地下水位变化影响切坡稳定的试验研究

本文就开挖边坡的长期稳定问题，对降雨和地下水位变化引起切坡内土的强度降低和应力状态的改变，进行了一系列的室内模拟试验。再现了由于地下水位上升切坡内土的应力路径变化过程，探讨了切坡破坏时的临界应力状态及土的强度参数。     

降雨/蒸发对膨胀土边坡稳定性影响研究

为深入研究降雨/蒸发作用对膨胀土边坡稳定性的影响,本文将改进的二维渗流模型与极限平衡分析法相结合,计算分析降雨、蒸发两种不同类型的气候作用下试验场地膨胀土边坡体内的渗流场变化及边坡的稳定性;结合试验边坡的现场监测资料,论述了膨胀土边坡的失稳机理。本文的研究表明:持续降雨引发土体吸力降低、强度衰减、有效应力降低并在坡脚处首先达到极限平衡状态;蒸发作用使浅层土体含水量降低,吸力增加,但同时也出现的收缩作用将产生裂隙而折减土体强度且增强渗透性,但土体内吸力的大幅提高则起主导作用。本文的研究成果将有助于分析评价膨胀土边坡在遭受干湿循环作用下的长期稳定性。     

考虑应力渗流耦合作用下含结构面边坡稳定分析

基于非饱和土强度理论与简单条分法,分析了渗流作用下土坡稳定性降低的机理;运用GTS软件通过接触单元考虑结构面,建立应力渗流耦合作用下含结构面土坡稳定分析模型;采用强度折减法与极限平衡法进行渗流边坡稳定分析。结果表明:运用单纯塑性贯通区来判定土坡失稳存在不足之处;数值计算安全系数采用强度折减法与极限平衡法计算结果非常接近,可运用极限平衡法进行安全系数求解;结构面与土中水渗流对边坡的变形、应力和稳定性影响显著,边坡稳定分析要充分考虑结构面和渗流的影响。     

增湿条件下膨胀土路堑边坡稳定性数值分析

针对膨胀土路堑边坡增湿破坏现象,以含水率为主要参数来开展其稳定性的研究。首先开展膨胀土膨胀变形试验与抗剪强度试验研究,得到了膨胀土土性参数随含水率的变化规律,然后在正确考虑到地质构造影响的基础上运用有限差分法对坡体进行数值建模和计算分析,并对膨胀土路堑边坡的各种增湿状态进行仿真模拟,编制的分析程序自动实现膨胀土各种土性参数随含水率的同步变化,最后利用强度折减法计算得到了膨胀土路堑边坡稳定性安全系数的变化规律。分析发现,膨胀土路堑边坡稳定性主要是由地质构造和含水率因素共同控制的,在不同的增湿状态下二者对边坡的稳定性有着不同的影响程度。     

泥质软岩高边坡湿化稳定性研究

以一实际泥质软岩高边坡为分析对象,通过原状土样的室内试验成果分析了该种土体的特殊力学特性;采用Bishop圆弧滑动法对边坡在天然状态、残余强度状态、湿化状态下的整体稳定性进行了计算;根据试验得到的Duncan模型参数对边坡在不同应力状态下的非线性应力-应变特征进行了有限元分析;并在不改变模型参数和计算方法的前提下对加固后的边坡进行了相应的计算,所得出的结果与边坡实际运行状态吻合,表明泥质软岩边坡的设计与分析必须考虑水的入渗和卸荷松弛所导致的土体强度的衰减。     

降雨条件下边坡稳定性有限元分析

先以渗流-应力耦合分析求出,降雨入渗条件下边坡的应力、位移、孔隙水压力等情况;再以重度增大法为依据,结合非饱和土强度理论,求出边坡破坏时的极限荷载因子.结果表明,降雨人渗情况下,由于孔隙水压力的改变,边坡极限荷载因子显著减小,稳定性显著降低;随降雨强度或持续时间的增大,稳定性降低.     

考虑边坡开挖中地应力释放的改进Sarma法

边坡的开挖通常伴随着原始地应力的释放,对高地应力区的人工开挖边坡而言,地应力的释放强度高、速度快,对边坡稳定性的影响往往是不利的.但是目前用于分析岩质边坡稳定性的Sarma法却没有很好地考虑岩质边坡开挖过程中地应力释放对边坡稳定性的影响,这是偏于不安全的.在传统的Sarma法的基础上,引入了地应力释放荷载,对Sarma法进行了改进,考虑了边坡开挖过程中地应力释放对边坡稳定性的影响,并用算例进行了说明.该改进的Sarma法能够较好地应用于高地应力地区人工开挖岩质边坡的稳定性分析.     

不平衡推力法的弹塑性有限元改进

结合杭金衢高速公路K111碎石土滑坡工程实例,研究如何使极限平衡法与有限元法有机结合应用于边坡稳定性计算和分析中,以及碎石土边坡稳定性系数与滑动面抗剪强度发挥程度的关系。研究结果表明,可以采用弹塑性有限元边坡稳定性极限分析法,得到边坡接近破坏状态时滑坡体的塑性变形破坏区,然后据此确定边坡的滑动面;通过野外工程地质勘探揭示,该法确定的潜在滑动面与实际滑动面基本相符;可根据极限状态下塑性应变值的大小确定滑面带上不同抗剪强度取值段,采用全面考虑滑面上岩土体抗剪强度不同发挥程度的不平衡推力法计算碎石土边坡的稳定性系数;采用该方法进行碎石土边坡稳定性分析能更加真实地反映边坡所处的实际状态。     

入渗条件下膨胀土边坡换填处治效果数值模拟研究

在膨胀土分布区域,膨胀土问题是工程中主要的工程问题之一。为研究降雨入渗条件对膨胀土边坡稳定性的影响,考虑非饱和渗流场和应力场的耦合作用,采用ABAQUS大型有限元软件结合强度折减法对不同换填工况下的膨胀土边坡稳定性进行计算,获得边坡安全系数。计算结果表明,降雨入渗对边坡的稳定性具有明显的影响,不同换填工况均能有效提高边坡稳定性。同时,基于ABAQUS大型有限元软件的强度折减法对降雨入渗条件下的边坡稳定性分析结果较合理,可以为工程实践提供参考依据。     

非饱和膨胀土总强度指标随饱和度变化规律

建立在有效应力基础上的非饱和土强度理论公式参数测试复杂、不便于工程应用,而包含吸附强度的总强度指标也能反映非饱和土的强度特性且易于获取。为此,以土水特征曲线为理论依据,采用抽气饱和、风干脱水法控制试样的饱和状态,用常规直剪仪对不同状态下的宁明膨胀土进行固结快剪试验,得到其总强度指标随含水量、饱和度的增大而衰减的变化规律。其中,黏聚力、内摩擦角的对数和含水量之间以及内摩擦角与饱和度之间成线性关系;黏聚力随饱和度的变化可用二次抛物线描述。对该规律的普遍性还用廖世文、卢肇钧同类试验结果的分析来加以检验。此外,针对膨胀土路堑边坡滑坍的特点,对如何将非饱和膨胀土总强度指标用于边坡稳定性分析进行探讨,研究结果可为工程应用提供参考。     

Stability analysis of bank slope under conditions of reservoir impounding and rapid drawdown

Stability of an ancient landslide in a reservoir area is analyzed by using centrifugal model tests, soil laboratory tests and numerical analysis. Special attention is paid to variation in water level, simulation of large-scale heterogeneous prototype slope, and strength reduction of sliding zone soils after slope sliding. The results of centrifugal model test show that reservoir impounding can reduce sliding resistance at the slope toe, followed by toe collapsing and front cracking of slope. Rapid drawdown can produce hydrodynamic pressure towards reservoir at the front of slope. Deformation is observed in the middle and upper slope, which reduces the slope stability further and forms the pull-typed landslide trend. Reinforcement of slope toe is effective for preventing the progressive failure. The results of laboratory test show that slope toe sliding will lead to the redistribution of soil density and moisture content, which will reduce the shear strength of soil in sliding zone, and the cohesion of immersed soil is reduced gradually and finally vanishes with time. The numerical results show that the strength reduction method used in finite element method (FEM) is very effective in capturing the progressive failure induced by reservoir water level fluctuations, and the evolution of failure surface derived from numerical simulation is very similar to that observed in centrifugal model test.     

土结构性变化对开挖边坡稳定性的影响分析

基于对结构性的研究和常规三轴试验,合理评价了土结构性变化规律,建立了考虑土体剪应力和球应力综合影响的应力比结构性参数并提出适用表达式,分析了该结构性参数与强度参数之间的关系。在边坡开挖过程中,土体结构性的变化将对土体强度参数产生影响,在此基础上,进行了考虑结构性变化的边坡开挖安全稳定性评价,同传统的不考虑土体结构性边坡开挖的评价方法进行了分析对比,结果表明：结构性的变化对边坡开挖及其稳定性有较大影响,当考虑土体结构性变化的影响时,边坡开挖后的安全系数小于不考虑结构性变化时的边坡开挖安全系数。     

黏性土渠道边坡的形成方式对滑坡的影响

黏性土渠道的运行期,挖方边坡比填方边坡更容易发生滑坡。土的密度愈大,开挖愈深,则挖方渠道边坡在运用过程中膨胀和强度降低愈多,其失稳的可能性就愈大。膨胀土加剧了强度降低的幅度。开裂硬黏土既加快强度降低的速度又加大软化区域。在边坡表面设置护坡不但能有效地防止即使是分散性黏土的淘刷,还在不同程度上抑制或推迟表层滑坡和粉土的冻胀。文中建议的确定挖方渠坡抗剪强度的方法与国内流行方法略有差别。     

Stability analysis of bank slope under conditions of reservoir impounding and rapid drawdown

Stability of an ancient landslide in a reservoir area is analyzed by using centrifugal model tests, soil laboratory tests and numerical analysis. Special attention is paid to variation in water level, simulation of large-scale heterogeneous prototype slope, and strength reduction of sliding zone soils after slope sliding. The results of centrifugal model test show that reservoir impounding can reduce sliding resistance at the slope toe, followed by toe collapsing and front cracking of slope. Rapid drawdown can produce hydrodynamic pressure towards reservoir at the front of slope. Deformation is observed in the middle and upper slope, which reduces the slope stability further and forms the pull-typed landslide trend. Reinforcement of slope toe is effective for preventing the progressive failure. The results of laboratory test show that slope toe sliding will lead to the redistribution of soil density and moisture content, which will reduce the shear strength of soil in sliding zone, and the cohesion of immersed soil is reduced gradually and finally vanishes with time. The numerical results show that the strength reduction method used in finite element method (FEM) is very effective in capturing the progressive failure induced by reservoir water level fluctuations, and the evolution of failure surface derived from numerical simulation is very similar to that observed in centrifugal model test.     

降雨诱发膨胀土边坡渐进破坏研究

膨胀变形是膨胀土边坡失稳破坏的重要因素之一,研究分析降雨诱发膨胀土边坡渐进破坏过程具有重要的实践意义。基于膨胀应变与基质吸力增量的线性关系,将膨胀性引入非饱和流固耦合模型当中,建立一种适用于膨胀土工程的非饱和渗流场–应力场–膨胀应变场多场耦合数值计算方法。结合应变软化模型,分析单次降雨诱发下膨胀土边坡入渗过程以及边坡渐进破坏全过程。结果表明,非饱和膨胀土边坡在单次降雨诱发后,坡体发生以坡脚为起始逐渐向坡顶扩展的破坏,具有明显的时间延后性、多层逐级后退式的特点。膨胀土的膨胀性、强度参数对坡体破坏形式具有显著的影响,膨胀土边坡破坏既保留了一般黏性土的共性也呈现出干缩湿胀的特殊性。     

非饱和土大气张力通用公式与土坡稳定

提出了有效应力的新概念:有效应力是土体中提供抗剪强度的点的集合所对应的应力。推出了土坡稳定的非饱和土大气张力圆弧滑动法公式,并用算例说明。推出了土坡稳定的非饱和土大气张力平面滑动法公式。     

干湿循环效应对南宁外环膨胀土抗剪强度的影响

针对膨胀土边坡滑坍多呈浅层破坏的现状,选取南宁外环膨胀土原状样与重塑样开展对比试验,精心设计试验方案,改进常规直剪试样制备条件和试验方法,使模拟土体季节性干缩湿胀过程更接近实际,探究了2种土样经历多次干湿循环作用后抗剪强度的衰减规律。结果表明：试样制备中有上覆荷载作用,实测土样经历同样干湿循环次数后的强度衰减幅度比无荷条件下的小,再次验证荷载对抑制强度衰减作用明显；不管原状还是重塑样经干湿循环后的强度衰减主要是c值大幅降低,其值虽也减小但降幅都不大；此外,计入边坡浅层破坏时滑面的低应力条件开展试验并分析测试结果,得到做边坡浅层稳定性分析时合理的抗剪强度参数,研究结果可供工程设计参考。     

现今斜坡工程安全设计理论的根本缺陷与灾难后果

滑坡及其灾难在世界各地、经现代岩土工程设计施工的斜坡中不断地发生。论文提出、分析和论证了造成工程斜坡滑坡的一个本质原因。它就是现代斜坡工程安全设计理论存在根本缺陷。这个缺陷表现在3个方面。第一,土体抗剪强度参数（有效黏聚力和有效内摩擦角）在斜坡安全设计中假定为常数,不随土体孔隙和含水率的增大而减低到零,孔隙水对土体剪切强度的影响仅体现在孔隙水压强对有效应力的影响。第二,经典岩土力学理论（特别是有效应力原理和排水固结理论）仅能预测外部加载产生土体压剪、孔隙率减小、土体强度增大的岩土稳定工况过程。它们不适用于外部卸载造成土体拉张、孔隙率增大、土体强度减少的岩土破垮工况过程。第三,斜坡安全系数是土体抗剪强度与施加剪切应力的比值。由于土体强度本值（品质）很低,加固工程增加这个比值安全系数达到设计最小值时所能够提供的强度本质（品质）增加量也就不高。斜坡工程岩土体的强度和品质没有得到能够防治岩土体拉张变形和滑垮的根本改善和增强。从而,工程人员必须精心全力地确保低品质斜坡工程岩土不破垮和滑塌。可是,又由于工程斜坡众多和它们的降雨、场地和环境变化较大,上述3个方面现代斜坡工程安全设计理论的根本缺陷可以导致：达到安全设计标准的工程斜坡,在施工和营运过程中,能够发生滑垮、产生灾难后果。本论文特别认为,经典岩土力学理论是仅适用于完全压剪的,应称为压剪岩土力学理论。提出了应该建立既适用压剪又适用拉剪的、新的土力学理论和防抗岩土灾害设计方法。