降雨入渗条件下边坡稳定性研究现状及展望

本文总结了国内外对大气降雨引起边坡变形失稳现象的研究进展与现状,一是利用野外观测与试验研究分析,借助数学统计分析方法寻求降雨与边坡稳定性之间的相关规律,其最大优点是仅仅依赖于历史数据或试验数据,不需考虑降雨在岩土体中的作用和滑坡自身的演变过程,归纳出相关关系可作为本地区或本边坡的中短期滑坡预测和预防;二是分析降雨入渗引起边坡失稳的物理过程并建立定量的模型进行数值模拟,其最大优点是对边坡各种岩土的类型、土的入渗能力、土的初始饱和度、土层深度、水文地质条件、边坡长度、降雨持时、降雨强度、暴雨前降雨量、间歇性降雨以及坡面防渗等情况进行适当考虑,其关键是准确获取这些参数值。最后总结了这个问题的进一步研究方向与目标。     

非饱和土边坡降雨入渗过程及最大入渗深度研究

系统分析了降雨入渗对土体基质吸力、土体应力、位移的影响, 并对非饱和土边坡降雨入渗过程进行了总结分析, 首次从能量角度提出了降雨入渗最大深度的概念, 认为雨水能够在土体中下渗, 主要是因为存在一定的驱动势能差, 通过推导, 得出了最大入渗深度的计算公式, 该公式与土体的孔隙水压力有关。由于降雨而引起的边坡土体滑坡中, 绝大多数滑动面都在边坡土体的最大入渗深度的范围之内, 通过对最大入渗深度和滑动面的关系研究, 可以初步估计滑坡规模, 从而在滑坡治理中计算确定滑动面, 合理地确定治理方案的参数, 如锚杆或土钉的长度、抗滑桩的长度等。     

降雨入渗对含软弱夹层矿山边坡稳定性影响机制研究

含缓倾软弱夹层的矿山边坡在连续降雨后易发生滑坡,以四川峨眉黄山石灰石矿山磨环凼西侧新滑坡为例,通过现场勘查、工程地质条件分析,利用极限平衡法对该滑坡进行稳定性分析,并建立含软弱夹层无限边坡计算模型分析降雨入渗对此类矿山边坡稳定性的影响机制。结果表明：降雨入渗引起的边坡内部滑动面孔隙水压力上升是诱发滑坡的主要原因;软弱夹层的不透水性会引起滑动面孔隙水压力突变,导致边坡稳定性骤减;降雨入渗的速率、雨水入渗的时长、边坡岩体的含水状态及软弱夹层的不透水特性决定了在降雨入渗的整个过程中滑动面孔隙水压力对边坡的稳定性的影响程度大小。     

降雨入渗对含缓倾软弱夹层矿山边坡的稳定性影响机制研究

含缓倾软弱夹层的矿山边坡在连续降雨后易发生滑坡,以四川峨眉黄山石灰石矿山磨环凼西侧新滑坡为例,通过现场勘查、工程地质条件分析,利用极限平衡法对该滑坡进行稳定性分析,并建立含软弱夹层无限边坡计算模型分析降雨入渗对此类矿山边坡稳定性的影响机制.结果表明:降雨入渗引起的边坡内部滑动面孔隙水压力上升是诱发滑坡的主要原因;软弱夹...     

考虑降雨入渗-重分布的边坡稳定性分析

为了阐述降雨对边坡稳定性的影响具有滞后性,提出了在降雨入渗过程中进行边坡稳定性分析时需考虑降雨入渗-重分布过程。在降雨入渗-重分布过程中,建立了基于GEOSTUDIO的边坡降雨入渗数值计算模型,研究了不同降雨强度对非饱和土质边坡稳定性的影响,并对比分析了在降雨强度和降雨持时相同条件下考虑与不考虑流固耦合时边坡稳定性变化规律。结果表明:不考虑流固耦合时,边坡安全系数随持续降雨逐渐变小,并在降雨结束后7~9h降至最低,之后安全系数逐渐增大,在降雨持时入渗及降雨结束后7~9h,边坡安全系数降低速率与降雨强度正相关;考虑流固耦合作用时,边坡的安全系数逐渐变小至趋于稳定,且始终不比考虑流固耦合时小。     

降雨入渗对边坡稳定性影响的试验研究

通过考虑降雨条件下的室内边坡试验,研究了水流在边坡中的入渗特征及降雨入渗对边坡稳定性的影响,并通过数值模拟方法分析了水分的运移规律。研究结果表明:在一定水头的入渗过程中,边坡的安全系数不断降低,浸润速率不断变慢。数值模拟和试验结果非常接近,且更为直观地反映雨水的入渗过程。     

长历时降雨入渗对多台阶排土场边坡稳定性影响研究

降雨是边坡滑坡失稳的主要诱发因素之一。由多相土石混合料构成的人工排土场边坡因其滞水蓄水特性,在长历时降雨条件下极易发生滑坡事故。以充沛雨量地区某排土场为例,分析了长历时降雨造成现状单台阶高陡边坡临界失稳的原因。在此基础上,以经优化设计后的多台阶边坡为例,运用非饱和土力学方法,开展长历时降雨条件下瞬态渗流场演化规律及其对边坡稳定性影响研究。研究结果表明,长历时降雨条件下,单台阶浅层滑坡较深层滑坡更易发生失稳,下部台阶边坡受降雨影响的程度较上部台阶更大,停雨阶段各台阶边坡稳定性恢复速率相对较缓。优化控制排土段高和坡度、修建截排水设施等可有效维护排土场边坡的稳定性。     

安家岭露天矿北帮失稳分析及治理方案研究

为研究安家岭北帮边坡的稳定性,在北帮选取2个剖面,建立工程地质模型,采用极限平衡的方法计算了边坡的安全系数,对边坡失稳原因进行分析并研究治理措施.结果表明:安家岭北帮边坡2个剖面的安全系数分别为1.001、0.921,边坡处于滑坡失稳状态;边坡在复杂地质构造、降雨入渗和爆破振动耦合作用下失稳;滑坡体后缘按照35°留设北...     

矸石山边坡在降雨入渗作用下的稳定性分析

基于降雨入渗对煤矿矸石山边坡稳定性的显著影响,建立了矸石山边坡降雨入渗的计算模型及对解法编制了MATLAB计算程序,计算了边坡在降雨后的瞬态含水率,运用极限平衡法和FLAC数值模拟法,对矸石山边坡进行了降雨前后的稳定性对比分析。研究表明:降雨入渗只影响边坡以下3 m深度的含水率,易发生表层滑坡;降雨入渗降低了边坡土体的内摩擦角和黏聚力,减小了边坡的安全系数;降雨后边坡体的最大位移及位移分布、最大剪应变及剪应变分布和塑性区均有明显的增加,边坡稳定安全储备显著降低。     

考虑降雨因素的废石堆场边坡稳定性研究

针对凡口铅锌矿废石堆场在降雨作用下可能失稳滑坡的问题，采用FLAC^3D数值模拟方法对比分析了考虑50年一遇降雨条件和不考虑降雨条件下废石堆场边坡的稳定性，并模拟了削坡处理对边坡稳定性的影响。结果表明，降雨会明显增加废石堆场边坡失稳风险，不考虑降雨条件下最大安全边坡角度为43°，考虑降雨条件下最大安全边坡角度为37°，削坡处理后边坡安全系数在降雨条件下达到1.43，表明削坡处理后边坡稳定性良好。     

江西井冈山市乌石头山滑坡形成机制及稳定性研究

采用定性和定量相结合的方式对乌石头山滑坡进行了研究。研究结果表明:乌石头山滑坡为小型牵引式土质滑坡,滑坡的产生主要与滑坡体的岩土体性质、滑坡处的地质环境条件(地形、地貌、降雨)及人工活动有关。对滑坡进行定量计算分析可知:自重工况下,坡体稳定系数1.44(>1.15),处于较为稳定状态;自重+暴雨工况下,坡体稳定系数1.03(<1.15),处于欠稳定状态,极端条件下坡体可能再次发生滑坡。     

某高速高兴村长弄屯不稳定斜坡稳定性研究

长弄屯不稳定斜坡为典型的推移式变形体,特殊的地质结构及演化历史是孕育斜坡变形的内在条件,在降雨和工程开挖耦合作用下,诱发原本不稳定的斜坡产生了推移式蠕滑变形。通过分析评价地质背景、岩土类型、滑体规模、形态结构特征、水文地质条件、岩土物理力学参数等,认为长弄屯滑坡体在天然状态下均处于欠稳定状态,在强降雨天气冲刷下及雨水的入渗作用,滑坡体的自重增加、稳定性变差,滑坡可能进入快速整体滑动阶段,有必要进行工程防护。     

土岩接触带降雨滑坡变形地质灾害预测方法研究

考虑到传统方法在预测滑坡变形地质灾害时存在预测效果不佳的问题,提出了土岩接触带降雨滑坡变形地质灾害预测方法研究。从基本因素和触发因素两方面,分析了影响土岩接触带降雨滑坡变形的因素,针对土岩接触带降雨滑坡变形地质灾害受控因素的复杂关系,利用动态数据驱动技术,处理了滑坡变形地质灾害监测数据,根据线性函数变换法归一化处理滑坡变形地质灾害监测数据,结合GIS技术构建滑坡变形地质灾害预测模型,实现了土岩接触带降雨滑坡变形地质灾害的预测。实例分析结果表明,应用本文方法预测滑坡变形地质灾害的次数能够与实际滑坡次数较为接近,具有较好的预测效果。     

降雨诱发采动滑坡物理模拟试验研究

采动滑坡是岩土工程中极具挑战性的问题之一,采动滑坡为矿区地质灾害的主要类型,其危害性相较于其他类地质灾害更加严重。采煤会诱发平缓结构斜坡发生强烈的地面变形,研究结果表明天然状况下采煤结束后一定时间内地面变形将趋于稳定,采动滑坡的发生受降雨影响显著。以贵州马达岭滑坡为地质原型,马达岭斜坡为平缓倾内的层状结构斜坡,具有上硬下软和上陡下缓结构特征,是受采矿和降雨影响诱发的滑坡。采用物理模拟方法,应用模型箱和相似材料根据相似比建立滑坡模型,采用土压力监测计、孔压力监测计和三维激光扫描仪对模型进行监测,研究了模型在开采与降雨两类工况下变形及内部应力的变化情况和在开采与降雨共同作用下斜坡变形破坏过程,再现了滑坡从孕育到发生的全过程,分析强降雨诱发采动滑坡形成的机制。研究表明:采空区形成后,坡内原有的应力平衡被打破,发生应力重分布,采空区顶板应力卸荷,边界部位应力集中,顶板位置首先发生弯曲沉陷,产生大量离层裂缝,裂缝不断向四周扩展,逐渐形成大量竖向拉张裂缝,采空区的边界部位出现多条斜向裂隙;同时采动的影响不断向上传播,采空区顶板处产生裂缝多与上覆岩体中发育的裂缝贯通形成大型裂缝;降雨作用下,坡内裂缝持续发展,降雨导致采空区及上覆岩体中形成稳定水位,增大坡后的静水压力,使裂缝不断增大,推动斜坡向临空面发生变形,雨水下渗作用下,逐渐沿下部"阶梯状"裂缝、采空区、竖向拉张裂缝形成基本贯通的潜在滑动面,最终在水压作用下,剪断锁固段形成贯通的滑面,发生整体滑动。马达岭滑坡其演化过程可分为3个阶段:①采空区覆岩-斜坡变形阶段:由于开采使上覆岩层产生变形破坏,模型坡表及内部发育大量裂隙,为雨水的入渗提供有利条件;②降雨诱发斜坡整体变形演化阶段:雨水入渗模型,加剧裂缝发育,使模型向临空向发生变形,坡内裂隙已基本贯通,模型到达失稳的临界点;③滑面扩展-滑坡发生:降雨作用下,岩体不断被软化,同时,模型内裂缝充水,使裂缝不断发育直至贯通,导致滑坡发生。因此其变形破坏机制可总结为采空区覆岩-斜坡变形→降雨诱发斜坡整体变形演化→滑面扩展-滑坡发生。     

降雨入渗及地震作用下边坡稳定性研究

边坡滑坡给社会经济和人民生命安全带来了巨大威胁,降雨和地震是边坡滑坡的两大诱因。以云南省某矿山边坡作为研究对象,取样后在室内进行岩石力学实验,得到后期工作所需的岩石力学参数,利用霍克布朗准则推导出岩体的力学参数,运用理论计算和数值模拟分析降雨和地震对边坡稳定性影响,结果表明：1）在降雨入渗作用下,边坡出现滑坡主要是静水压力造成的;2）在地震作用下,当地震峰值加速度为0.1g时,有效塑性区主要位于边坡中下部,当增大地震峰值加速度,其范围向坡脚移动,当加速度为0.3g时,塑性区出现贯通趋势。     

采动作用下黑岱沟露天矿区岩土边坡稳定性研究

为确保露天矿区施工安全,以提升岩土边坡稳定性为目的,提出采动作用下露天矿区岩土边坡稳定性研究。以某矿区现场岩土边坡为研究对象,基于有限元强度折减理论折减露天矿区岩土边坡的抗剪参数,得到抵达边坡极限平衡的折减数为稳定性系数,实现露天矿区岩土边坡稳定性分析。试验结果表明,该技术可有效分析露天矿区岩土边坡的稳定性,岩土边坡单元在6 s之后的剪切应变量显著提升,坡脚砂岩的剪切应变量增速最高、在6～10 s的强采动阶段位移变化增速较快,边坡在滑面上与起点的水平距离为96 m之后的正、剪应力在滑面上急剧增大,安全系数也随之提升,坡脚倾斜度、降雨以及降雨强度均会影响露天矿区岩土边坡的稳定性。     

S315省道K92边坡变形破坏机理分析

降雨引起地下水渗流场变化是影响边坡稳定性的重要因素,特别是渗透系数较低的残坡积土边坡,受降雨影响更为显著。315省道K92边坡岩土的力学强度较高,但由于开挖边坡后缘的自然斜坡有广阔的降雨入渗补给区,表层坡积土渗透性好,而前缘开挖边坡残坡积土渗透性差,造成雨季地下水位在坡面出露,从而诱发滑坡灾害。通过计算地下水位变化对边坡稳定性的影响,表明随着边坡后缘地下水位的抬升,边坡稳定系数逐渐减小,可见地下水位的上升引起渗透力增加是导致边坡失稳破坏的主要原因。因此,对于低渗透性土质边坡,应特别注意地下水渗流场变化对边坡稳定性的影响。     

基于FLAC3D二次开发的连续强降雨工况路堑高边坡支护效果研究

针对FLAC^3D软件不能高效模拟分析连续强降雨工况下公路路堑高边坡孔隙水压力分布情况和支护治理后稳定性的问题,以广西百色市隆林各族自治县进城大道的路堑高边坡工程为依托,在连续强降雨工况下,结合边坡土体的土水特征曲线函数、非饱和土与饱和土渗透系数之间的关系,建立非饱和土渗透系数与基质吸力之间的函数关系,利用FISH语言对FLAC^3D软件进行二次开发,并对路堑高边坡进行流固耦合分析。结果表明,连续强降雨工况下,路堑高边坡安全系数由1.23降至1.15,导致路堑高边坡在第四级平台处发生局部滑坡,并有继续滑坡的趋势; 采用放坡+锚杆支护能够有效降低路堑高边坡负孔隙水压力值,同等降雨工况下,路堑高边坡安全系数由1.15增加至1.43。