降雨条件下复合土钉支护受力变形特性试验研究

 在完成填土边壁(坡)破坏模式及土钉支护作用机制试验基础上，应用所建立相似模型的相似法则，进行持续降雨及强降雨条件下土钉支护受力变形特性试验研究。研究结果表明：施做地面混凝土封闭层及超前竖直锚管，是复合土钉支护填土边壁(坡)取得成功必不可少的工序之一；填土颗粒经渗透雨水作用后，具有取得最小势能的趋向，即具有流动性，表明刚体转动假设不适用于此类介质边壁(坡)的稳定性分析；渗水速率增量的临界点是控制雨致滑坡的关键，渗水速率增量的临界点值为15.5 cm/d。当达到此临界值时，地表将发生显著沉降，边坡将发生滑塌。     

填土边壁(坡)破坏模式模型试验的有限元分析

对填土边壁(坡)破坏模式相似模型试验的全过程进行了有限元分析,分别得到了填土在考虑和不考虑土体滑塌时,自然堆填和人工夯填情况下不同开挖阶段时的最大剪应力及屈服度分布.计算结果较好的解释了试验中边壁出现的变形和破坏特征,从而说明应用有限元分析可以较好的预测基坑开挖过程中的破坏趋势.     

回填土边壁(坡)相似模型法则和破坏模式试验研究

依据江守一郎相似模型原理建立并验证了回填土边壁(坡)相似模型的相似法则。在此基础上完成了回填土边壁(坡)破坏模式的大比例尺(长 宽 高 = 315 cm 60 cm 250 cm)系列相似模型和自模拟(原型)试验研究,指出此类介质边壁(坡)的变形与破坏具有7大特征,其破坏模式可抽象为平面破坏模式,以往沿用圆弧破坏模式近似进行稳定性分析和支护参数设计不尽合理。     

降雨前复合土钉支护填土边壁(坡)相似模型试验研究

在给出降雨前复合土钉支护填土边壁(坡)相似法则基础上,论述了大型相似模型试验的条件、方法、结果和结论。研究指出,复合土钉支护具有显著减小填土边壁(坡)位移性能。同无支护条件相比,前者最大垂直位移和位移速率,以及最大水平位移和位移速率,分别为后者的0.005和0.021倍;前者的水平锚管应变峰值点连线、观测线显著位移点连线,与后者的最终滑塌面(线)三者,其分布形态和位置均很相近,说明“加固后滑塌线后退”的说法不成立;水平支护锚管里端部应变均非零值点,这是复合土钉支护锚固作用存在性的证明。     

降雨前、后夯实填土边坡破坏模式试验研究

依据相似模型原理,通过室内大型试验箱试验模拟了7 d持续降雨及随后2 h强降雨条件下夯实填土边坡的变形、破坏特性,并与非降雨条件下的结果作了对比分析,探讨了此类边坡在降雨前、后的破坏模式,指出夯实填土边坡在降雨前取平面–凸弧面组合破坏模式,降雨后取平面–悬链面(一支)组合破坏模式,它们均为复杂破坏模式,以往近似地沿用圆弧破坏模式对其进行稳定性分析和支护参数的计算是不尽合理的。     

软土边壁(坡)流鼓破坏模式研究

依据相似模型原理及所建立的相似法则,对软土边壁（坡）破坏模式进行了实验研究。试验研究证实,刚体转动假设不适用于软土边壁（坡）稳定性分析;软土地壁（坡）不取圆弧破坏模式,而是取流鼓破坏模式。模型实验结果与现场试验及理论分析计算结果规律基本和,数据较为吻合。     

持续降雨作用下折线型滑裂面堆积体滑坡稳定性分析

青藏高原边缘地带堆积体滑坡的发生与降雨密切相关,其中不少滑坡的滑裂面为折线型。为研究折线型滑裂面堆积体边坡在持续降雨作用下的稳定性,首先,基于传统降雨入渗Green-Ampt(G-A)模型,同时考虑边坡倾角、饱和区渗流和非饱和区渗透系数变化的影响建立适用于有限长边坡的降雨入渗模型;其次,结合不平衡推力法和降雨入渗模型,推导折线型滑裂面堆积体边坡在持续降雨作用下稳定性动态变化的计算公式;最后,对比现场入渗试验结果验证所提出入渗模型的合理性,并基于舟曲江顶崖堆积体滑坡与传统入渗模型下稳定性算法进行对比。研究结果表明：(1)降雨强度、边坡坡面倾角、渗透系数等都影响着坡体饱和层的形成快慢以及湿润层厚度的扩展速度;(2)降雨入渗开始阶段,三种模型得到的湿润层扩展速率相同,随着降雨的持续,本文模型计算的湿润层扩展速率大于G-A模型而小于分层假定入渗模型;(3)江顶崖堆积体滑坡的稳定性随着降雨的持续逐渐减小,降雨初期,滑坡稳定性下降较快,降雨后期,稳定性下降速率逐渐放缓;提出的稳定性计算方法得到的边坡滑动时间要早于传统入渗模型下稳定性计算结果。研究成果可供持续降雨作用下堆积体边坡稳定性分析参考。     

降雨前、后夯实与非夯实填土边坡破坏模式试验研究

本文以填土边坡相似模型的相似法则为依据，设计并完成了填土边坡破坏模式的系列相似模型试验研究，并着重对填土介质在降雨、非降雨、夯实与非夯实条件下的四种破坏模式做了对比分析和研究。指出不同条件下填土边坡具有截然不同的破坏模式，以往近似地沿用圆弧破坏模式对其进行稳定性分析和支护参数的设计不尽合理。     

膨胀土边坡渗流数值模拟及稳定性分析

采用有限元软件(Seep/W和Slope/W)开展一系列瞬态渗流和极限平衡分析,研究不同降雨强度与历时对膨胀土边坡渗流场的影响,分析降雨强度及历时、不同坡比和坡高等因素对边坡稳定性的影响,分析其浅层破坏的原因。结果表明:必须考虑风化裂隙导致浅表层土体渗透系数增大对膨胀土边坡渗流场的影响;降雨强度及历时对边坡土体孔隙水压力分布影响显著,相同降雨强度条件下,历时越长,影响深度越深、范围越大,孔隙水压力变化越大;相同历时条件下,持续降雨强度越小,影响深度越浅、范围越小,孔隙水压力变化越小;安全系数随降雨强度的增大,其下降速率越快,达到破坏所需的时间越短;边坡浅层达到饱和时,坡高及设置平台对边坡安全系数影响不大,均发生浅层破坏;安全系数随坡率的增大而增大,但对某些膨胀土边坡而言,采用放缓坡率的做法并不可取。     

降雨触发不同级配堆积体滑坡模型试验研究

深入研究降雨条件下堆积体坡失稳规律对滑坡预测预报和防灾减灾具有重要的理论意义和工程实用价值。开发研制了降雨滑坡室内模型试验系统,对3种配制的堆积体土样进行了模型试验。研究了降雨条件下堆积体土坡的渗流、变形、破坏和颗粒运移的规律,探讨颗粒级配对堆积体土坡稳定性的影响。结果表明:坡内土体体积含水率、孔隙水压力和吸力随降雨历程响应明确;湿润锋到达后体积含水率和孔隙水压力持续增加而吸力持续减小,达到峰值后稳定;降雨停止后体积含水率和孔隙水压力立即降低而吸力逐渐增大。坡体破坏瞬时土体位移有一个加速过程。颗粒级配(含石量)对土坡破坏模式具有显著的影响;堆积体含石量为13%,19%,41%的土坡破坏模式分别为多级后退式破坏、冲蚀引起的局部浅层滑动破坏和块状滑动破坏;含石量越小,滑裂面越明显;含石量对细颗粒流失也有影响,含石量越大细颗粒流失越显著,坡脚细颗粒含量越大。     

考虑降雨影响的园林山体稳定性分析

在对降雨作用下园林山体含水率影响规律研究的基础上,建立考虑降雨作用下山体稳定性分析简化模型,并建议不同区域选取合理试验计算参数。通过算例分别选取不同堆土高度在不同坡比下的山体进行稳定分析得出:降雨影响下园林山体填土自身的稳定,10m以下的低矮山体,对降雨影响较为敏感;随着坡高的继续增大,降雨的影响作用不太显著;随着坡比的减小,山体稳定性逐渐增强;降雨作用对于大于1:2的较陡的山体的稳定性影响较为敏感,而对于小于1:2较缓的山体稳定影响有限。     

土钉支护软土边壁(坡) 机理相似模型实验研究

 在描述土钉支护软土边壁(坡) 相似模型试验现象和结果基础上, 对其加固、支护机理作了探讨。分析了土钉弓形受力分布有一个产生、形成、发展和畸变的过程, 并非如C. K. Shen 等人给出的固定弓形形态。同时论述了土钉支护面层的鼓形受力特点, 与软土边壁的流鼓破坏模式密切相关。     

黏性土地基流土破坏的临界水力坡降研究

针对现行临界水力坡降计算公式不适用于求解黏性土临界水力坡降的情况,假定黏性土地基发生渗透破坏模式为圆柱形或倒圆台形,在太沙基临界水力坡降计算公式的基础上,分别推导了两种破坏模式下考虑土体抗剪强度影响的临界水力坡降解析式.此外,采用自制的渗透破坏仪研究了砂壤土、黄土在不同工况下发生渗透破坏时的临界水力坡降,结果表明:临界...     

滑坡不同变形阶段演化规律与变形速率预警判据研究

 预测预警是国际滑坡灾害研究的热点与难点,目前滑坡不同变形阶段历时与变形速率临界值方面的研究存在不足。为深入探索滑坡不同变形阶段演化规律与变形速率预警判据,将滑坡变形演化过程划分为初始变形、匀速变形、加速变形和急剧变形4个阶段,基于滑坡数据库信息,采用统计分析方法研究滑坡不同变形阶段历时特征及其与不同影响因素的相关性、总结不同变形阶段裂缝发展及宏观特征、分析不同变形阶段滑坡位移速率预警判据。通过研究发现：(1) 滑坡加速变形阶段历时18 ～1 080 d,接近一半的滑坡加速阶段历时位于区间30～90 d;绝大部分滑坡急剧变形阶段历时小于30 d。(2) 滑坡破坏模式、滑体方量、滑面类型与滑坡变形阶段历时相关,其中滑面类型与变形阶段历时的关系最为密切,滑面为硬性结构时滑坡加速与急剧变形阶段历时较短,滑面为软弱层面时加速与急剧变形阶段历时较长。(3) 滑坡进入加速变形阶段时裂缝最大宽度为1～50 cm,进入急剧变形阶段时最大裂缝宽度为4～126 cm,其中土质滑坡与堆积体滑坡临界裂缝宽度较大,岩质滑坡临界裂缝宽度相对较小。(4) 滑坡进入急剧变形阶段位移临界速率一般不超过50 mm/d,倾倒型滑坡速率临界值相对较大,软弱滑动面滑坡该位移速率临界值较硬性滑动面滑坡大。(5) 各种滑坡进入加速变形阶段的位移速率均不大,此速率值与破坏模式关系密切。破坏模式为滑动破坏的滑坡该位移速率阈值基本都不超过4 mm/d,倾倒破坏或崩塌破坏的滑坡该阈值稍大,一般大于4 mm/d。     

基于改进破坏接近度的千将坪岸坡失稳机制分析

千将坪滑坡是三峡水库蓄水后库区发生的首个特大型岩质顺层滑坡。以往大量的研究认为,水库蓄水和降雨是诱发该滑坡发生的2个主要因素,但关于这2个诱发因素对岸坡失稳影响程度大小的问题仍存在2种不同的观点:(1)水库蓄水的影响大于降雨;(2)降雨的影响大于水库蓄水。为了弄清该问题,选取千将坪滑坡前缘缓倾角非连续结构面岩桥附近的岩块,开展库水浸泡对岩块强度和变形影响的三轴压缩试验;建立千将坪岸坡的有限元模型,基于流固耦合理论,采用ABAQUS软件分别对该岸坡在三峡水库蓄水、降雨及两者共同作用下岸坡的地下水渗流场和应力场进行计算;基于试验测得的岩块应力–应变关系,改进破坏接近度指标,并将其用于定量分析评价水库蓄水、降雨及两者共同作用对千将坪岸坡稳定性的影响程度。研究结果表明:受水库蓄水的影响,岩块经历库水浸泡后其弹性模量、抗剪强度会显著降低;潜在滑动面(指岸坡中后部的层间错动带及前缘的缓倾角非连续结构面)的危险程度在水库蓄水、降雨及两者共同作用的3种情况下依次增大,降雨对千将坪岸坡稳定性的影响大于水库蓄水,并且仅在水库蓄水和降雨共同作用下潜在滑动面才贯通。岸坡前缘缓倾角非连续结构面中岩桥在水库蓄水后,受库水浸泡影响强度逐渐降低,加之降雨增加了促滑段(中后部层间错动带)的下滑力,最终岩桥剪断,千将坪岸坡发生失稳。     

湿陷性黄土高贴坡变形模式和稳定性分析

采用原状黄土与重塑黄土联合制作模型,针对湿陷性黄土高贴坡在天然含水量及饱和状态时的稳定性和变形模式开展离心试验研究。结果表明：湿陷性黄土高贴坡在天然含水量状态下稳定性较好,贴坡体固结变形是高贴坡变形的主导因素,高贴坡工后变形量及变形速率前期较大,后期较小,且贴坡体厚度越大,工后沉降也越大,变形稳定所需的时间也越长,贴坡体厚度与工后沉降量呈现线性关系;当土体饱和时,贴坡体固结及黄土湿陷共同导致高贴坡沉降变形,若沉降变形过大,坡体可能沿水分浸入时形成的软弱带开裂破坏;湿陷性黄土层的强度决定湿陷性黄土高贴坡的稳定性,坡体破坏时滑裂面将通过湿陷性土层,其位置取决于湿陷性黄土层与其相邻土层的强度差异。当强度差异较大以致湿陷性黄土层与相邻土层的接触面形成软弱夹层时,则接触面必为滑裂面的一部分,且强度相对较小的接触面首先破坏,滑裂面上部土层表现出比较典型的平移滑动模式;反之,滑裂面近似圆弧,且与接触面之间存在一定厚度的过渡层。     

基坑地连墙后有限土受力特性试验研究

为了研究城市基坑施工地连墙后有限宽度无黏性土的破坏模式及其压力分布特征,依托可模拟不同复杂工况的试验模型箱,开展地连墙平动模式下的主动土压力模型试验。通过数码相机记录填土随地连墙平行移动过程中的破坏全过程,采用颗粒图像测速技术分析有限宽度无黏性填土的变形特性和有限填土的破坏形式,并将测得的主动土压力与理论解进行对比。试验结果表明：有限填土几何条件的变化将影响填土的破坏模式,两侧边界的限制是地连墙平动模式下有限填土内部产生多道滑动面的主要原因,滑动面以曲面形式呈现;主动土压力值随填土宽高比的增大而增大,半无限土体状态下,主动土压力值接近库伦土压力值;第一个“反射点”随自然坡面倾角的增大而上移;随着有限填土区域的增大,主动土压力值也逐渐增大。     

降雨条件下折线型滑面的大型滑坡稳定性离心模型试验

以大型土工离心机为技术依托,采用离心模型试验,研究开挖和降雨对滑面为折线型的大型滑坡变形破坏和稳定性的影响。试验中采用变形标志点、颗粒图像测速技术(PIV)和可承受高离心力的传感器,在获取坡体土压力、孔隙水压力和位移矢量场的基础上,综合分析开挖和降雨诱发大型滑坡变形破坏的特征及失稳模式。试验结果表明,在滑面形态变化大的部位开挖卸荷容易引起折线型滑面大型滑坡的局部复活;受开挖卸荷和降雨影响,滑坡后缘的开挖斜坡位移最大且最先失稳;受降雨的影响,滑坡前部位移较大,坡体表面变形破坏严重,开挖斜坡下部发育一条次级滑裂面,滑坡后缘和开挖平台前沿滑面坡度突变处各形成一条潜在主滑裂面。离心模型试验显示折线型滑面的滑坡受开挖和降雨的影响可表现出分级分块滑动的变形破坏特征。稳定性分析表明,降雨使折线型滑面的大型滑坡不同滑段稳定性系数不同程度降低,滑坡后缘、开挖斜坡和滑坡前缘处于不稳定状态。     

延安地区黄土路堤防冲刷技术研究

降雨会对黄土边坡坡面产生侵蚀破坏,通过室内试验模拟降雨对边坡的冲刷,对延安地区黄土边坡坡面破坏的防治措施进行了试验研究。对于设置了截流槽和集水沟的分级边坡,提出了一种综合防冲刷防护技术,能够有效减小降雨对坡面的破坏,保证坡面的稳定性。     

高速公路浸水路堤渗透稳定特性试验分析

水的渗透破坏是影响浸水路堤稳定性的重要因素之一.通过对杭兰高速公路某沿河浸水路基填料开展渗透稳定试验,分析该填料的渗透破坏类型和临界水力坡降,判断路基渗流最不利位置处的渗透稳定性.结果表明:该填料的渗透破坏类型为过渡型管涌,临界水力坡降为0.656,在路基渗流最不利位置处的渗流坡降为0.571,大于填料允许水力坡降0....