三峡库岸红层土体饱水失水过程中水土化学作用研究

三峡库区水位波动下,岸坡广泛分布的红层土体长期处于“饱和－失水－再饱和”过程,边坡稳定性受到显著影响,其中复杂的水土化学作用被认为是引起土体结构和力学变化的关键因素。选取石榴树包滑坡红层土体为研究对象,设计反复饱水－失水试验,分析水、土化学成分和土体矿物组成变化特征,结合热力学模拟,揭示其反复饱水－失水过程中水土化学作用规律。结果发现：饱水－失水过程显著影响库岸边坡水土化学作用,饱水过程主要发生方解石矿物溶解,该作用随着饱水－失水过程次数的增加而增强;其次该过程发生阳离子交换,以溶液中Ｃａ^２＋、Ｍｇ^２＋置换出红层土体中Ｎａ^＋,溶液中Ｋ^＋置换出红层土体中Ｍｇ^２＋反应为主,其中Ｃａ^２＋与Ｎａ^＋的交换反应随饱水－失水过程次数的增加而减弱。     

库水位波动下的抗滑桩－土作用机理分析

以三峡库区某典型堆积层滑坡为实例,采用Ａｂａｑｕｓ软件数值模拟的方法,对其在库水位波动下抗滑桩－土作用机理进行了研究。模拟结果显示：滑坡处于自然状态时,其坡体岩石的物理力学性质相对稳定,抗滑桩后缘会产生张力形成微小位移,坡脚处会产生最大值为－５.０７５ＭＰａ的应力,桩土作用较小,整个滑坡比较稳定;库区水位下降,桩土之间位移最大处出现在桩顶,相较于自然状态变化较大,同时在渗透水压力作用下,桩土作用明显,桩的应力达到最大值５６.３８ＭＰａ,该工况在抗滑桩作用下边坡稳定;水位上升,土体物理力学性能降低,滑体顶部位移变化大,为０.０１８７７ｍ,土体整体稳定性降低,桩土作用明显。     

不同水岩作用下砂岩的力学参数演化特征

针对水电站边坡岩体在库水浸泡、水位涨落或降雨作用下容易发生滑坡灾害的现象,选取某水电站边坡砂岩为研究对象,研究饱水和干湿循环作用对其力学特性的影响规律,提出了通过比较天然状态、饱水作用以及干湿循环下岩石试样的强度和变形参数的方法.结果表明,随着水岩作用次数的增加,砂岩单轴抗压强度和弹性模量不断减小并趋于恒定,其两者与水岩作用次数呈对数关系,经过干湿循环的试块抗压强度和弹性模量小于经过饱水作用试块.     

不同水岩作用下砂岩的力学参数演化特征

针对水电站边坡岩体在库水浸泡、水位涨落或降雨作用下容易发生滑坡灾害的现象,选取某水电站边坡砂岩为研究对象,研究饱水和干湿循环作用对其力学特性的影响规律,提出了通过比较天然状态、饱水作用以及干湿循环下岩石试样的强度和变形参数的方法.结果表明,随着水岩作用次数的增加,砂岩单轴抗压强度和弹性模量不断减小并趋于恒定,其两者与水岩作用次数呈对数关系,经过干湿循环的试块抗压强度和弹性模量小于经过饱水作用试块.     

FLAC3D在库岸斜坡稳定性分析中的应用

水库库岸滑坡是水利水电工程中常出现的重大工程地质问题之一,库岸滑坡集普遍性、危害性和特殊性于一体,深入研究其诱发机理及变形破坏特征,对评价滑坡的稳定性以及制定经济有效处理措施具有重大意义.本文针对库岸边坡在库水位陡降时易发生失稳破坏的特点,分析了库水诱发滑坡的破坏机制,并运用数值模拟方法对某库岸边坡工程进行分析,验证了所得结论:边坡岩土体因饱水软化作用,其滑动面的力学参数数值降低;库水的浮托力在某种程度上又有利于边坡的稳定;而当库水位陡变时,坡体内产生的渗透力又容易导致边坡失稳.     

水分及冻融效应对页岩力学特性影响的试验研究

将页岩试样干燥后进行饱水及冻融循环试验,并对各种状态下的岩样进行力学特性试验,研究了岩石的遇水软化性、冻融劣化及变形破坏规律,分析其损伤扩展特性。结果表明:水分及冻融循环对页岩的力学效应有重要影响。岩石结构弱化,摩擦特性增强,力学性质产生劣化,但经历20次冻融循环后冻融损伤趋于稳定。     

FLAC^3D在库岸斜坡稳定性分析中的应用

水库库岸滑坡是水利水电工程中常出现的重大工程地质问题之一，库岸滑坡集普遍性、危害性和特殊性于一体，深入研究其诱发机理及变形破坏特征，对评价滑坡的稳定性以及制定经济有效处理措施具有重大意义．本文针对库岸边坡在库水位陡降时易发生失稳破坏的特点，分析了库水诱发滑坡的破坏机制，并运用数值模拟方法对某库岸边坡工程进行分析，验证了所得结论；边坡岩土体因饱水软化作用，其滑动面的力学参数数值降低；库水的浮托力在某种程度上又有利于边坡的稳定；而当库水位陡变时，坡体内产生的渗透力又容易导致边坡失稳．     

石榴树包水库型滑坡三维有限元分析

对三峡库区水库型滑坡——石榴树包滑坡建立三维有限元计算模型,计算水库水位涨落引起的滑坡体渗流场变化对滑坡位移场的影响.根据计算所得的结果和对石榴树包滑坡在不同库水位作用下的位移场的比较分析,得出坡体在库水位变化下位移场的变化规律和对坡体稳定性变化的关系,从而为水库型滑坡的监测布点提供参考.     

强降雨作用下浅层滑坡尖点突变模型研究

采用非线性科学突变理论和数理统计方法分析了浅层滑坡坡体位移与降雨量、边坡稳定系数和坡体饱水面积比的关系，并结合工程实例建立了在强降雨作用下浅层滑坡的尖点突变模型，利用该模型分析了浅层滑坡突发失稳的破坏机理。研究结果表明，浅层滑坡坡体位移与降雨量的关系服从幂函数分布；边坡稳定系数与坡体饱水面积比的关系服从线性分布，边坡稳定系数随坡体饱水面积比的增大而减小；浅层滑坡一般是由强降雨触发的，强降雨是影响浅层滑坡稳定系数大小的最主要外部因素。建立的尖点突变模型揭示了浅层滑坡有时发生在强降雨过后的滞后原因。     

库水复活型滑坡牵引滑动机理模型试验研究

为深入探索库水复活型滑坡的破坏模式和力学机制,设计研发新型试验装置,装置主体是由若干渗透盒构成的分段式滑面,能够模拟各种几何形态的滑动面。通过向不同区段的渗透盒注水,可模拟滑带土分阶段饱水软化,实现库水位上升条件下相邻滑块间的牵引滑动过程。采用传感元件、数码摄像以及数字图像处理等测试手段,获取滑带土体积含水率、孔隙水压力、坡面水平位移的变化规律以及后缘面演化特征,并探讨滑坡体失稳破坏模式。结果表明:滑带土饱水后抗剪强度大幅度下降是滑坡发生的重要条件,滑动面处的孔压变动是激发老滑坡复活的重要诱因;滑带处孔隙水压力的增大与滑坡位移的增大是同时发生的,滑带土强度衰减与滑体变形具有良好的相关关系;坡面变形区域分为强、弱变形区和牵引区3部分,坡面变形为1～1.5倍的失稳滑带长度;随着失稳滑带长度增加,坡面变形区域变大,对后侧稳定坡体的牵引变形影响变小;后缘破裂面多呈折线型滑面形态,后缘破裂面倾角试验值受失稳滑段位置和滑体厚度影响显著。研究结果为库区滑坡灾变机制的认识和治理提供重要依据。     

考虑桩土相互作用的“品”字型抗滑桩计算方法

基于对抗滑桩在滑坡防治工程中的应用研究,提出一种新型组合式“品”字型抗滑桩,抗滑桩由3根单桩通过桩顶连梁连接组成空间结构,具有刚度大、变形小的特点;基于位移土压力模型,建立桩身挠曲线微分方程,后排桩在滑坡推力作用下发生变形并直接作用于桩间土上,引入Boussinesq解,通过对桩间土附加应力的求解进一步计算作用于前排桩的附加滑坡推力;将“品”字型抗滑桩应用于舟曲锁儿头滑坡,通过现场试验和现场监测与理论计算方法所得弯矩值和位移值的对比表明,所建立的计算方法合理可行,为进一步研究桩土相互作用的抗滑桩受力机理提供了一定的依据.     

盐津变电所滑坡工程治理及FLAC3D数值模拟分析

2005年5月,正在施工中的220 kV盐津变电所西南面挖方边坡,发生上部覆盖层顺基岩面滑动挤出,设计单位迅速采取了在滑坡前缘填土加载抗滑的临时应急措施,并在滑坡变形趋于稳定后采用锚杆抗滑桩进行永久性抗滑处理.同年7月,变电所北面填方斜坡向北临空面发生滑动,直接威胁到变电所的整体安全和110 kV出线终端塔的安全.针对该滑坡,采用了抗滑桩结合排水沟措施进行整治,并进行了三维数值仿真模拟,结果分析显示,填方边坡的抗滑治理措施是安全有效的.     

双排桩多层土拱效应分析及计算理论

为了解决滑坡推力在双排桩上的分配及前排桩桩土土抗力确定等问题,从双排桩的多层土拱效应入手,分析了2种类型的土拱(端承拱、摩擦拱)在拱脚处的力学特性,推导出2种类型的土拱所能承载的极限承载力,然后对滑坡推力在前排桩的分配、桩前土抗力、前后排桩间距等问题进行研究分析,得到如下结论:当双排桩能够完全抵挡滑坡推力时,桩前土抗力几乎不存在,后排桩承担的滑坡推力大于前排桩承载的滑坡推力;当双排桩不能够完全抵挡滑坡推力,桩前土体存在抗力,前、后排桩承载的滑坡推力相同;且前、后排桩间距不应小于前排桩端承拱的矢高加半个拱厚.最后通过算例对得出的结论进行了验证.     

桂柳一级公路K250段边坡变形原因及加固措施

Ｋ２５０段边坡变形的原因是老滑坡的影响，降雨诱发，削坡不当及抗滑桩桩长不足，桩位欠合理等。可采用削坡、排水和再加抗滑桩对该边坡进一步加固。     

三峡库区滑坡治理工程中抗滑桩综合优化研究

根据滑坡推力分布特点,提出了不等桩间距布设原则。结合抗滑桩桩间距模型的研究、截面尺寸优化研究和锚固比研究的相关成果,在满足安全系数设计要求的前提下实现工程造价最小化的优化目标的前提下,建立了考虑桩截面宽度、截面高度、桩间距和锚固比各参数的优化求解模型,采用黄金分割优化算法和计算机编程,为抗滑桩设计提供了一个综合优化研究方案。结合三峡库区工程实例应用,表明该综合优化方案具有显著的经济效益。     

锚拉抗滑桩有限杆单元计算及最优锚拉力研究

针对工程滑坡中岩土性质的具体情况,假定地基系数满足线性增长规律,考虑桩身自重的影响,得出斜向锚索荷载、滑坡推力以及锚固段抗力共同作用下的抗滑桩计算分析的有限杆单元分析计算方法。结合具体实例,对上述方法进行了验证,同时探讨了在无预应力锚索和不同锚索力作用下抗滑桩的受力特性。分析结果表明,预应力锚索的使用对抗滑桩的受力状况有较大的改善,并且施加于锚索上的预应力为0.3倍剩余下滑力时,抗滑桩的受力最合理。     

抗滑桩在滑坡治理中的应用

对我国在滑坡治理方面涌现的一系列抗滑桩类型加以比较和分析,了解不同类型抗滑桩的优缺点及它们在滑坡治理中的合理应用,介绍了几种新的抗滑桩类型及其应用前景.     

顾及降雨及库水位因素的滑坡时滞分析与预测——以三峡库区新铺滑坡为例

降雨及库水位涨落是引起库岸滑坡形变失稳的主要诱发因素,但滑坡位移速率对此类诱发因素的响应具有一定的滞后性,影响人类对滑坡所处运动状态的判断与预测。针对常规预测模型中未考虑时滞效应的问题,利用三峡库区新铺滑坡的GNSS位移监测数据、奉节气象站降雨数据以及三峡库区库水位涨落数据,通过对监测区内9个GNSS监测点的位移速率序列与降雨量、库水位高程序列进行时滞互相关分析,确定时滞参数,进而应用多变量灰色系统理论方法,建立了时滞GM(1,3)预测模型,并对滑坡位移速率进行预测验证。结果表明:三峡库区新铺滑坡位移速率与降雨量显著相关,对降雨量的响应滞后时间约为5 d,滑体中后部受降雨影响比前缘更明显; 位移速率与库水位高程高度相关,对三峡库区库水位涨落的响应滞后时间约为31 d,滑坡前缘受库水位涨落影响更明显,且离长江越近,滞后时间越短; 利用加入时滞参数的时滞GM(1,3)模型进行预测,模型拟合优度达到0.702,相比GM(1,1)模型和未顾及时滞因素的GM(1,3)模型,预测精度分别提升了53.8%和58.3%,平均绝对误差百分比分别降低了7.19%和7.47%,在滑坡位移速率预测及库岸滑坡防灾减灾领域具有一定的工程应用价值。     

微型桩加固堆积层膨胀土滑坡桩间土拱效应试验研究

基于相似理论,在1 200mm×1 200mm×1 000mm的模型框架中设计制作了微型桩加固滑坡模型.选用从陕南地区采集的膨胀土为滑体材料,在滑面以上微型桩前不同深度处,埋设土压力盒,测量滑坡形成过程中土压力,对土拱效应进行了研究.结果表明：降雨阶段的土拱效应较弱;随着土深的增加,微型桩前土拱压力增大;桩间距增大,桩前土拱效应逐渐减弱.最佳土拱效应时,桩间距为（8～10）d（d为桩径）.     

G4216仁沐新高速公路新市互通区巨型滑坡处治方案

G4216线仁寿经沐川至新市高速公路止点发育多处巨型滑坡,且新市镇作为仁沐新高速、宜新高速、新金高速、串新高速等4条高速公路转换的重要结点,有设落地互通的需求;因此给新市互通区的工程防护、处治设计提出了巨大挑战。在室内试验结合工程现状反算的基础上综合确定滑带土力学参数,再通过滑坡剩余推力计算,得到主滑断面最大剩余下滑力为16 720 kN/m,远超支挡结构提供的极限抗滑强度。结合互通区构造物设计、路基标高、滑坡推力等因素确定了分区处治方案:清方减载实现整体稳定;前缘设桩加固次级滑面;后缘设锚杆(索)加固清方形成的高边坡;采用小截面抗滑桩支挡顶部中小型滑坡;结合坡面截排水措施共同防护。