下部与一级边坡潜在滑移体顶部、边坡坡顶后方;对边坡平台高度较敏感位置分别位于一、二级边坡潜在滑移体下部与边坡平台下方、一级边坡坡面附近;对边坡平台宽度较敏感位置分别位于二级边坡潜在滑移体下部与边坡坡肩附近。归一化敏感度显示在4个边坡形态因素中,边坡平台高度对边坡位移场影响最大,一级边坡坡度对其影响最小。     

复杂双面边坡整体稳定性分析

实际工程中边坡常呈现出复杂的几何结构,利用有限元强度折减法讨论了3种边界条件下凹凸坡结构和不同坡度组合情况双面边坡的安全系数和破坏特性,并与单面平直边坡进行对比分析。研究发现:在本次计算条件下,双面边坡垂直放坡时,单面平直边坡的安全系数大于凸坡;对于凸坡其他情况,全约束边界条件下安全系数最大,与平直边坡相比提高了约3%。所有形式的凹坡的安全系数均大于平直边坡,其中,全曲面凹坡在全约束边界条件下安全系数提高了近10%,约为其余形式凹坡的2倍。当双面边坡横纵坡度不等时,边坡沿危险坡面产生滑移,决定边坡整体稳定性的因素为较陡的坡度;坡度相等时,边界条件对双面边坡破坏模式的影响较为明显,不同边界条件将导致边坡不同的破坏形态,在半约束条件下,双面边坡只沿法向约束一侧产生滑移破坏,而另外两种约束条件下,其破坏区域均为对称形状。     

水工隧洞爆破施工对边坡影响的数值分析

水工隧洞爆破开挖的振动波不仅会造成洞身岩体变形,还会继续传播影响邻近边坡。采用数值模拟方法,以在建工程为例,研究爆破振动对边坡不同部位的应力应变影响。结果表明,初爆瞬间动力荷载沿圆周作用于隧洞周壁面并向外扩散,当压应力波扩散至坡面后发生反射并形成拉应力波,拉应力区范围先增后减。在爆破过程中,边坡中各部位应力值呈现先增后减的特征,且坡面的位移较坡脚更大。通过振动效应分析发现,无论在边坡坡脚或坡顶,振速峰值随着距坡脚和坡肩距离增大而减小,振动频率则反之,同时坡顶振速明显大于坡脚。     

基于应变评价边坡-地基失稳的过程控制

传统的边坡监测手段主要是监测局部区域的水平位移, 然而应力和应变指标可更直观体现边坡的实时状态。根据光纤传感分布式监测技术的原理, 建立了边坡-地基数值模型, 采用水平应变的评价指标, 对其变形失稳过程开展了研究。结果表明:在加载过程中, 相对于水平位移指标, 边坡内部的水平应变指标可以更好地体现边坡的变形失稳过程并能够预测实际破坏的滑动面。坡体内部设置的6条水平测线中最大水平应变与稳定性系数呈较好的对数关系, 通过比较, 建议主要对坡中区域进行布线监控。此外, 引入水平应变加速度指标, 得到了与边坡稳定性系数的关系, 并可预测边坡-地基的稳定性劣化趋势, 进而实现过程控制。     

不同生态护坡下水土保持效果动态变化研究

为研究不同生态护坡措施实施后其护坡效果随时间的变化情况,选取北京市昌平区朱辛庄水土保持示范基地内的4组不同护坡类型径流小区为研究对象,通过连续5 a的植被调查和人工模拟降雨实验研究,对各个护坡径流小区的植被状况以及产流和产沙数据进行了分析。结果显示:4种生态护坡实施后,随着时间推移,护坡植物种类会朝着当地土生植物种类发生演替,从而导致护坡的水土保持效果发生变化,每种生态护坡的效果各不相同;单一植物护坡容易受到植物演替规律的影响,而采用工程与植物措施相结合的护坡形式,水土保持效果则更为持久有效。研究成果可为今后生态护坡技术的推广应用提供借鉴。     

无定河坡面措施减沙和拦粗泥沙量分析

提出了一个新的反映降雨侵蚀作用的指标,并利用无定河实测输沙量资料和前人用水保法估算的水利水保措施年减沙量,建立了流域产沙与降雨和风蚀气候因子的关系。通过与前人用水保法估算的水利水保措施年减沙量对比分析,发现坡面措施拦沙量应比水保法所得的估计量大。进一步计算出产沙中的粗泥沙量,并与坡面和沟道措施拦沙量建立关系,发现坡面措施的拦沙中粗泥沙比例平均在42%以上,而坝库拦沙中只有约32%。无定河流域坡面措施在措施拦减粗泥沙中所占的比例越来越高。由于坡面措施效益期长,拦粗效率高,所以未来应大力发展坡面措施,以达到长期有效控制水土流失的目的。     

膨胀土渠坡兼有排水功能的双层结构防护方案

渠坡防护对于南水北调膨胀土渠坡变形控制和稳定是非常必要的。通过工程背景和膨胀土特性的分析,认为膨胀土渠坡防护的目标是控制膨胀土的含水量变化,从而抑制膨胀土的裂隙性;指出仅考虑防渗功能的防护方案存在局限性。基于饱和非饱和渗流理论,提出了兼有排水功能的双层结构防护方案;并充分利用非饱和粗、细粒土之间渗透性对比关系随着吸力的变化可以转变的规律,从多种途径实现控制膨胀土边坡含水量变化的目标,从而保证防护方案的长期有效性。     

滴灌作用下膨胀土边坡表层含水量影响因素分析

含水量是影响膨胀土裂隙开展的关键因素,基于控制含水量(后称"控水")的思路治理膨胀土边坡的方法具有重要的工程意义。提出利用滴灌加湿作用控制膨胀土边坡裂隙的理念。运用有限元分析方法,研究滴灌作用下膨胀土表层初始含水量、滴灌量、滴灌历时以及坡度等关键敏感性因素对边坡表层含水量的影响规律。研究结果表明:膨胀土具备较强的保水性能;初始含水量低、持时短、大间距的滴灌,不利于土体水分重分布;多点源交汇滴灌下的坡度越大,滴灌浸润范围越大。因此,可通过开启较高的滴灌临界含水量、设置较大坡度以及合理的滴头水平间距来增强膨胀土边坡表层土体的加湿效果。     

土质边坡归一化变形量失稳判据研究

为建立土质边坡失稳的微观机理和宏观位移之间的关系,应用有限元强度折减法,分析了失稳过程中土质边坡土体单元应力状态和整体稳定性的联系,定义了边坡渐进破坏时潜在滑动面上土体单元的应力差;分别采用塑性应变区贯通、特征点位移突变、应力差等不同失稳判据对均质土坡的稳定性进行判断分析,验证了不同边坡失稳判据间的一致性与统一性。通过单因素敏感性分析方法,分析了边坡几何参数(坡高、坡比)与物理力学参数(弹性模量、重度、黏聚力、内摩擦角和泊松比等)对极限状态下边坡坡顶水平位移的影响;结合归一化变量的变异系数法,构建了以变形量为基础,同时考虑几何因素与物理因素的土质边坡归一化失稳判据,提出了边坡稳定性的评价方法。     

碎石土斜坡水平受荷桩m取值研究

西南地区大量输电线路在崇山峻岭中走线,塔位多位于碎石土及破碎(或极破碎)基岩斜坡场地,该类场地中水平受荷桩m取值问题仍是工程界的一大难题。基于此,开展了4种坡度下水平受荷桩模型试验,分析不同斜坡坡度条件下碎石土场地桩身位移随水平荷载的变化、桩侧土体水平抗力沿深度的变化特点,从而确定了m与泥面位移的幂函数衰减关系式;进一步参考坡度对桩侧土体抗力变化规律的影响,给出了m计算关系式中各计算参数的确定方法。经现场载荷试验证明该方法具有较强的适用性,对提高斜坡场地结构水平抗力计算的精度具有一定的工程意义。     

寒区预制混凝土衬砌梯形渠道弹性冻土地基梁模型

基于Winkler弹性地基梁理论及有限杆单元的思想,以单块预制板为研究对象构建其挠曲线微分方程并求解;在此基础上,考虑冻土-结构接触界面及预制板间填缝处的协调变形与相互作用,引入端部边界条件及板间连续性条件,同时砂浆填缝处弯矩为零,将多块预制板联系起来,构建预制混凝土衬砌梯形渠道弹性冻土地基梁模型。再由切向静力平衡条件导出切向控制方程并求解,最终获得衬砌板各截面法向冻胀位移与切向位移的解析表达式。以新疆北部某梯形渠道为例,对衬砌各截面法向冻胀位移、切向位移、接触面法向应力、切向冻结力及上表面应力进行计算。结果表明：本文模型计算的法向冻胀位移与观测值符合良好,与弹性支承法、杆系有限元法计算结果相比更接近观测值。上表面应力估算的易开裂范围与实地调查结果基本相符,表明了模型的合理性。由于存在不连续断面即砂浆填缝,衬砌板法向冻胀位移、接触面法向应力、截面弯矩和上表面应力均存在一定的起伏,出现正负交替现象。顶推力作用下坡板各截面均存在切向位移,且自坡脚向坡顶非线性减小,在坡顶达到最小值。     

膨胀土胀缩变形与渗透性规律试验研究

大气和地下水共同影响下,膨胀土路基或边坡工程在一定深度范围内将出现明显的干缩湿胀变形,其渗透性能也会出现显著变化,并进一步诱发膨胀土路基或边坡的失稳破坏。为系统研究竖向荷载和干湿循环作用下膨胀土胀缩变形与渗透性能变化规律,采用温控气压固结渗透仪分别进行不同荷载和干湿循环作用下的膨胀、收缩与渗透试验,研究膨胀土在不同荷载和干湿循环条件下的胀缩变形规律,确定膨胀土水渗透系数和气渗透系数变化规律。研究成果能够用于确定膨胀土容许胀缩变形量和容许竖向荷载,提出明确的膨胀土路基或边坡的最小防护深度和限制荷载,优化膨胀土路基和膨胀土边坡设计方案。     

暴雨情形下含裂隙土质边坡的瞬态稳定性

以山西省安太堡露天煤矿某地质剖面为例,采用Slide软件对暴雨情形下含裂隙土质边坡的稳定性进行分析,确定边坡潜在滑动面的位置,合理布置促使边坡发生推移式滑坡和牵引式滑坡的裂隙,应用MIDAS/GTS软件模拟分析降雨条件下的坡体应变规律和边坡稳定情况。结果表明:随着降雨入渗,边坡塑性区自坡脚向上部不断发展,直至形成贯通的塑性区;在持续降雨1.5 d时,边坡的稳定性最差,存在表层滑动可能;所提出的边坡裂隙布置方式更能反映含裂隙土质边坡在暴雨情形下的实际情况。     

边坡水土流失的治理方法

结合深圳市盐田区边坡水土流失治理情况,介绍三维植被网、喷混植生、格构护坡、锚喷支护等几种边坡治理方法,供广大从事水土保持工作者参考。