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。     

膨胀岩渠坡变形和破坏特征研究

膨胀岩的边坡稳定主要受地层岩性、地质结构和构造、膨胀等级、地下水环境等因素控制,由于岩和土的生成历史不同,导致它们的矿物成分、胶结强度也有所不同。根据南水北调中线工程新乡潞王坟膨胀岩现场试验段裸坡试验区的人工降雨试验,分析了膨胀岩渠坡的变形和滑动特征。试验成果显示：膨胀岩渠坡的变形和破坏特征主要表现为雨淋沟、坡面隆起和局部浅层滑动;造成破坏的主要外在因素是施工卸荷、干旱 半干旱气候和降雨。研究成果为膨胀岩渠坡设计和破坏机理的分析提供了基础。     

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。     

降雨条件下膨胀岩边坡失稳数值模拟研究

为了揭示膨胀岩边坡破坏机理,采用流固耦合的非线性有限元分析方法,对膨胀岩边坡降雨失稳现场试验进行了数值模拟研究,改进了膨胀岩边坡稳定分析技术,使之能考虑膨胀岩的膨胀性、裂隙性,以及非饱和膨胀岩的吸湿软化特性。数值计算结果表明:非饱和膨胀岩的吸湿软化特性是膨胀岩边坡渐进性破坏的主要原因,膨胀性进一步加剧了这种影响;大气影响带膨胀岩的风化和干湿循环影响导致的浅层裂隙,是膨胀岩边坡浅层滑动的根源。     

膨胀土裂隙对渠坡稳定的影响分析

根据地质编录资料,介绍了南水北调中线工程南阳段膨胀土渠坡裂隙的基本特征,分析了膨胀土中裂隙对渠坡稳定的影响,并在滑动面组合形式、拉裂缝位置和指定滑动面搜索3个假定条件下,通过正交试验,分析了滑动面倾角对渠坡稳定影响的主次因素。结果表明,裂隙的规模、裂隙面形态和填充情况可以采用滑动面的抗剪强度来反映,缓倾和中倾滑动面对渠坡稳定影响较大,倾向坡外的缓倾角和中倾角长大裂隙是渠坡失稳的主控裂隙。     

对南水北调膨胀土处理的分析

根据膨胀土渠坡的破坏特点,进行技术处理,以达到工程安全。对不同处理方式进行比较。膨胀土渠坡的处理,既要达到高地下水位排水之目的,同时还要避免对深层膨胀岩的扰动引起强度降低、导致深层滑动,以及表层渠道衬砌的抗滑稳定。     

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.     

膨胀土(岩)渠坡自动化综合监测系统研究

膨胀土(岩)是一种多裂隙性、胀缩性地质体,其黏土矿物具有强亲水性,土体胀缩作用对渠道工程具有严重破坏性。因此,在对膨胀土渠坡监测过程中,除传统的渠坡变形等监测项目外,土壤含水量、吸力等是一个新的重要监测量,此外,膨胀土(岩)受含水量变化产生的反复胀缩变形以及开挖和降雨等因素引起的变形规律的研究,都是传统监测方法和手段无法完成的任务。研究提出了一种基于传感器、互联网、土木工程和计算机等技术的渠坡位移、水位、水分、水势、土温、气温、降雨量以及坡面梁结构钢筋计等多传感器的自动化综合监测系统。实现对膨胀土(岩)渠坡(或边坡)进行实时在线自动化监测、无线数传、数据的电脑和手机客户端管理与浏览以及预警等功能,为研究膨胀土(岩)渠坡变形破坏机理及处理设计有效性评价提供了基础资料和依据。     

南水北调深开挖膨胀土渠道边坡稳定可靠度研究

针对南水北调深挖膨胀土渠道边坡稳定,将传统分析方法与概率可靠度理论结合,建立了边坡稳定体系可靠度模型。计算表明,渠坡内排水设施的有效性对渠坡稳定可靠度有显著影响,排水失效将导致边坡稳定失效概率大幅度提高;降低边坡土壤物理力学指标的变异度,可有效保证渠坡在施工与运行期间的稳定可靠度;所建边坡稳定体系可靠度模型,计算简单,便于工程实用。     

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。     

岩石高边坡施工期稳定性综合评价

边坡稳定性评价是边坡施工期的关键问题之一,单一的评价方法具有不充分性和不完善性。锦屏一级水电站左岸边坡地质条件复杂,边坡稳定性问题突出。分析了左岸边坡岩体变形破坏机理和失稳模式,计算了各种失稳模式的安全稳定系数,结合多种监测成果以及参考几个典型人工岩石边坡失稳及监测结果,对锦屏一级水电站左岸岩石高边坡稳定性进行了综合评价。研究结果表明左岸边坡目前基本处于稳定状态,边坡支护设计基本满足边坡稳定性要求。并提出了边坡安全监测建议。     

节理岩体陡倾高边坡抗滑稳定性研究

在分析岩体节理裂隙发育的陡倾高边坡的抗滑稳定性时,滑移模式的确定和计算方法的选择是非常重要的。以吉林台一级水电站联合进水口引渠左侧边坡的抗滑稳定性计算为例,在对岩体结构面的几何特征进行系统统计分析的基础上,探讨了边坡的失稳模式,并用Sarma法对该边坡进行了稳定性复核。     

两家人水电站滑石板顺层岩质边坡滑坡机理数值模拟

滑坡地质灾害影响因素众多、机理复杂,单纯采用地质分析缺少依据。基于云南省金沙江两家人水电站左岸滑石板顺层岩质边坡在1996年10月28日发生滑坡的事实,在大量地质勘查基础上,采用简易滑块对滑坡机理进行了探讨,并利用颗粒离散元数值模拟方法,建立了满足滑体与滑面特性的滑坡模型,通过一系列的滑坡数值模拟试验,探讨了滑面摩擦系数、滑体强度等因素对滑坡堆积、块度、滑坡速度的影响规律,对比后期的勘查成果对当时滑坡情况进行了反馈分析。该方法可为后续滑石板边坡的稳定性研究及灾害预测提供理论依据。     

白鹤滩水电站左岸雾化区边坡稳定性分析

为深入研究雾化雨入渗引发的岩体边坡失稳机制,基于白鹤滩水电站高边坡基本地质条件和稳定性控制边界条件,采用饱和-非饱和渗流有限元分析方法,借鉴饱和-非饱和强度理论,研究了边坡在雾化雨条件下的渗流场变化规律。采用严格Janbu法、Sarma法、不平衡推力法对两岸边坡进行二维极限平衡分析,并且综合分析了雾化区边坡岩体及控制性结构面的强度及荷载变化规律,计算得到雾化区边坡在各种工况条件下稳定性变化规律。分析表明,降雨入渗将使边坡坡面浅部的压力水头抬升,坡脚局部饱和区最大水位升高;同时岩体的抗剪强度减小,边坡稳定性明显下降。     

岩坡稳定性三维分析的分类坐标法

岩坡稳定问题是岩石工程中的重大课题之一，对拱坝坝肩稳定分析尤为重要。按刚体极限平衡法进行岩坡空间分析较为繁复，不便确定滑动结构面，无很好的规律可循；而＂浮值法＂又不能考虑结构面凝聚力的影响。本文通过建立分类坐标系，导出了在任意外荷载作用下岩坡结构面上正压力、滑动力的统一表达式，可方便地判别岩坡的滑动类型，进行岩坡滑动分析，并能考虑结构面凝聚力对岩坡滑动的影响。已用ＢＡＳＩＣ语言将本算法编成电算程序，能在ＩＢＭ－ＰＣ系列微机上快速准确地进行分析。本方法概念明确、算法简洁，可用于拱坝坝肩岩坡稳定三维数值分析，具有较好的实用价值。     

岩质边坡稳定性时程分析下限法研究

基于动力学理论、塑性极限分析下限法理论、块体单元离散技术以及数学规划理论,提出了一种岩质边坡地震动力稳定性的时程分析下限法。首先使用块体单元离散岩质边坡,然后采用拟动力法原理计算块体单元形心的地震时程加速度,最终建立符合平衡方程、屈服条件、力边界条件的岩质边坡地震动力稳定性的线性数学规划模型,最后使用数学规划算法求解模型,获得地震作用下岩质边坡稳定性安全系数随时间的变化规律。相对于拟静力法只能得到单一的边坡安全系数值,本方法可以获得边坡安全系数的时程曲线和内力时程曲线。本方法概念明确、理论严谨、计算精度和效率高,可将其应用于岩质边坡的动力稳定性计算领域,为岩质边坡的抗震设计提供参考。     

岩质边坡潜在滑块搜索方法及工程应用

岩质边坡安全系数的搜索方法一直是工程界的热门话题,本文基于第二类非圆弧滑动面特点,采用模式搜索法及形搜索法分别搜索岩质边坡的潜在滑动面,从搜索效果及搜索原理等方面,对比其搜索结果,总结其适用条件。结合工程实例,比较分析以上两种搜索方法的结果,得出在岩层分布倾角较小时,两者分析结果非常接近,为类似工程提供建议。     

金佛山沥青混凝土心墙坝坝坡稳定性有限元分析

针对重庆市金佛山水利工程沥青混凝土心墙堆石坝,采用有限元强度折减法,研究了上、下游坝坡在竣工期、蓄水期及水位骤降等不同工况下的稳定性。结果显示,在竣工期、蓄水期和水位骤降期的坝坡安全系数均符合规范要求。与极限平衡分析方法相比,强度折减法在滑弧面及塑性区的分析中弥补了极限平衡法中无法准确确定滑动面具体位置及滑体大小的缺陷,但是强度折减法计算结果偏安全,因此将两种方法结合进行稳定性分析,结果更为客观。     

反倾岩质边坡弯曲倾倒-剪切滑移破坏分析方法研究

目前反倾岩质边坡弯曲倾倒破坏分析方法仍以基于极限平衡理论的悬臂梁模型为主,但大多未考虑坡脚岩层的剪切破坏。为准确评价该类边坡的稳定性,建立考虑坡脚岩层剪切破坏的分析计算方法。首先,根据岩层变形破坏特征,将边坡分为后缘稳定区、中部弯曲倾倒区和前缘剪切区3个区域;其次,建立弯曲倾倒-剪切滑移破坏模式的稳定性分析方法;最后,通过工程实例验证,并进行参数分析。研究结果表明:提出的分析方法与工程实际符合性较好;边坡在倾角较陡、坡角较大时稳定性最差,坡角对边坡稳定性影响大于岩层倾角的影响;岩层厚度及层面内摩擦角增加有利于边坡稳定性,且会扩大坡脚剪切区范围。研究成果对反倾岩质边坡破坏的防治具有实践指导意义。