晋西北典型黄土陡坡急流冲刷调查研究

随着气候的变化,近年来晋陕北部暴雨集中,来势快急,对当地黄土高原造成巨大影响,陡坡急流造成坡面大量崩塌、滑坡,形成了侵蚀堆积体和沟道泥石流,对乡村和中小城镇造成安全威胁。为了研究晋西北典型黄土高原陡坡急流冲刷情况,通过资料搜集、野外勘察和测量,选取黄土裸坡冲刷状况进行取样和现场实测,获得当地降雨资料,并得到 3 种典型裸坡的侵蚀特征、形态参数和颗粒级配。通过建立边坡泥沙颗粒受力模型,分析裸露黄土边坡坡面急流冲刷的发生条件。研究发现: 降雨特征、土层特性与边坡形态共同影响着边坡冲刷侵蚀的发展。边坡冲沟沟深沿程呈波动趋势,直线型边坡冲沟沟深随径流量的增加而增大; 凹型边坡冲沟沟深随径流量的增加而增大,随坡度的增大而减小; 凸型边坡冲沟沟宽沿程沟深随径流量的增加而减小,随坡度的减小而减小。边坡冲沟沟宽沿程呈抛物线变化趋势,沟宽沿 BC 坡段减小,沿 DE、FG 坡段增大。     

晋西北典型黄土陡坡急流冲刷调查研究

随着气候的变化,近年来晋陕北部暴雨集中,来势快急,对当地黄土高原造成巨大影响,陡坡急流造成坡面大量崩塌、滑坡,形成了侵蚀堆积体和沟道泥石流,对乡村和中小城镇造成安全威胁。为了研究晋西北典型黄土高原陡坡急流冲刷情况,通过资料搜集、野外勘察和测量,选取黄土裸坡冲刷状况进行取样和现场实测,获得当地降雨资料,并得到3种典型裸坡的侵蚀特征、形态参数和颗粒级配。通过建立边坡泥沙颗粒受力模型,分析裸露黄土边坡坡面急流冲刷的发生条件。研究发现:降雨特征、土层特性与边坡形态共同影响着边坡冲刷侵蚀的发展。边坡冲沟沟深沿程呈波动趋势,直线型边坡冲沟沟深随径流量的增加而增大;凹型边坡冲沟沟深随径流量的增加而增大,随坡度的增大而减小;凸型边坡冲沟沟宽沿程沟深随径流量的增加而减小,随坡度的减小而减小。边坡冲沟沟宽沿程呈抛物线变化趋势,沟宽沿BC坡段减小,沿DE、FG坡段增大。     

坡度对东北黑土山区水土保持边坡工程的影响

本文运用MIDAS/GTS建立二维理想弹塑性有限元模型,计算并讨论了考虑渗流的情况下,东北黑土山区中不同坡度对于水土保持工程中的边坡防护工程的影响。研究了坡面位移与坡度的关系及坡面应力与坡度的关系,并分析了坡面位移和坡面应力随坡度变化的工作性状,提出了边坡防护工程设计中的一些建议。     

地形地貌条件对边坡动力响应规律的影响

为研究边坡地形地貌条件对土质边坡动力响应规律的影响以及边坡地震反应机理,利用地震模拟振动台,建立不同坡面形态条件下的土质边坡模型进行振动台模型试验。试验结果表明:土质边坡地震动力响应具有高程放大效应,边坡加速度峰值(PGA)放大系数会随高程增加而增大,水平方向坡内土体较坡面土体对地震动荷载放大更为显著;土质边坡地形地貌条件对地震动荷载放大作用有较大影响,边坡坡度越大,边坡形态越复杂,其对地震动荷载放大效应越显著,边坡土体的变形破坏也越显著。     

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。     

河岸崩塌类型与崩塌模式的研究

崩岸是河流侧向演变的重要形式,包括滑崩、挫崩、落崩、窝崩等。滑崩一般发生于土质均匀和松散的岸滩,其崩塌过程较长,崩塌破坏面一般为曲面,可采用土力学中的条分法进行分析;挫崩主要发生在具有纵向裂隙的黏性岸滩,其崩塌过程较简单和短暂,崩塌破坏面为平面,可采用崩体力学平衡分析;在黏性岸滩的岸脚遭受水流淘刷,上部块体处于临空状态下发生落崩,崩塌破坏面为平面,其崩塌过程简单和短暂,分为剪切、旋转(倒崩)和拉伸三种落崩模式,落崩仍可按崩体力学平衡法进行分析;对于特定的河岸边界条件,当受到水流的剧烈淘刷或土体失去承载能力时,河岸可能发生窝崩,其崩塌过程连续复杂,可分为淘刷窝崩和液化窝崩。通过引入岸滩边坡形态坡度,分析了边坡形态坡度与稳定性的关系,指出岸滩崩塌坡度大于稳定坡度,岸滩边坡坡度介于崩塌坡度和稳定坡度之间,岸滩处于不稳定状态。     

不同坡度不同雨强下的棕壤坡面侵蚀特征研究

文章以北票市白石水库库区土壤为例，通过降雨模拟试验探讨了不同坡度不同雨强下棕壤坡面的产流、产沙特征。研究发现：(1)雨强相同条件下，坡度越大则初始产流时间越短，径流量也越大；坡度相同条件下，坡面径流量及初始产流时间差异均随着雨强的增加而减小。(2)随坡度增加棕壤坡面产沙量逐渐增大，坡度为20°时坡面产沙呈明显波动变化，研究成果可为棕壤水土流失预测及水保措施的合理布设提供一定参考。     

雨强及坡度对黄土区草地坡面水流流速的影响

黄土区草被覆盖下的坡面水流流速特征研究对于深刻认识该区草地坡面侵蚀动力和科学决策该区水土保持与生态建设具有重要意义。采用草地小区人工模拟降雨试验方法,对黄土区草地坡面水流流速随雨强及坡度的变化特征进行研究,结果表明:(1)在5个不同雨强及5个不同坡度下,草地坡面流速随降雨历时变化均表现为产流初期流速快速增大,持续一段时间之后转为缓慢增大或保持稳定,且可用幂函数描述;(2)草地坡面次降雨产流平均流速分别随单一因子雨强、坡度的增大而增大,且皆可用对数函数描述;(3)草地坡面次降雨产流平均流速随雨强及坡度复合因子的变化可用二元对数函数描述,试验条件下坡度对草地坡面水流平均流速的影响大于雨强的影响。     

坡度对三峡库区紫色土坡面径流侵蚀的影响分析

基于运动波理论,在紫色土坡面径流侵蚀力和径流侵蚀能力的影响因素分析基础上,对三峡库区紫色土坡面土壤侵蚀的临界坡度进行了分析,分析结果表明:(1)坡面径流流量、水深和流速均随降雨强度的增大而增大,坡面径流流量和坡面径流水深随坡度的增大而减小,而流速随坡度的增大先增大再减小,在坡度为33.21°时达到最大值;(2)坡面径流侵蚀力随着降雨强度的增大而增大,而坡度对它的影响较为复杂,这个特定坡度随降雨强度和坡长的增大而减小,随坡面土壤颗粒粒径的增大而增大,对紫色土坡面而言,在37.14°～46.19°之间;(3)坡面径流侵蚀能力在临界坡度处达到最大值,临界坡度是一个变量,随降雨强度和坡长的增大而减小,随坡面土壤颗粒粒径的增大而增大,紫色土坡面径流侵蚀的临界坡度在35.93°～40.78°之间.     

地震作用下反倾岩质边坡变形破坏的坡面效应

为研究地震作用下坡面形态对边坡的变形破坏过程及破坏形式的影响,以汶川地震灾区公路沿线不同坡面形态的边坡为例,采用离散元UDEC软件,模拟4种不同坡面形态的边坡变形破坏过程,并监测坡体关键部位的位移变化。通过分析得出：阶梯型坡破坏发生最早;直线型坡破坏发生最晚;破坏位置都集中在坡型的拐角处和坡脚转折点;不同坡型破坏的程度及模式也明显不一样。上述结论对于了解地震作用下反倾岩质边坡变形破坏的坡面效应具有指导作用。     

人类活动及植被对坡体滑塌的影响

通过实例说明人类的各种活动和不同植被状况对坡体滑塌的影响，并通过室内人工降雨模拟试验说明排水及护坡等工程措施对坡体稳定具有一定的保护作用。试采用无纺布模拟植被，认识到植被度的提高能够减少切沟侵蚀，从而是达到了延缓坡体滑塌的目的。探讨了引起坡体滑塌的主要原因，多数是坡内孔隙水压力达到峰值时产生滑塌。     

复杂层状高陡岩质边坡变形与稳定性研究

我国西南地区坡高谷深,蕴含着丰富水能资源的同时,高陡岩质边坡变形与稳定问题亦相对突出。以乌东德水电站右岸厂房进水口边坡为例,重点研究层状岩质工程边坡变形与稳定问题,以及工程边坡对环境边坡变形与稳定性的影响。该处边坡结构复杂,顺向坡、斜向坡、横向坡、反向坡均有分布,不同边坡结构坡段变形破坏模式差异明显。在地质条件详细调查的基础上,分析不同边坡结构坡段变形破坏特征,并以此为依据进行有针对性的个性化设计。此外,工程边坡的开挖对上部环境边坡稳定性的不利影响也应予以足够的重视。充分考虑工程边坡开挖后顺层滑移、顺层倾倒等作用对上部环境边坡的变形影响,有针对性地提出了"先环境边坡变形影响区支护,后工程边坡开挖"的设计理念,治理效果在数值模拟中表现明显,实际效果将在边坡施工完成后得到进一步验证。本研究成果可为工程建设提供技术支持,亦为类似工程提供借鉴。     

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。     

施加聚丙烯酰胺后坡长对侵蚀产沙过程的影响

坡长是影响坡面径流和水流侵蚀产沙的重要地貌因素之一。本研究通过一系列人工模拟降雨，研究了在不同条件下坡长对侵蚀产沙过程的影响。试验中测取了3种雨强（50mm/h、100mm/h、150mm/h）、4种坡度（5°、10°、20°、25°）、4种当量坡长（8m、16m、24m、40m）和5种地表处理（对照、麦草覆盖和3种聚丙烯酰胺覆盖度）的产流和产沙量。试验结果表明，不同的雨强、地表处理和坡度下，坡长对侵蚀产沙过程的影响也不同。     

坡面雨滴溅蚀坡长及坡面流输沙能力的探讨

通过对坡面雨滴溅蚀过程的分析，提出了雨滴溅蚀有效坡段的概念．在坡面流近似为运动波的条件下，利用Govindaraju．et．al．提出的坡面流分离变量形式，导出了坡面流的微分基本方程及其近似解．最后利用有效坡段和坡面流近似解，讨论了B．T．Guy坡面流输沙能力公式的应用范围．本文的研究，对了解坡面流输沙能力qs（x，t）的变化规律有重要意义．     

加筋高陡边坡离心模型试验与数值模拟

采用离心模型试验和二维有限元法, 研究加筋高陡边坡的加筋机理及其对边坡稳定性的影响。开展2组离心模型试验, 逐级增大加速度直至边坡发生破坏, 分析无加筋边坡与加筋边坡的变形和土压力随分级加载过程的变化规律。基于离心模型试验的基本参数, 建立有限元模型, 通过对比计算结果与离心模型试验结果, 验证数值模型的合理性;进一步采用该数值模型开展填料强度与加筋体抗拉强度对边坡稳定性的敏感性分析。研究结果表明:加筋体的引入能够有效提高安全系数, 但对沉降影响较小;无加筋边坡与加筋边坡的破坏形式不同, 无加筋边坡坡肩垮塌, 而加筋边坡主要在1/6~1/3边坡高度处出现应力集中。     

石壁水库溢洪道左岸高边坡综合处理方案研究

针对石壁水库除险加固施工过程中出现的溢洪道左岸高边坡失稳问题,分析论证了不同处理方案。通过对锚索、抗滑桩、坡脚反压以及削坡减载等方案的对比,最终确定了以削坡减载、排水减压处理深层滑动为主,锚杆支护、客土吹附、植被护坡处理浅表层滑动为辅的综合治理方案。对于深层抗滑稳定,根据地形地质条件选取了3个典型断面,通过控制典型断面的稳定性对边坡进行了设计。对于浅表层稳定,根据实际地质情况对植被护坡方法进行了选择,并对满足浅表层抗滑稳定要求的客土厚度进行了计算。工程实际运行情况表明,所采用的综合处理方案是成功的。     

传统护坡与生态护坡比较与分析

传统的护坡工程一般以水泥、石料、混凝土等硬性材料为主要建材，在设计上以力学的角度去思考边坡稳定，通常都以安全、经济为优先，忽略了生态修复，使边坡的生态功能恢复更加困难．生态防护技术的诞生顺应了人与自然共生的要求，提升了护坡工程建设的内涵．通过分析传统护坡和生态护坡的特点，对两种护坡形式进行了归纳分类，指出了它们的区别与联系，最后提出了传统护坡向生态护坡转变的主要途径．     

基于灰色关联度的黄土边坡稳定性因素敏感性分析

敏感性分析是黄土边坡稳定性研究的一个重要方面。基于灰色关联分析理论,以兰州地区的黄土边坡为工程实例,采用灰色关联度分析坡高、坡率、重度、黏聚力、内摩擦角和地震作用6个不相关因素对黄土边坡安全系数敏感性的影响。研究结果表明:黏聚力和内摩擦角的变化对黄土边坡稳定性的影响最敏感,其次是重度和地震作用,而坡高和坡率对其影响则相对较小。灰色关联度法可较精确直观地表示各参数对稳定性系数的影响程度,能将分析结果定量化,并能清楚地显示出主要因素和次要因素,是一种既简单又实用的分析方法。研究成果为兰州地区类似黄土边坡的防护治理和设计提供重要参考。     

关于强度折减法分析崩坡积体失稳判据的探讨

某水电工程崩坡积体规模大,距坝址近,地质条件复杂,其稳定性对枢纽建筑物至关重要。采用有限元强度折减法对崩坡积体稳定性进行评价,计算不同安全判据下崩坡积体的安全系数,并与刚体极限平衡法计算结果进行对比,最终建议采用多种安全判据同时判断崩坡积体稳定性。分析结果对崩坡积体安全性做出了定量评价,对崩坡积体的支护处理具有一定的指导意义。