残积土坡降雨渗流特性与排水设计数值研究

大气降雨是触发边坡失稳的重要因素之一,合理排水可有效控制渗流、稳定边坡。针对福建典型的非饱和花岗岩残积土坡,基于饱和-非饱和渗流理论,分析研究降雨入渗条件及不同排水方式对渗流场控制规律及对边坡稳定性的影响规律。结果表明,降雨条件下存在临界降雨强度,在此强度内,边坡浅表处的最大孔隙水压力和地下水位均随降雨历时和降雨强度的增加而增加,坡脚渗流密集。水平排水管设置对边坡整体稳定性影响显著,最优排水管长度约为单级边坡的水平投影长度,排水管角度在工程中以10°为宜,坡顶坡底双层排水效果更佳。     

降雨入渗非饱和花岗岩残积土边坡稳定性分析

针对福建地区典型边坡,基于非饱和渗流理论以及非饱和土力学理论,分析降雨入渗条件下边坡形态(高度、坡率)、物理力学参数(密度、有效黏聚力、有效内摩擦角)等对边坡渗流场与稳定性的影响机理。结果表明:降雨对矮边坡稳定性的影响明显更强。降雨过程中,天然含水量越大,边坡安全系数下降越快。边坡稳定性随土体有效粘聚力和有效内摩擦角的增大而增大,变化率分别为0.0426/k Pa、0.0319/°。粗粒土边坡滑裂面基本为直线,易形成边坡浅部失稳。增大有效粘聚力降低有效内摩擦角,边坡滑裂面逐渐向边坡深部发展,同时滑裂面的形状逐渐由直线转变为曲线型。     

多年冻土区木里露天煤矿边坡稳定性分析

为论证木里四井田首采区非工作帮边坡最优边坡角,通过对该地区工程地质条件以及冻土特征初步分析,并结合室内岩土力学试验,选用两条典型计算断面分别从8种工况条件出发,对首采区非工作帮边坡稳定性做了分析,认为露天矿原边坡设计坡角31°过于保守,提出的34°可以满足露天安全生产。     

考虑静水压力作用的裂缝边坡安全性分析

静水压力会触发边坡失稳,特别是对后缘大量分布裂缝的边坡而言.而当前对边坡稳定性的研究中很少考虑到裂缝和静水压力共同作用的不利影响.针对该现象,以极限分析上限法(LAM)为理论基础,结合强度折减技术针对地勘现场广泛存在的不利裂缝边坡展开研究.将不同的坡角(30°～80°)和内摩擦角(10°～30°)以及各类参数在不同程度...     

裂缝边坡三维极限上限拓展分析

裂缝的存在会降低边坡稳定性,而在边坡宽度受到限制时三维效应更加显著,因此有必要对裂缝边坡稳定性进行评估。针对裂缝边坡三维稳定性研究,基于极限分析上限定理,在三维破坏机构中引入一条垂直张拉裂缝,并引进机构参数拓展裂缝边坡三维破坏模式,包括坡面破坏和坡底破坏,建立能量平衡方程并通过优化算法求解裂缝边坡稳定系数上限解。根据g-line图像法绘制裂缝边坡稳定性图表以便读取安全系数。分析了边坡宽高比、坡角以及土体内摩擦角对裂缝边坡破坏模式和裂缝深度及位置的影响规律。结果表明:对于确定的边坡几何形态以及土体参数,存在最小边坡宽高比B/H*,当边坡宽高比小于B/H*,边坡发生坡面破坏且坡顶裂缝的影响可以忽略;内摩擦角φ小于5°时,边坡发生坡底破坏,而对于裂缝边坡,仅在φ=1°左右发生坡底破坏;随着边坡宽高比的增大,裂缝深度逐渐增加,裂缝位置逐渐远离坡肩,但对于坡角为75°的边坡裂缝深度先增大后减小。     

太佳高速公路岩体边坡稳定性处理技术

以太佳高速公路岩质边坡为例,在系统的地质勘查、岩体结构分析和岩石力学分析的基础上,利用赤平极射投影法初步判断出边坡潜在的失稳模式,再利用数值分析软件ABAQUS找出潜在滑动面和张裂缝的位置,最后以极限平衡理论计算出各种可能条件下的安全系数,通过绘制安全系数随最终边坡角的变化曲线,即可得出安全稳定条件下的最终边坡角优化结果,系统的分析优化表明,原设计53.5°的最终边坡角偏于保守,可提高至55.4°。     

预应力锚索在边坡中加固作用探讨

从弹性力学角度出发,探讨了预应力锚索加固边坡简化力学模式。弹性半平面体在边界上集中力作用下应力响应表明,集中力P主要对以P的方向为轴线,锥角为90°的锥形体有加固作用。以此为基础,认为锚索对边坡的加固作用体现在以锚索轴为轴线,锥角为θ的锥形土体内。结合折线型滑坡,讨论了θ为90°时预应力锚索锚固边坡的稳定性评价计算以及锚索在滑块中的最佳位置和锚索方位角。     

基于ABAQUS的露天矿边坡稳定性对剪胀角敏感度的研究

根据平朔东露天矿东北帮边坡历史滑坡的实际情况,运用ABAQUS有限元分析软件分析边坡的稳定性,并研究剪胀角对该边坡稳定性的敏感性.采用强度折减法进行分析,发现剪胀角由0°增加到5°,10°和φ/2(φ为每层的摩擦角)时,稳定系数在一定范围内逐渐增加;在前人研究的基础上考虑了每层剪胀角不同情况下的边坡稳定性,且经过对比分析在剪胀角为φ/2工况下求得的稳定系数最大;并由ABAQUS数值模拟分析可知,滑坡主要是在砂岩和破碎风化带的交界处产生,该区域需要进行加固.     

湖南岐山仁瑞寺节理边坡稳定性的细观损伤力学分析方法

 对湖南仁瑞寺岩质边坡进行地质勘查,该边坡结构面主要为X节理,一组走向为170°～265°,另一组走向为105°～125°,倾角较陡,普遍为50°～90°。通过6组实验分别确定岩块与结构面的力学参数。基于细观损伤力学理论,认为节理岩体是由岩块与微裂纹构成的各向异性材料,并利用代表性体积单元建立微裂纹的滑裂准则。通过编制相应的软件建立坡角为60°、节理倾角为52.5°和90.0°的岩质边坡计算模型,并对该边坡的稳定性进行分析。采用逐步去除约束的方式进行开挖模拟,得到边坡的塑性贯通区。通过与实际滑坡形式进行对比,模拟效果好,证明微裂纹是控制岩质边坡破坏的主要因素,对理解节理边坡的破坏机制具有重要意义。同时,该方法对于预测节理边坡破坏面的形状与位置以及复杂边坡的稳定性分析都有一定的借鉴意义。     

降雨入渗条件下裂隙发育的黄土边坡稳定性分析研究

在持续降雨的条件下,雨水在黄土边坡上沿垂直裂隙方向入渗,并产生渗流力。结合黄土边坡裂隙法和非饱和土渗流理论,建立边坡破坏模型,推导出裂隙发育的黄土边坡在渗流力作用下的稳定性系数计算公式。结合具体的工程实例,分析讨论垂直裂隙深度和渗流力对黄土边坡稳定性的影响。结果表明:黄土边坡稳定性随垂直裂隙深度增加而降低;考虑渗流力时的黄土边坡安全系数比不考虑渗流力时的安全系数明显降低,且随着入渗深度的增加,边坡安全系数降低得越多;随着裂隙深度的增加,渗流力对边坡稳定性的影响逐渐减小,且入渗深度越大时,减小得越明显。     

考虑参数时空演化规律的黄土边坡极限平衡分析法研究

考虑黄土特殊力学性质的边坡稳定性分析方法研究对于保障国家"西部大开发"战略和"一带一路"倡议的实施具有重要的意义。利用渗流—软化—稳定性分析顺序耦合的研究思路,对地下水位上升条件下的黄土边坡稳定性进行分析。首先借助非饱和非稳定渗流分析理论进行地下水位上升条件下黄土边坡的渗流分析;其次基于渗流分析的计算成果借助水致结构性劣化方程动态更新土体强度参数的空间分布;基于总重度、黏聚力、内摩擦角和孔隙水压力的时空分布规律,采用面力法提出了考虑参数时空演化规律的黄土边坡极限平衡分析法。最后以地下水位上升条件下白鹿塬边某黄土边坡为例,通过考虑参数时空演化规律的黄土边坡稳定性Spencer法和M-P法计算成果之间的相互对比分析,同时将这些成果与现场勘察迹象进行对比,从而说明考虑参数时空演化规律的黄土边坡极限平衡分析法的合理性和可靠性。     

降雨对北京奥林匹克森林公园主山稳定性的影响

基于非饱和土土力学中的饱和-非饱和渗流数学模型,通过模拟奥林匹克森林公园主山边坡因雨水入渗引起的瞬态渗流场,对土体中含水量、基质吸力的变化规律进行分析。在此基础上根据扩展Mohr-Coulomb破坏准则,采用极限平衡分析法对该边坡进行稳定性分析,进而得出边坡在降雨过程中不同时刻的安全系数。具体分析了不同降雨类型对非饱和土土坡渗流场分布、发展及其对土坡稳定性的影响。随后用概率方法对土性参数变异时山体稳定的可靠性给予分析。     

软式透水管作用下边坡排水效应试验研究

边坡工程作为永久性服役设施,其长期稳定性问题日益突出。地下排水系统作为边坡工程的重要组成部分,对于保持边坡的稳定性发挥着至关重要的作用。针对福建省典型的残积土边坡,利用室内边坡物理模型试验,对其在后缘补给充分情况下深层软式透水管的排水效应及机理展开研究。研究结果表明:透水管的倾角对边坡渗流路径及排水量产生重要影响,倾角缓处易形成强的渗流通道;边坡在后缘丰富水头压力作用下,渗流场发展从后缘、底部及两侧向中部呈包围状渗流而趋于饱和。试验成果为模型试验长期研究奠定基础,并对类似边坡排水工程的有效设置提供理论依据及借鉴思路。     

土坝渗透稳定可靠性分析方法及应用

采用确定性分析方法分析土坝渗透稳定的理论和方法已经较为完善,但它由于没有考虑坝体材料参数的变异性,因此得出的安全分析成果并不能完全可靠地表征其安全性。利用概率与统计的方法对土坝渗透稳定进行可靠性分析则可考虑坝体材料等一些不确定因素对土坝的渗透稳定影响。首先利用统计方法对坝体材料物理参数进行分析,得出了参数的概率分布类型,然后运用可靠性分析原理,构造土坝渗透破坏功能函数,分析土体有效重度、内摩擦角,坝体、坝基材料渗透系数对功能函数的影响,并采用几何法对坝体渗透破坏可靠指标进行计算,得出坝体发生渗透破坏的概率。利用上述方法对一土坝渗透稳定进行了分析。结果分析表明,坝体渗透破坏的概率随着土体有效重度和内摩擦角变异性的增加而增加,并且土体内摩擦角的变异性对坝体渗透破坏的影响较大,坝体渗透变异性对坝体渗透破坏的影响较大;另外,随着库水位的升高,坝体发生渗透破坏的概率也显著增加。     

渗流作用下垃圾填埋场封盖土坡稳定的极限平衡分析

探讨了垃圾填埋场在长期运行过程中，由于排水系统失效而导致封盖土坡在渗流作用下失稳的原因。采用极限平衡法，通过算例定量地分析封盖土坡在渗流作用下的稳定性，指出渗流使封盖系统界面摩擦角减小，所产生的渗透压力使滑动面摩擦力下降，导致封盖土坡稳定性不足。强调在垃圾填埋场设计中，必须高度重视渗流影响，保证封盖系统长期有效的设计排水能力。     

新型渗透变形仪的研制

 针对现有渗透变形仪存在的密封止水效果差、试样固定装置影响过流面积、仪器复杂等缺陷,通过对岩土渗透变形特性及测试原理进行分析,研制出一种适用于黏性土、水泥土类的新型渗透变形仪,该仪器设计方法独特,在试样外套橡皮膜并加围压的柔性密封止水,以及在试样顶部采用圆环型透水石固定试样等方法,既能测定岩土体的渗透系数又能测定渗透变形特性,同时,既保证试样的渗流面积不受影响又允许试样产生渗透变形,而且在渗透水压力作用下试样周围的密封性良好。实际工程应用结果表明,该仪器测定的岩土体的渗透系数及抗渗比降具有很高的可靠性和精度。     

土工膜穿刺性能的试验研究

垃圾填埋场底部和坡面都设置了防渗系统,阻止渗滤液流入地下,采用几种不同端部角度的贯入棒进行土工膜穿刺性能试验,研究了基础强度、土工膜种类和无纺布铺设与否对土工膜耐穿刺性能的影响。     

降雨入渗对边坡稳定性影响的强度折减法

为进行降雨入渗对边坡稳定性分析,需要考虑非饱和渗流场与应力场之间的相互耦合作用,ABAQUS具有良好的渗流场和应力场之间耦合的分析功能,故采用ABAQUS有限元软件结合强度折减技术对某一典型土堤边坡进行降雨入渗下的边坡稳定性分析,从而得到了边坡的滑裂面以及安全系数。并与基于传统极限平衡法理论的瑞典条分法和Janbu法结构进行对比,验证了有限元方法结果的可靠性。实例分析结果表明,基于ABAQUS的有限元强度折减法计算结果合理可靠,是进行降雨入渗对边坡稳定性这一复杂问题分析的有效方法。同时,研究了降雨时长及入渗强度对边坡的稳定性影响,定量分析了二者对该工程的影响,可为工程实践提供参考依据。     

考虑自相关函数影响的边坡可靠度分析

自相关函数是表征岩土体参数空间变异性的重要参数,不同自相关函数对边坡可靠度影响程度还缺乏定量地评价。给出了基于乔列斯基分解中点法的相关非高斯随机场模拟步骤,统计了抗剪强度参数自相关长度的取值范围。在考虑土体抗剪强度参数间互相关性、变异性、黏聚力和内摩擦角取不同波动范围的基础上,以摩擦/黏性土坡可靠度问题为例研究了常用的5种自相关函数对边坡可靠度的影响。结果表明：基于乔列斯基分解中点法的相关非高斯随机场模拟计算过程简便,容易编程实现,可模拟任意几何形状的随机场分布,具有较高的计算精度和效率。在参数负相关性和垂直波动范围较大、变异性较小时,不同自相关函数得到的边坡可靠度结果差别较明显。当黏聚力和内摩擦角的垂直波动范围不同时,不同自相关函数对边坡可靠度的影响非常显著。高斯型、二阶自回归型和指数余弦型自相关函数产生的随机场分布光滑度和连续性较好,较为符合实际情况,它们能够有效地描述土体参数的空间自相关性。由这三种自相关函数计算得到的边坡可靠度结果偏小。基于指数型自相关函数的随机场分布波动性较大,连续性较差,计算的边坡可靠度偏大。     

倾斜坡体中水工高压隧洞围岩应力场特性分析

把岩体看作均质、各向同性连续透水弹性介质，引用Harr(1962)提出的镜像理论，结合Zienkiewicz(1958)和Femandez(1994)所作的假定，推导了倾斜地表下水工压力隧洞内水外渗产生的有效应力：假定初始应力场为自重应力场，结合现有的部分成果，详细分析倾斜地表下水工压力隧洞初次充水和正常运行期围岩中的应力场分布。倾斜地表下水工压力隧洞在满足挪威准则的前提下，围岩最小主应力在一定范围内为拉应力，拉应力区呈蝶形分布，且其范围随地表倾斜角的增加而扩大：倾斜地表下压力隧洞最易出现水力劈裂现象的不利位置是围岩拉应力蝶形区伸展最大的方位：隧洞埋深增加1／8最小覆盖层厚度可有效地减小围岩中拉应力区的范围：陡倾地表下压力隧洞设计应慎用水工隧洞设计规范的边坡高限角。