软土地基上桥坡的监测与分析

介绍了软土地基上桥坡的沉降、分层沉降、水位及孔隙水压力的监测成果。分析了桥坡沉降、沿桥坡纵向的展开曲线，桥坡沉降的竖向分布规律及孔隙水压力的变化。结果表明，注浆加固和真空井点降水后有一定的加固作用，其工后沉降减小，纵坡变化减小。从桥坡沉降的竖向分布规律来看，主要压缩量发生在灰色淤泥质土层中。     

库岸滑坡变形规律研究

以西南长江上游山体库岸滑坡为研究对象，结合边坡所处环境及水库水位情况，研究自然状态和暴雨条件下模型土体渗流、压力及位移变化规律。通过建立试验平台，模拟库岸滑坡实际情况，探究滑坡前缘、中部以及后缘的位移和压力变化情况。结果表明，自然状态下，滑坡位移保持不变，而土压力与孔隙水压力的变化情况呈先减小后增大再减小的交替变化情况。距离水库越近，所受土压力和孔隙水压力越强，地下水渗流也会导致土压力与孔隙水压力减小。地下水位上升导致坡体失去坡体平衡性。在暴雨条件下，模型前缘、中部和后缘位移最大变形量分别为7.8、5.2和3.8mm。且滑坡土压力和孔隙水压力整体增大，但孔隙水压力整体则呈先增大后减小的变化趋势。模型有应力集中和应变能积累现象，其变化规律可为实际工况提供参考与预测。     

冷清公路水库库岸桩锚加固后的渗流变化规律

以云南冷清公路岸坡为研究对象,建立库区边坡二维饱和-非饱和渗流模型,模拟锚杆(索)和桩加固后不同工况下岸坡渗流场演变规律,分析岸坡加固后浸润线及孔隙水压力变化规律。结果表明:相对未加固岸坡而言,由于加固区的渗流阻力增大及其导致的渗流路径改变,加固后岸坡内浸润线形状、位置分布和孔隙水压力分布发生了变化。从桩加固与锚加固的情况对比看,桩加固的阻渗作用较锚加固的阻渗效果差些。岸坡内孔隙水压力受库水位的升降、分析位置到库水或浸润线的距离、加固区渗透系数的降低及其渗透系数降低区的面积和形状等的影响,加固后岸坡滞后效应更明显。离库水面较远处,其孔隙水压力几乎不受库水位变化和加固措施的影响。     

水利-交通联合枢纽工程中水闸底板设计优化分析研究

为研究淮安一干河水利-交通联合枢纽工程中水闸设施底板厚度设计参数最优性,利用仿真计算对比方法开展了应力、位移及孔隙水压力分析。水闸中拉、压应力最大分别为交通桥底、底板部位;交通桥底、闸室底板最大拉应力随底板厚度均为先减后增变化,厚度1m时为最低,为1.68MPa、1.29MPa;检修桥底处最大拉、压应力受厚度参数影响较小。底板厚度增大时,闸室底板、交通桥底部位最大压应力递增,但增幅在减小,厚度1m方案后应力基本稳定。水闸位移以竖向沉降为主,Z向位移量稳定在3.95mm,不受底板厚度参数影响;Y、X向位移随底板厚度递减,但厚度超过1m后位移降幅较小;厚度参数不影响孔隙水压力分布,厚度1m方案下孔隙水压力量值最优。综合静力特征与孔隙水压力特征,认为闸室底板厚度1m时设计方案最优。研究可为应用静力特征与渗流特征进行水工设计参数优化提供一定参考。     

砾石土心墙施工期的应力监测与分析

针对高心墙土石坝,施工期心墙内部过低的竖向土压力和较高的超静孔隙水压力对施工期及蓄水期的大坝安全稳定具有重要意义。以某砾石土心墙土石坝施工期大坝心墙应力监测资料为基础,按时间规律和空间分布分析了施工期心墙竖向土压力和孔隙水压力。     

临湖矿坑挡水围堤软基沉降数值分析

为了预测拟建临湖挡水围堤施工期和运行期的沉降变形,研究软土堤基沉降规律及孔隙水压力消散规律,为围堤设计施工和类似堤基沉降预测提供参考,论文采用有限元分析软件ADINA对湖水作用下围堤施工期和运行期的软土堤基沉降进行了模拟分析。研究结果表明:软土堤基沉降和水平位移均呈现出在施工期快速增长、运行期趋于稳定的变化规律,最大沉降2.077 m,围堤内外侧最大水平位移分别为1.351和0.8376 m;孔隙水压力随时间和荷载的增加呈现先增加后减小直至完全消散的变化规律,最大值31 k Pa。     

库岸边坡渗流及稳定性分析

库岸边坡常因受到库水位周期性波动的作用而失稳。传统的饱和土渗流及稳定分析方法无法正确描述水位升降过程中岸坡内孔压场的动态变化及其对岸坡安全系数的影响规律。本文从非饱和土的渗流和抗剪强度理论出发，分析了水位升降时土质岸坡的渗流规律及其稳定性的变化规律。通过选取典型的土性参数，对黏土、粉土和均质砂岸坡进行饱和-非饱和渗流分析，得到水位升降过程中岸坡内孔隙水压力场，再引入极限平衡方法，考虑基质吸力对非饱和土抗剪强度及岸坡安全系数的贡献，进行岸坡稳定性分析。分析表明，土体的饱和渗透系数和土水特征曲线共同决定了水位升降时岸坡内孔隙水压力的大小及分布，水位升降情况下岸坡安全系数的变化规律也与岸坡土体的渗透特性有关。     

降雨条件下双层土坡的模型实验研究

针对降雨入渗非均质土坡的稳定问题,建立双层边坡模型进行人工降雨实验,对坡体进行含水率和孔隙水压力监测,得到了非均质土坡在降雨条件下含水率和孔隙水压力更真实的变化。基于模型实验结果的分析,得出变化规律如下:①坡体渗流趋于稳定时,含水率、孔隙水压力不仅和深度有关系,而且也与土体物理性质有关。这与均质土坡的渗流状态明显不同;②坡体含水率、孔隙水压力在降雨过程中,响应时间随深度增大而增大。雨后过程中,下层土体含水率、孔隙水压力降低速度大于上层;③相同雨强条件下,坡体含水率和孔隙水压力随降雨历时而不断增大。降雨强度越大,坡体的孔隙水压力和含水率响应时间越早,但在坡体浅表层这种时间效应不明显;④对于降雨过程中能达到稳定渗流状态的土坡,前期降雨量主要影响降雨过程中含水率和孔隙水压力的变化。研究成果为降雨入渗条件下非均质非饱和土边坡的稳定分析提供了依据。     

某大坝泄洪期间下游岸坡瞬态渗流场的数值模拟

大坝泄洪形成雾化及河水位上涨,影响下游岸坡内部渗流场的变化属于饱和-非饱和渗流问题.作者在饱和-非饱和渗流理论以及非饱和土水特征理论的基础上,以某水电工程岸坡为例,用数值分析的方法模拟在大坝泄洪中下游岸坡内部饱和-非饱和渗流场的时事变化,就孔隙水压力分布情况作专门分析.渗流场的时事模拟能够提供不同时刻点计算区域的含水量以及孔隙水压力大小分布,因此可以为岸坡的稳定性计算提供依据.     

双向搅拌桩施工对桩周土体扰动分析

为探究双向搅拌桩施工时桩周超孔隙水压力和有效应力的分布和变化规律,依托江苏某高速公路软基处理工程,通过在不同位置布置传感器,测得单桩和群桩施工时桩周孔隙水压力和土压力的变化。结果表明:在施工过程中桩周土体孔隙水压力和土压力变化剧烈,靠近桩的位置产生了很高的超静孔隙水压力,孔压在桩周土的固结作用下消散规律表现为先快后慢;背离施工方向孔压累积值小于沿着施工方向的累积值,遮拦效应阻挡了约60%的超孔隙水压力,工程中可利用该现象减小施工对土体的扰动;单桩施工时桩周超孔压的分布与半径比的对数呈线性关系,分布规律与Vesic圆孔扩张理论解答的趋势相同,扰动影响范围约为20倍桩半径;施工过程中孔隙水压力小于土压力,桩体不会出现下沉和孔周土体液化等灾变,基于该原理可以通过改良设备和施工方法避免掉桩等灾变的发生。研究结果可为软土加固工程的施工安全提供参考。     

考虑裂隙的几何-力学特性的双重孔隙介质水—应力耦合模型及其有限元分析

建立了一种双重孔隙介质水—应力耦合模型,其特点是可考虑裂隙的组数、间距、方向、连通率、开度、刚度及应力水平对介质的弹性模量、孔隙率及渗透系数的影响,并研制出相应的二维有限元程序。以模拟饱和的双重孔隙岩体在外荷载作用下产生沉降为算例,针对岩体的孔隙率与渗透系数分别是常数及按照本文中所述规律变化的两种工况,考察了了岩体中的变形、孔隙水压力与及裂隙水压力及流速、主应力等的分布与变化。结果表明：将岩体的孔隙率与渗透系数作为是应力的函数以及是常量的两种方法相比,二者对岩体的变形及应力的影响不大,但前者对孔隙水压力、裂隙水压力及流速的影响强烈。     

坡前水位降落对边坡稳定性影响试验

基于室内模型试验模拟水位降落过程中边坡渗流场变化,得到不同坡形、降落速度、土体材料和降落差对边坡渗流场及稳定的影响。研究表明,边坡水位下降初期,边坡内外孔隙水压力差值随着边坡水位的下降逐渐增大;边坡水位下降后期,边坡前缘水位趋于稳定,边坡内外孔隙水压力差值逐渐减小,边坡渗流场接近稳定状态。渗透性能好的土体,当边坡前缘水位处于稳定状态后,边坡内部孔隙水压力衰减速度较渗透性差的土体快,水位下降对边坡稳定性的不利影响更显著、时间也更久。水位降落速率、落差和坡形均对边坡有显著影响,随着水位降落速率增大、落差增大和坡比增大,边坡更易失稳发生破坏。     

地震作用下高心墙堆石坝超孔隙水压力演变分布规律研究

传统经典的振动孔压模型一般根据砂土试验得到,不能直接应用于高心墙堆石坝动力计算中。 根据饱和不排水动三轴试验,提出了一个适用于掺砾黏土、砂砾石等土料的振动孔压模型,并编制了计 算程序应用于某高心墙堆石坝动力计算分析中,计算得到了地震过程中及震后超孔隙水压力演变分布 规律:地震过程中,超孔隙水压力和超孔压比不断增大,且增长的幅度与材料和地震强度密切相关。震 后超孔隙水压值随时间减小,渗透系数越小,超孔隙水压力消散越慢。由于超孔隙水压力在消散中伴随 着扩散现象,导致部分区域孔压先增长后降低,震后４８ｈ超孔隙水压力仍有２５０ｋＰａ。     

考虑裂隙的几何-力学特性的双重孔隙介质水-应力耦合模型及其有限元分析

建立了一种双重孔隙介质水-应力耦合模型,其特点是可考虑裂隙的组数、间距、方向、连通率、开度、刚度及应力水平对介质的弹性模量、孔隙率及渗透系数的影响,并研制出相应的二维有限元程序.以模拟饱和的双重孔隙岩体在外荷载作用下产生沉降为算例,针对岩体的孔隙率与渗透系数分别是常数及按照本文中所述规律变化的两种工况,考察了不同岩体中的变形、孔隙水压力与裂隙水压力及流速、主应力等的分布与变化.结果表明:将岩体的孔隙率与渗透系数作为应力的函数,与将其作为常量的方法相比,二者对岩体的变形及应力的影响不大,但前者对孔隙水压力、裂隙水压力及流速的影响强烈.     

人工降雨入渗边坡破坏试验研究

建立室内人工边坡的降雨入渗模型,选取坡度为33.7°的细砂边坡,在300 mm/h降雨强度下进行试验.通过孔隙水压力传感器和自制含水率传感器监测试验中含水率、孔隙水压力的变化规律和分布情况及对边坡稳定的影响,分析边坡表层以下4 cm及14 cm深处的含水率、孔隙水压力变化和3个时刻坡体的含水率、孔隙水压力等值线图.分析结果表明,降雨入渗的整个过程中,下部的含水率、孔隙水压力都是最大的;边坡内部靠近底层的区域,其含水率和孔压的变化需考虑趾部及下部水分入渗的影响,因为这些影响会造成该区域的等值线密集.     

硬塑粉质黏土层深埋马蹄形隧道开挖土拱演化分析

硬塑状粉质黏土地层深埋马蹄形隧道开挖易出现土拱效应.以改进的太沙基围岩压力理论为基础,对上述马蹄形隧道开展了数值计算和现场监测试验,分析隧道开挖全过程中围岩竖向应力重分布及地层沉降变化情况,得出压力拱的形成及演化规律,并分析围岩力学参数大小变化对压力拱形态的影响.研究结果表明:压力拱内围岩应力及地层沉降变化显著,可作为...     

基于核磁共振技术的疏浚淤泥固化土孔隙水含量及分布研究

为研究疏浚淤泥固化土中孔隙水的含量及分布规律,利用低场质子核磁共振技术探测疏浚淤泥固化土的横向弛豫时间T₂分布曲线。结果表明各水泥掺量下淤泥固化土样品的弛豫时间分布只有一个主峰,峰面积随着养护龄期的增长和水泥掺量的增大均逐渐减小,孔隙水的含量逐渐减小,并且孔隙水的减少首先是从大孔隙水分开始的,龄期的主要作用是减小大孔隙里的水分含量,而水泥不仅有利于大孔隙水分含量的减小,也有利于小孔隙水分含量的减小;随着养护龄期的增长和水泥掺量的增大,淤泥固化土的T₂分布范围变窄,分布趋向于短弛豫时间,孔隙水逐渐分布在较小的孔隙中;加权平均T₂弛豫时间随着龄期的增长先快速下降,7 d后下降的速率逐渐减小,固化土T₂总核磁信号幅值随养护龄期的变化总体呈减小趋势,速度超过7 d后减慢,这是因为淤泥固化土内部的化学反应使得水分被消耗或转化成了矿物水。研究表明核磁共振技术能较好地呈现淤泥固化过程中孔隙水含量及分布的变化规律。     

碾压式沥青混凝土心墙砂砾石坝有限元分析

通过非线性静力有限元计算,得出坝体、坝基与心墙的应力与变形情况,竣工期坝体最大水平位移为0. 06 m(向上游变形),竖向沉降最大值为0. 58 m。满续期坝体最大水平位移为0. 33 m(向下游变形),竖向沉降最大值为0. 58 m。竣工期和满蓄期的心墙最大压应力分别为12. 5和13. 2 MPa。坝体位移分布符合土石坝体的变形规律,可采取一定的工程措施提高坝基密实指标,减小坝基的沉降。心墙没有出现拉应力,竖向应力大于水压力,不会发生水力劈裂或拉裂现象。     

考虑孔隙气压力影响的边坡稳定分析

降雨入渗过程中孔隙气压力变化是影响边坡稳定的重要因素,为了分析这种影响,提供一种考虑孔隙气压力影响的边坡稳定分析方法。首先基于水气两相流的理论与方法,计算降雨入渗下坡体的孔隙水压力、孔隙气压力和饱和度的分布,并获取降雨入渗过程中孔隙气压力引起的荷载变化量。而后,结合非饱和土抗剪强度理论及剩余推力法,将孔隙气压力引入到边坡稳定分析中,并以谭家河滑坡为例模拟分析考虑孔隙气压力对边坡稳定的影响。结果显示,降雨导致坡体表层趋于饱和,在坡表与滑带之间的孔隙气压变化较为敏感,而沿滑床向深层方向传递过程中孔隙气压发生衰减;坡体表层饱和区孔隙水压力通过孔隙气向坡脚传递,形成沿坡脚方向的孔隙气压力梯度,增大了滑体的下推力。结果表明,在相同的渗流条件下,考虑孔隙气压力的影响使同一滑动面上的安全系数降低,对边坡稳定分析不利。该方法在坡体濒临失稳时考虑孔隙气压力作用影响显著,对反映某些具体工程滑坡现象更加符合实际。     

基于Midas GTS的邗江区典型岸坡护坡设计研究

为探究邗江区境内河流岸坡生态护坡方案，采用Midas GTS建立典型岸坡计算模型，研究自然生态护坡、全覆盖草皮护坡及四季春护坡3种方案下岸坡稳定系数与孔隙水压力特征。四季春护坡方案下安全系数最高，且该方案下岸坡稳定性受运营期影响最低。降雨强度愈大，则岸坡安全系数愈低，但四季春护坡方案下安全系数受影响最小。岸坡安全系数与降雨时长具有二次函数的负相关关系，自然生态护坡、四季春护坡及全覆盖草皮方案下降雨时长每增大3h，可导致安全系数分别降低5.6%、3.3%、4.7%。降雨强度愈大，则孔隙水压力愈高；自然生态与全覆盖草皮护坡方案中孔隙水压力的增长具有慢-快转变节点，为15 h，而四季春植物护坡下孔隙水压力增长稳定。