降雨和水位变化条件下排涝河道岸坡稳定性的数值研究

为了研究降雨和水位变化对排涝河道岸坡稳定性的影响,结合温州市鹿城区丰门河的水文地质资料和现场取样试验结果,利用有限元软件建立河道岸坡的数值模型,计算分析在降雨和排涝过程中岸坡的稳定性变化规律。研究结果表明：当岸坡土体的渗透性较小且岸坡周围有建筑遮蔽时,降雨对岸坡渗流场的影响主要取决于降雨时间而非雨型,整个过程中岸坡并未发生大幅渗流,河道水位和河道周围的建筑是影响河道岸坡稳定性的主要原因。水位越高时的岸坡稳定性越大,建筑距离河道越近、荷载越大时,岸坡的稳定性越小。虽然密集分布的建筑会降低岸坡的稳定性,但同时也减小了岸坡稳定性对水位变化的敏感度。在所有工况下,丰门排涝河道岸坡的稳定安全系数均大于临界稳定安全系数1.20,说明当前的岸坡处于安全状态,无需额外支护措施。     

降雨优先流下竖向加筋的膨胀土边坡变形破坏机理研究

为了探究降雨入渗引起的膨胀土边坡变形破坏机理,利用ＧｅｏＳｔｕｄｉｏ有限元软件,分别用砂井和竖向植筋带模拟裂缝的优先流,对降雨工况下的膨胀土边坡进行计算和对比分析,同时还研究了在不同竖向植筋带长度、设置间距等影响因素下膨胀土边坡的变形破坏特征。结果表明:竖向植筋带作为一种柔性加筋和持水材料,能有效地减小膨胀土边坡的水分波动和胀缩变形,提高膨胀土边坡的稳定性;植筋间距越小,竖向植筋带对膨胀土边坡的膨胀变形的抑制作用越好。植筋带的持水作用还可以为膨胀土－植被－降雨之间的和谐共处提供重要保障。     

库水位回落条件下土石坝边坡稳定分析

利用二次开发的有限元软件ANSYS,形成渗流与边坡稳定分析程序模块,计算得到库水位回落条件下的土石坝渗流场;据此分析非饱和土强度、土体密度随含水量变化的关系及渗透力作用;利用强度折减有限元技术分析了水位降落过程中渗透系数、水位降速对边坡稳定性的影响.结果表明,库水位降落初期,坝内浸润线下降,下游坝坡稳定性增大,但此时上游坝坡稳定性仍大于下游坡;饱和渗透系数相同时,库水位降落速度越大则上游坝坡稳定性越差,不同水位降落速度对较小饱和渗透系数的土石坝渗流场及边坡稳定性影响程度较小,对较大渗透系数的坝体则影响较大;水位下降速度相同,则坝体饱和渗透系数越小其上游边坡稳定安全系数越小.     

考虑倾斜侧滑面的高陡岩质边坡块体稳定性分析

边坡稳定影响因素中较少考虑侧滑面对稳定性的影响。针对东庄水利枢纽水垫塘右岸区段高陡岩质边坡为研究对象,考虑坡内块体倾斜侧滑面的影响,采用ＡＮＳＹＳ软件模拟施工开挖和支护,并选用强度折减法对规范规定的三种工况下边坡的变形情况进行分析和整体稳定性评价。结果表明:坡内的潜在滑动块体在不支护的条件下,地震工况的安全系数均满足要求,正常运用工况和泄洪雾雨工况的安全系数不满足要求。采用系统锚索加固后,三种工况下的块体安全系数均满足设计标准。     

伊洛瓦底江河道水位及微型木桩对土质边坡变形和稳定的影响

结合饱和-非饱和渗流和固结理论,构建了伊洛瓦底江干流某土质边坡三维渗流分析模型,研究了不同水位降幅和降速工况下边坡稳定性变化规律,评价了微型木桩对边坡的加固效果。结果表明,河道水位降速越快、汛期水位越高时,水位下降过程中坡面附近的渗透坡降越大,安全系数越低。布设微型木桩群,当木桩群高度为2、4、6 m时,其边坡稳定安全系数相较无加固情况分别提高了4.50%、9.00%、39.60%,说明微型木桩群的加固效果较好,具有一定推广价值。     

基于"有压快排"的膨胀土边坡柔性综合防护方案研究

膨胀土边坡稳定问题是国内工程建设中常见且灾害性强的技术问题,一旦边坡失稳将严重影响工程的安全运行并造成巨大的经济损失.提出了一种基于"有压快排"的膨胀土边坡柔性综合防护方案,并在丹江口库区宋岗码头岸坡治理中成功应用.数值计算结果表明:该方法能较好地控制边坡渗流场,并显著提升膨胀土边坡的稳定性.     

降雨条件下某排土边坡的渗流场及稳定性时变分析

现阶段对排土边坡稳定性评价多以单因素等雨强为主,较难全面反映实际情况。针对此问题,以福建某排土边坡为例,通过Geo-studio软件对排土边坡进行不同雨强以及不同雨型条件下安全系数的时变分析,得出安全系数随时间变化曲线,并对排土坡稳定性产生较明显影响的雨强进行渗流场特性分析。时变分析结果表明,持续长时间的降雨会对边坡稳定性产生影响。降雨强度超过一定数值时,降雨的初始时刻安全系数下降速率主要取决于边坡自身渗透速率,在降雨中后期随着入渗速率的稳定,雨强又变成影响安全系数下降速率的主导因素。渗流特性分析结果表明,长时间的强降雨会引起坡脚处渗流方向的改变并在坡脚处出现溢出面,加上排土坡表层废石土较大渗透性的特点有可能形成管涌,应当引起重视。最后提出在废石土表层覆土压实以降低废石土的渗透性从而提高排土坡体稳定性的建议。更多还原     

降雨入渗对非饱和土边坡稳定性影响的参数研究

为了研究饱和渗透系数与土水特征曲线对降雨入渗条件下非饱和土边坡稳定性的影响，利用ＧｅｏＳｔｕｄｉｏ软件进行数值计算，对不同工况下的非饱和土边坡进行瞬态渗流分析与稳定性分析。研究结果表明，饱和渗透系数是影响非饱和土渗透性的关键因素，其对边坡稳定性与边坡破坏形式有重要影响。应力作用与干湿循环对非饱和土渗透函数形态的影响与其对土水特征曲线形态的影响一致，考虑其影响对于非饱和土边坡稳定性计算与评价是更安全合理的。     

降雨入渗对煤系膨胀土边坡瞬态稳定性影响分析

采用非饱和瞬态渗流有限元与极限平衡法相结合,对降雨入渗过程中煤系膨胀土边坡的渗流场与稳定场进行数值模拟,分析了土体渗透系数、降雨强度、降雨持时以及坡比等参数变化对煤系膨胀土边坡稳定性的影响。研究结果表明,土体渗透系数对边坡安全系数有较大影响,渗透系数较大的边坡在降雨48 h后,其安全系数出现陡降,最大降幅达到27. 82%。降雨强度越大,相同降雨持时的边坡安全系数越小,安全系数的降幅也越大。坡比对煤系膨胀土边坡的安全系数有显著影响,边坡安全系数随着坡比的减小而增大,在降雨强度为8. 33"10-7m/s的情况下,建议该类型土质边坡的坡比取值为1∶1. 5～1∶1. 75。     

水位升降速度及降雨对膨胀岩边坡稳定性的影响

为研究水对膨胀岩边坡失稳的影响,以南水北调中线工程河南安阳第一施工标段渠坡为工程实例,利用GEO-SLOPE软件中的seep/w模块和slope/w模块,研究在蓄水条件下,不同水位升降速度及降雨对膨胀岩边坡渗流场和稳定性的影响。结果表明：水位变化速度对膨胀岩边坡的渗流场有较大影响,较大水位上升速度对膨胀岩边坡稳定性有利,但过快的水位下降速度不利于膨胀岩边坡的稳定性,降雨会显著降低膨胀岩边坡的稳定性。     

南水北调中线一期工程膨胀土渠坡渗流系统分类及其控制措施

由于膨胀土对于水的敏感性,膨胀土渠坡及其衬砌结构的稳定性是南水北调中线一期工程建设和运行遇到的重要挑战之一。在地层结构分类基础上,开展了膨胀土地区的渗透结构分类、渗流系统分类以及膨胀土渠坡渗流系统分类研究。针对各类膨胀土渠坡渗流系统,分析了渠道工程对渗流场的改造作用,归纳了各自的渗流控制任务,提出了渗流控制措施的应用原则:非饱和带设置排水垫层以利于含水率的长效控制,合理设计马道以减轻对渗流控制的负效应,合理运用排水孔和减压井控制地下水流场及水压力,地下水动态变化与渠道水位变化范围交叉渠段应合理设置逆止阀并保障其灵敏性和可靠性,工程长期运行过程中跟踪研究渗流控制效果和适时有效调控渗流场。     

水位变化下膨胀土岸坡渗流场和稳定性分析

河水位的升降变化对含裂隙的非饱和膨胀土岸坡稳定性有着显著的影响。水位的变化引起岸坡内地下水位的变化是非饱和到饱和的过程。运用非饱和渗流理论,模拟了在河水位升降过程中膨胀土岸坡暂态渗流场的变化,分析水位变动时孔隙水压力的变化,同时对某岸坡进行了稳定性评价,研究了在水位变化以及裂隙深度变化条件下的岸坡稳定性。结果表明:水位升降对岸坡内部渗流场的影响具有明显的分带性,在经过水位变化过程后,岸坡稳定性有降低趋势,且岸坡表层的裂隙对稳定性的影响没有水位变化的影响大。     

冻融过程对膨胀土渠道边坡劣化模式的影响

干湿作用和冻融作用是季冻土地区复杂环境的两种基本形式,深刻影响着输水渠道的长期稳定性。以北疆膨胀土渠道边坡为研究对象,开展了湿干循环及湿干冻融耦合循环作用下膨胀土渠道边坡劣化过程离心模型试验,探讨了湿干冻融耦合循环作用中的冻融过程对膨胀土渠道边坡劣化模式的影响。试验结果表明:湿干循环作用下膨胀土渠道边坡的劣化模式主要为浅层土体强度衰减和表面裂隙发育,同时伴随着显著的土体崩解剥落特征;湿干冻融耦合循环作用下膨胀土渠道边坡劣化过程中则未出现明显的土体崩解剥落现象,主要劣化模式为渠顶区域土体裂隙拓展、连通;湿干冻融耦合循环作用中的冻融过程使得渠顶处的渠水入渗量大幅增长,造成渠顶土体的干湿循环幅度增大,诱使膨胀土渠道边坡的劣化过程由浅层土体往深层土体发展,在宏观上表现为渠顶及渠坡水位线以上区域内裂隙的连通程度增高、拓展宽度及深度增大,并最终发展为贯穿渠顶的横向张拉裂隙。膨胀土渠道边坡在湿干冻融耦合循环作用下有着自贯穿渠顶的横向裂隙发生失稳破坏的趋势。     

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。     

南水北调中线工程渠坡膨胀土含水率监测及分析

为了分析渠坡膨胀土含水率变化对渠坡稳定性的影响,对现场自动采集的含水率、吸力、降雨量、土温和气温等数据进行初步分析和灰关联分析。初步认为强膨胀土含水率变化的主要影响因素依次为温度、降雨量、蒸发量和吸力等。现场监测结果和灰关联分析得到:受降雨入渗过程滞后影响,大气降雨3 d后,才能渗入到1.6 m深的强膨胀土中,影响深度＜6.1 m;渗入到1.4 m深的强膨胀岩中需要4～7 d时间,影响深度＜5.1 m。对渠坡膨胀土含水率变化的长期监测及其数据分析,为南水北调工程渠坡膨胀土胀缩变形的分析及渠道安全运行提供了依据。     

土工袋修复膨胀土边坡抗滑稳定分析与摩擦特性试验

通过引入单一安全系数,基于极限平衡法,推导土工袋修复体两种滑动模式的抗滑稳定性计算公式。通过土工袋摩擦试验,研究不同袋内材料、土工袋排列方式、竖向压重以及运行环境（水上或水下）等条件下的土工袋袋体层间和袋土之间的摩擦特性,试验结果表明：袋装膨胀土土工袋堆叠为交错排列的过程中形成的咬合作用和嵌固作用将土工袋袋体无缝排列的层间摩擦因数0.714提升至0.920;土工袋浸泡于水下进行摩擦试验,水的润滑作用会导致土工袋袋体层间以及土工袋袋土之间的摩擦因数从0.920降低至0.901。采用土工袋抗滑稳定公式与摩擦试验得出的摩擦因数,对南水北调中线工程中土工袋修复膨胀土边坡案例的两种滑动形式进行抗滑稳定性分析,得出土工袋修复体最小安全系数为1.25,论证了土工袋修复膨胀土边坡的效果。     

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。     

饱和-非饱和渗流下膨胀土坡稳定性评估的有限元法

总结了膨胀土坡饱和-非饱和渗流场中影响边坡稳定性的一些因素,建议了饱和-非饱和渗流下考虑强度降低、密度变化等稳定性影响因素的膨胀土坡稳定性评估三维强度折减有限元方法,研制相应的强度折减有限元程序。通过与传统极限平衡法分析结果对比研究,对抗剪强度折减有限元法分析边坡稳定问题的适用性进行了评价,得出采用三维强度折减有限元法确定考虑饱和-非饱和渗流场的膨胀土边坡稳定性安全系数是可行的结论。     

引江济汉工程中膨胀土的危害及防治措施

引江济汉工程膨胀土区段出现了渠道边坡失稳,边坡承载力降低,混凝土渠道衬砌变形、开裂等技术问题。本文在说明现场地质条件、阐述膨胀土工程危害的基础上,总结论述了当前膨胀土区段的工程施工治理措施。针对膨胀土在水下及地下水位变动区易发生渗透变形而影响基础稳定的特点,提出了采用柔性沥青混凝土边坡的设想,以提高渠坡的稳定性。     

尾矿库土石初期坝坡面沼泽化治理措施

对于初期坝为透水堆石坝、后期采用尾砂筑坝的上游式尾矿库,由于库水位高、干滩长度短、尾砂渗透性差、堆积坝坡陡、未设置排渗设施等原因,往往在后期尾矿堆积坝坡面出现沼泽化现象。目前对这种堆积坝坡面沼泽化的治理已积累了丰富的经验,而对于土石初期坝沼泽化现象,因出现较少,研究不多,治理措施也较少。通过对初期坝坡面沼泽化的原因分析和治理措施比选,将水平排渗管用于尾矿库土石初期坝坡面沼泽化治理中,根据浸润线观测及现场查看,经治理的土石初期坝浸润线埋深逐步降低、坡面沼泽化消除、坝体稳定性逐步提高,具有良好的治理效果。采用水平排渗管可消除土石初期坝沼泽化,施工中积累的经验可为类似工程治理提供借鉴。