膨胀土渠道边坡稳定性研究

边坡稳定性是岩土工程中的一个难点,其中膨胀土渠道边坡稳定性更是一个世界公认的难题。膨胀土在我国的分布范围十分广泛,许多工程建设项目都需要涉及到膨胀土的处理,膨胀土具有吸水膨胀失水缩小的特性,在经过反复干湿循环后会导致膨胀土内部出现裂隙,进而造成膨胀土强度降低,引起失稳现象。对此,文章分析了膨胀土的特性,阐述了膨胀土边坡失稳机理,最后对膨胀土边坡稳定性进行了实验分析。     

裂隙膨胀土边坡模型降雨变形破坏过程数值分析

为研究多裂隙膨胀土边坡在降雨浸水作用下变形及滑动破坏特征,对裂隙膨胀土边坡在降雨浸水条件下滑坡的离心模型试验进行计算对比分析;并利用放大裂隙侧向水压力法近似模拟膨胀力的作用,分析探讨在不同降雨历时和降雨强度下,不同的膨胀土边坡裂隙的分布位置和深度、膨胀力的大小等对边坡的变形破坏过程及稳定安全系数变化的影响规律。结果表明:膨胀土边坡的破坏由坡脚开始,随着降雨历时的增加逐渐向坡顶发展,最终表现出坡脚膨胀隆起、坡顶塌陷的破坏特征。同时,膨胀力是分析膨胀土边坡稳定性问题不可忽略的因素,不考虑膨胀力时往往会高估膨胀土边坡的稳定性;膨胀土边坡的安全系数受降雨强度、降雨历时影响较大;坡中存在裂隙的膨胀土边坡比坡顶存在裂隙的膨胀土边坡更危险。     

膨胀土渠道边坡有限元分析

针对某膨胀土渠道边坡的滑坡现象,采用有限元方法进行了滑坡分析,分别考虑了边坡在自重以及在自重和土体水渗流共同作用下的工况。明晰了滑坡产生的原因,为现有的类似边坡评定其滑坡可能性提供一定的参考价值。     

膨胀土渠道边坡稳定性离心模型试验及有限元分析

采用离心模型试验和有限元分析方法对南阳膨胀土渠道边坡稳定性进行分析研究,研究表明,对于南阳弱膨胀土渠道边坡,坡高在35 m以内,采用坡比1∶2.4,边坡是稳定的.     

土工材料在膨胀土渠道边坡的应用

近年来随着水利工程大规模的建设,越来越多的渠道工程涉及到膨胀土这一特殊土体。膨胀土边坡稳定问题又是膨胀土危害较大、影响较为严重的问题。随着新型土工材料的发展,一些新的施工方法和工艺也应用到了渠道边坡防护上。文章在分析膨胀土工程特性的基础上,初步研究了利用先进的工程技术、新型材料及施工技术对膨胀土渠坡进行防护的可行性,对类似工程具有重要的借鉴意义。     

干湿循环下膨胀土边坡稳定性的离心模型试验

通过离心模型试验,研究了干湿循环下膨胀土边坡的变形和稳定性．分析了裂缝的发生和发展过程,以及水份入渗对膨胀土边坡稳定性的影响．揭示了膨胀土边坡失稳的破坏机理．     

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。     

膨胀土渠坡处理效果的离心模型试验研究

 南水北调中线工程是解决华北水资源危机的一项重大基础设施,全长 1 400 余 km ,穿越膨胀土 ( 岩 ) 渠段长约 340 km 。为研究南水北调中线工程膨胀土渠坡处理方案的处理效果,在总结已有研究成果的基础上,采用离心模型试验方法,开展了衬砌、换填黏性土＋衬砌、土工格栅回填弱膨胀岩＋衬砌 3 种处理方案的离心模型试验,并比较了换填黏性土方案中不同厚度的影响。试验研究中,模拟了衬砌失效的漏水工况、渠道长年输水工况及快速疏干的检修工况。观测了垂向变形、孔隙水压力和土压力变化,并采用图像处理技术,分析了试验过程中渠坡的变形,比较了各处理方案的处理效果。     

受裂隙影响的膨胀土边坡稳定性分析

为分析膨胀土边坡的坡表裂隙深度及裂隙中水压力对边坡稳定性的影响,采用严格的极限平衡条分法对边坡进行定值法计算,在此基础上采用蒙特卡罗模拟法对边坡进行可靠度分析。结果表明,当裂隙中无水压时,边坡的安全系数及可靠指标随着裂隙深度的增加而缓慢减小;在裂隙中充满水时,边坡的安全系数及可靠指标随着裂隙深度的增加而快速减小。实践中应及时采取有效措施防止裂隙的产生与发展,同时避免地表水进入裂隙。     

深挖方膨胀土渠道边坡运行期变形成因分析

深挖方膨胀土渠坡运行期存在失稳风险。以一长距离调水工程中的膨胀土渠段为例开展研究,该段渠坡共6级、坡高超40 m。通过安全监测数据分析、隐患地球物理探测和稳定性数值模拟等手段,考虑工程与水文地质、降雨与地下水位等内外因素,综合分析渠坡运行期的变形机制,评判渠坡稳定性以及处置措施效果。得到如下结论：表层改性土未能隔绝膨胀土与大气的水汽交换,汛期降雨补给渠坡上层滞水导致地下水位上升,旱季少雨地下水位下降,多个干湿循环后,膨胀土体反复胀缩引起渠坡裂隙发育贯通,因裂隙面影响和过水断面抗滑桩作用,二—四级渠坡沿裂隙面蠕变变形,渠坡局部抗滑稳定性不满足规范要求;潜在滑动面表现出前缘缓倾角和后缘陡倾角折线组合滑动面特征,潜在剪出口在一级马道;为降低地下水位,提高渠坡的稳定性,采取的排水沟和排水井措施较为有效。研究成果可为类似工程运行管理和加固治理提供参考。     

膨胀土渠坡破坏机理及处理措施研究

膨胀土渠坡失稳破坏频率大,是渠道运行的最大安全隐患。通过对膨胀土渠坡破坏机理深入分析认为,土体膨胀性及结构面发育程度是控制渠坡稳定的内因,雨水、地表水、渠水入渗是引起渠坡失稳的主要外因。结合国内外大量工程实例分析,特别是南水北调中线南阳段膨胀土试验成果,指出了针对膨胀土渠坡不同的破坏机理与地质环境条件,所采取的坡面防护、工程抗滑、坡顶防渗等综合措施,以及加强观测与反馈分析,深入进行工程研究的建议。     

膨胀土边坡的失稳机理及其加固

裂缝开展是膨胀土边坡失稳的主要因素。在裂缝开展区内的土体强度显著降低。由于天气的影响,随着土体干湿的交替变化,使裂缝深度随时间而不断发展,进入坡体裂缝中的雨水还会形成渗流。这些现象均引起边坡稳定性降低。裂缝的存在,可清楚地解释膨胀土滑坡表现出的浅层性、牵引性、平缓性、长期性、季节性、方向性。反过来说,这也表明膨胀土边坡易于失稳的机理是裂缝开展。从失稳机理出发,提出了采用土工膜覆盖避免裂缝开展的膨胀土边坡加固方法。两年现场试验及一年的工程实际应用,表明这种加固方法简便和有效。     

膨胀土边坡的失稳与加固

摘要：本文论述了膨胀土裂缝开展是边坡失稳的主要因素。裂缝使强度降低,裂缝开展深度使坡体分成强度显著不同的两个区域,裂缝还使雨水导入形成渗流,均引起边坡稳定性降低。裂缝的存在,清楚地解释了膨胀土滑坡表现出的浅层性、牵引性、平缓性、长期性、季节性、方向性。反过来说,这些特点的出现证明了膨胀土边坡易于失稳的机理是裂缝开展。从失稳机理出发,提出了土工膜覆盖避免裂缝开展的膨胀土边坡加固方法。作了两年现场试验,并有一年的工程实际应用,都表明了这种加固方法的简便和有效。     

基于正交设计的膨胀土冻融循环试验研究

南水北调南阳段膨胀土位于季节性冻土区域,易受冻融循环的影响。以南阳膨胀土为研究对象,对不同含水率、冻结温度、冻融循环次数的膨胀土试样进行变形测量和无侧限压缩试验。试验发现,含水率对膨胀土力学性质影响较大,含水率越高,强度与弹性模量衰减量越大;冻结温度对试样体积有较大影响,尤其是-10 ℃。根据显著性分析理论,研究含水率、冻结温度、冻融循环次数以及各因素间交互作用对膨胀土物理力学性质影响的显著性。结果表明,含水率对膨胀土力学性质影响最明显,含水率和冻结温度间的交互作用对强度影响较为显著;冻结温度对膨胀土体积变化影响最大,含水率和冻融循环次数的交互作用对体积变化有一定影响。在研究冻融循环条件下膨胀土物理力学性质时,不仅要考虑单一因素的影响,还应综合考虑各种因素交互作用的影响。     

南水北调中线工程膨胀土渠坡稳定问题及对策

重点分析了非饱和膨胀土边坡失稳的原因,在降雨入渗的条件下,膨胀土常发生浅层滑动,这种滑动与通常饱和土的边坡失稳的原因是不同的.为了弄清膨胀土边坡滑动(主要是浅层滑动)的机理,在南水北调中线工程渠道附近进行了大型人工降雨试验,得到了有意义的结论.由此认为,采用通常饱和土边坡稳定分析方法来校核非饱和膨胀土边坡的稳定,对于深部过于保守,而对浅部则不够安全,因此是不合适的.根据非饱和膨胀土边坡失稳的机理提出了防止边坡浅层滑动的对策措施.     

新开挖边坡膨胀土膨胀变形量模拟方法研究

膨胀土膨胀变形量的量测对边坡的变形累积研究具有十分重要的意义。新开挖边坡土样的膨胀变形受到卸载及含水率变化的综合影响,而现行规范中线膨胀率测定方法的含水率变化较小,无法模拟新开挖边坡含水率实际状态。为此,按新开挖边坡的含水率及荷载变化方式设计了模拟试验,并将试验结果与现行规范方法的结论进行对比分析。分析结果表明:采用规范试验方法测得的线膨胀量值偏高;土体位置越浅,含水率及上覆荷载的变化方式对线膨胀率的测定影响越大,对新开挖边坡土体线膨胀率的测定应考虑含水率的变化。研究结果可为膨胀土边坡工程建设提供理论支持。     

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。     

大气作用下膨胀土边坡的动态响应数值模拟

采用热湿耦合非等温流方程,结合实际蒸发和植物蒸腾的边界条件,通过考虑水分迁移所引发的非饱和土应力变形行为,建立了大气-非饱和土相互作用模型。采用该模型,分析了在气候变化条件下,不同坡比和不同覆盖条件下非饱和膨胀土边坡的各种动态响应。计算结果表明,该模型能较好分析计算非饱和土表层的蒸发量及草皮对边坡土层含水率和变形的影响;采用分阶段变渗透系数的方法,能有效反映出降雨入渗和蒸发蒸腾过程中膨胀土所表现的不同渗透特性;而边坡的安全系数随气候变化而波动,降雨时边坡的稳定性比蒸发时低,蒸发可提高表层土体吸力,草皮覆盖亦有利于边坡的稳定性。