基于正交试验法的重力锚基坑岩土参数敏感性分析

为了探究重力锚基坑变形过程中的岩土参数敏感性,以重庆万州驸马长江大桥北岸重力锚基坑作为研究对象,首先基于正交试验法设计计算方案,采用有限差分软件FLAC^3D对基坑开挖变形进行数值计算。然后对计算结果进行极差分析和方差分析。结果表明:极差分析和方差分析识别出的影响基坑开挖变形的主要岩土参数均为全风化层的弹性模量E₁、泊松比μ₁、黏聚力c₁、内摩擦角φ₁以及强风化层的弹性模量E₂;结合基坑开挖试算结果综合确定的反演目标参数为全、强风化层的弹性模量E₁和E₂。研究结果为后续的位移反分析奠定了基础,以及为控制基坑开挖变形提供了施工指导建议,同时还为类似工程的敏感性分析问题提供了借鉴方法。     

基于正交试验法的埋地钢管参数敏感性分析

埋地钢管在设计时需考虑管周土体和沟槽对钢管的影响,但土体力学参数和沟槽形态参数对钢管结构的影响研究不够深入。通过引入正交试验法,以钢管最大竖向变形和钢管顶、腰、底处环向弯曲应力为试验指标,进行回填土变形模量E₁、砂垫层变形模量E₂、垫层包角θ、沟槽底部开挖宽度B和沟槽侧壁倾角α关于试验指标的敏感性分析。研究表明:对钢管变形和应力敏感性较高的因素有E₁、E₂、α;B的敏感性较低;θ的敏感性最低。埋地钢管的土体变形模量高、沟槽窄对钢管结构有利,沟槽侧壁倾角影响较为复杂,需结合具体工程进行分析。研究成果可为合理选取埋地钢管的结构设计参数,提供一定的参考依据,同时也为类似问题提供一种分析思路。     

三峡库区降雨突发型岩质顺层滑坡监测预警分析：以小岩头滑坡为例

2021年8月28日凌晨2点,三峡库区秭归县归州镇向家店村五组小岩头滑坡中部发生整体滑移,造成3户农房倒塌,供电设备损坏,交通中断,影响320人出行。小岩头为岩质顺层滑坡,从加速变形到最终破坏仅仅数小时。这种突发性强的顺层岩质滑坡的监测预警,是当前研究的热点和难点。以小岩头滑坡裂缝和降雨监测数据,结合宏观地质调查,分析了小岩头滑坡变形破坏特征及降雨对滑坡变形的影响,探讨了突发性岩质顺层滑坡监测预警方法。结果表明：地层岩性组合与斜坡结构类型为小岩头滑坡提供了良好的物质基础与地形条件;降雨为小岩头滑坡最主要的诱发因素,累计位移-时间曲线呈现暴雨阶跃特征,当一次降雨过程的雨量达到70 mm时开始出现变形;基于裂缝计累计位移和变形速率,结合降雨数据,建立了4级预警判据。研究成果可为三峡库区突发顺层岩质滑坡监测预警提供借鉴。     

持续降雨下阳高山滑坡变形机理与稳定性分析

为了探究雨量对中小型土质滑坡变形破坏机理及稳定性影响,选取玉山县阳高山滑坡为研究对象。通过对其2022—2023年期间重点时间段的地表位移、土压力、土壤含水率监测数据进行关联分析,确定其与降雨量之间的响应关系,分析其在不同降雨时期的变形趋势,探讨了阳高山滑坡的变形机理,并运用GeoStudio二维数值软件探究降雨强度与安全系数之间的关系。研究表明,独特的地质结构与人工切坡为滑坡的发育提供潜在条件,而降雨是阳高山滑坡产生的主要诱因;当降雨强度为10 mm/d,长时间降雨对滑坡稳定性影响不大;当降雨强度为20 mm/d时,在长时间降雨作用下,滑坡安全系数下降3%,滑坡仍处于稳定状态;当降雨强度为30 mm/d时,在长时间降雨作用下,滑坡安全系数下降12%,滑坡处于欠稳定状态;当降雨强度为40 mm/d时,在长时间降雨作用下,滑坡安全系数下降30%,滑坡处于失稳状态。     

考虑前缘桩锚支挡作用的滑坡变形预警指标研究

在考虑坡体前缘抗滑桩锚索对坡体下滑的阻挡作用的基础上,提出滑坡变形总量与变形速率预警指标。以四川岷江电化有限公司厂区西侧滑坡为例,利用强度折减法,通过FLAC数值模拟得到滑坡失稳破坏时的坡向位移,之后减去锚索所能承受的最大变形量,拟定滑坡坡表变形总量预警阈值,并且根据前人统计研究得到的一般性滑坡变形速率与滑坡实际监测资料分析,拟定滑坡坡表变形速率预警阈值。计算结果表明:监测点JC01坡表变形总量蓝色、黄色、橙色与红色预警阈值分别为0.00 cm、38.84 cm、58.26 cm、77.68 cm;监测点JC02坡表变形总量蓝色、黄色、橙色与红色预警阈值分别为0.00 cm、63.00 cm、94.51 cm、126.01 cm;监测点JC03坡表变形总量蓝色、黄色、橙色与红色预警阈值分别为0.00 cm、46.84 cm、70.26 cm、93.68 cm;滑坡的坡表变形速率蓝色、黄色、橙色与红色预警阈值分别为0.00 mm/d、0.11 mm/d、1.61 mm/d、10.00 mm/d。研究结果为四川岷江电化有限公司厂区西侧滑坡预警阈值的拟定提供了相关参考与依据。     

锦屏一级水电站左岸岩质边坡预警判据初探

以边坡岩土体蠕变理论为基础,结合锦屏一级水电站边坡安全监测情况,重点分析边坡变形时效特性,将边坡变形以至于形成滑坡灾害的发展过程划为4个阶段:(1)变形启动阶段;(2)均匀蠕滑阶段;(3)变形快速发展阶段;(4)破坏趋势阶段。根据室内岩石三轴压缩蠕变试验结果,得到的岩石进入加速流变阶段的流变速率极限值为:加速初期变形速率为1.0～2.5mm/d,加速后期2.5～5.0mm/d,破坏阶段为大于5.0mm/d。目前该边坡岩体内部和外观测点的变形速率维持在0.05mm/d左右,有小幅波动,边坡处于均匀蠕滑阶段。结合岩石实验和具体监测情况,拟定了边坡变形速率阀值。在综合分析国内外引起滑坡的降雨强度临界值和坝址区的水文地质和工程地质条件的基础上,拟定降雨强度预警等级。根据边坡安全监测的具体情况,制定边坡进入加速变形-破坏阶段的综合预警判据,为锦屏一级水电站边坡施工期及运行期的安全预警提供了依据。     

乌东德双曲拱坝三维地质力学模型试验研究

基于乌东德双曲拱坝的特定工程地质条件,采用三维地质力学模型试验技术,通过重度超载的方法,研究了坝体和坝基、坝肩从加荷到破坏的整个过程与整体稳定性。依据相似理论,按照1∶300比例对大坝基础及两岸坝肩山体的岩体力学特性、不连续结构面和层面、双曲拱坝坝型等进行了相似模拟,研究了拱坝及基础的变形特征、失稳破坏过程、破坏形态以及超载能力,对拱坝与地基整体稳定安全度进行了评价。通过分析拱坝在正常蓄水位和超载作用下的位移场、坝体和坝肩的变形及其分布特征、内部断层典型测点的相对位移,对拱坝坝体和坝基失稳前后裂缝发展的全过程及其破坏机制进行了研究。试验结果表明:在设计荷载作用下,坝体及左右岸坝肩变形稳定,变形呈线性特征;综合位移应变测试结果及超载破坏模式定性描述,认为上游坝踵起裂安全度K₁=1.7~2.0,非线性开始安全度K₂=3.5~4.0,拱坝坝肩与坝基整体稳定安全度K₃=6.0~7.0。     

锦屏一级水电站左岸岩质边坡预警判据初探

以边坡岩土体蠕变理论为基础，结合锦屏一级水电站边坡安全监测情况，重点分析边坡变形时效特性，划分边坡变形以至于形成滑坡灾害的发展过程为4个阶段：1)变形启动阶段；2)均匀蠕滑阶段；3)变形快速发展阶段；4)破坏趋势阶段。根据室内岩石三轴压缩蠕变试验结果，得到的岩石进入加速流变阶段的流变速率极限值为：加速初期变形速率为1.0～2.5mm/d,加速后期2.5～5.0mm/d，破坏阶段为大于5.0mm/d。边坡岩体目前的内部和外观测点变形速率维持在0.05mm/d左右，有小幅波动，边坡处于均匀蠕滑阶段。结合岩石实验和具体监测情况，拟定了边坡变形速率阀值。在综合分析国内外引起滑坡的降雨强度临界值和坝址区的水文地质和工程地质条件的基础上，拟定降雨强度预警等级。根据边坡安全监测的具体情况，制定边坡进入加速变形-破坏阶段的综合预警判据，为锦屏一级水电站边坡施工期及运行期的安全预警提供有力依据，对其它类似工程边坡的预警工作有一定参考价值。     

考虑吸力变化的膨胀土边坡破坏规律分析

膨胀土边坡中吸力降低会引起强度衰减,进而引起边坡变形破坏。采用热传导传感器监测干湿循环作用下膨胀土边坡模型坡顶和坡底的基质吸力,开展膨胀土边坡基质吸力随深度和时间变化规律的室内试验,并对模型破坏过程进行了分析。试验结果表明:膨胀土边坡因膨胀干缩的反复作用产生裂缝,为雨水入渗提供通道,裂缝区土体迅速吸水,吸力骤降;非裂缝区土体雨水难以入渗,吸力降低存在明显的滞后现象。降雨后一段时间内,裂缝区土体与非裂缝区土体强度差异明显。对于填方膨胀土边坡工程,建议填筑一部分后对其先进行晾晒,促使土体吸力增长并提高土体强度;施工过程中应避免降雨水入渗,并监测坡体含水率的变化和位移情况,及时采用有效处置措施,防止发生滑坡破坏。     

干湿循环下红黏土边坡响应的模型试验

针对降雨/干燥过程中边坡破坏问题,为了解干湿循环过程中红黏土边坡失稳机理以及内部响应过程,以贵州红黏土为研究对象,通过室内堆砌边坡模型,在模型内部不同位置埋设传感器进行了降雨/干燥试验,分析红黏土边坡在干湿循环过程中内部含水率、位移、孔隙水压力变化特征,并观察试验过程中边坡表面破坏发展,探讨红黏土边坡的失稳机理。试验过程中含水率、孔隙水压力皆随着降雨过程而增大,干燥期间逐渐减小,且随着边坡的深度增加,受外界气候变化影响越小,位移在循环过程中逐渐缓慢增加。边坡破坏形式分为降雨过程中面蚀、冲沟,干燥阶段裂缝发育。结果表明:边坡失稳主要是由于整体含水率的增加,导致孔隙水压力上升,土体有效应力下降,横向位移逐渐增加,最终导致滑坡发生,而降雨期边坡表面的破坏以及干燥期裂缝的发育更加剧了这一过程。     

坡面降雨和坡脚浸泡对土坡影响的模型试验研究

降雨是诱发边坡失稳破坏的重要因素,为研究降雨条件下土质边坡的滑动破坏规律,为了便于制模和坡土位移的PIV观测,开展了无黏性土降雨滑坡的模型试验,利用体积含水率传感器测试了降雨条件下坡土不同位置处含水率的变化特征,利用PIV技术研究了边坡渐进变形破坏的发展过程,分析了变形场特征,并进一步研究了长时间降雨坡脚浸泡导致的破坏规律。结果表明:持续降雨入渗条件下坡土体积含水率依次可分为初始平稳期、上升期和最终稳定期三个阶段,坡脚土体的积水会导致边坡进一步滑移破坏。边坡破坏模式为渐进式滑移变形破坏;根据边坡速度场和位移场随厚度分布特征,可将坡土从下往上分为稳定层、剪切层和随动层。     

阶跃型滑坡综合变形预测及监测预警方法研究

大型库岸滑坡的长期变形在汛期降雨作用下呈现明显的周期性“阶跃式”陡增特征。针对阶跃型滑坡的变形特征，本文提出了一种多源数据“融合-预测-预警”的三步式滑坡监测预警方法：(1)“融合”,即基于经验模态分解法将多点位移监测数据分别分解为趋势项和周期项，采用加权值法分别融合不同监测点的趋势项和周期项位移得到融合趋势项和融合周期项序列，并将两者叠加得到滑坡体的现状综合变形时间序列；(2)“预测”,即引入“一个预测周期”概念，采用滑动多项式拟合法和随机森林算法分别对融合趋势项和融合周期项进行预测并叠加得到滑坡体的预测综合变形时间序列；(3)“预警”,即基于斜率变点分析方法搜索综合变形曲线的“稳定点”和“跃迁点”,确定稳定变形和加速变形区间的斜率，建立阶跃型滑坡的四级递进式分级预警模型，基于该预警模型对滑坡现状进行预警。以向家坝水库某滑坡体自动化位移监测数据为研究对象，采用本文所提方法对该滑坡进行了综合变形预测和监测预警，结果表明：综合变形时间序列可以整体反映滑坡的变形演化规律，且预测结果可靠，根据分级预警模型判断此滑坡体当前处于稳定变形阶段(Ⅰ级预警)。     

水库型堆积层滑坡位移方向协调性参数及其失稳判据研究

水库型堆积层边坡位移受库水位循环涨落及降雨的影响,具有波动与震荡的特点,然而其位移变化与突变多为库水位涨落及降雨所引起,并非一定缘于边坡稳定性降低。因此,运用传统单维度位移预测参数与判据分析该类滑坡稳定性时,经常会引起误判。针对传统单维度位移预测参数与失稳判据的局限性,本文根据滑坡全息论的基本原理,提出垂直位移方向率这一水库型堆积层边坡稳定性评价的位移方向协调性参数,并深入分析与确定了水库型堆积层边坡弹性压缩变形阶段和塑性失稳变形阶段该参数与其稳定性演化的定量关系。在此基础上,根据数理统计趋势位移分析原理,建立了边坡稳定性判据准则,并运用新滩边坡F系列监测点实际位移数据进行了垂直位移方向率的稳定性计算与分析。预测分析结果与该边坡实际稳定性演化阶段相吻合,说明垂直位移方向率参数在水库型堆积层滑坡稳定性评价与监测预警中具有一定的有效性。     

滑坡失稳时间预测方法研究综述

综述了滑坡失稳时间预报的研究现状,将目前滑坡时间预测方法归纳为基于蠕变经验公式建立的回归模型和基于数学理论的回归模型;简要分析了各模型和方法的适用性以及相关预报判据和预警阈值。为了得出更加准确的结果,必须在对滑坡类型、地质特征、变形特点和形成因素的深入研究基础上,结合合适的预报判据和预警阈值,建立能够描述滑坡发展演化过程以及变形破坏机理的预报模型或方法。     

含砾土坡坡面降雨和坡脚浸泡模型试验研究

降雨是诱发边坡失稳的重要因素,为此开展了含砾量分别为10%,20%和40%的含砾土坡的坡面降雨和坡脚浸泡的模型试验。利用体积含水率和吸力传感器测试了含砾土坡的水土特性,观测了边坡湿润锋的发展过程,利用PIV技术研究了边坡的位移变形过程;通过控制坡脚水位及坡顶后续加载研究了坡脚浸泡作用下土坡的沉降变形规律。试验结果表明:降雨条件下,含砾量越高,土坡坡面侵蚀发育越缓慢,边坡的细粒土越容易达到完全饱和状态;坡土饱和后,含砾量10%的土坡主要以坡面侵蚀和变形为主,不易发生整体破坏,含砾量20%和40%的坡土均发生了整体滑移破坏。坡脚浸泡过程中,含砾量越高,边坡变形量越小,在水位下降过程中基质吸力恢复越快,在浸水过程中边坡吸力丧失范围越小。在坡脚浸泡及后续坡顶加载作用下,含砾量10%的土坡会产生较大变形,含砾量20%的土坡最容易发生破坏,含砾量40%的土坡稳定性良好。     

暴雨作用下铜仁地区典型滑坡变形机理研究

选取具有代表性的铜仁地区石灰溪滑坡作为典型滑坡进行案例研究,在滑坡工程地质条件基础上建立合理的石灰溪滑坡地质模型。基于饱和-非饱和渗流理论,采用Geo Studio 2004中的SEEP/W模块研究不同降雨强度(50,100,200 mm/d)情况下降雨1 d及7 d后的石灰溪滑坡渗流场演化特征及其规律;基于极限平衡理论,采用SLOPE/W模块研究在以上不同降雨强度作用下石灰溪滑坡在降雨中及降雨后1~7 d的稳定性演化特征及规律。通过研究,总结了石灰溪滑坡的变形机理,对该地区同类型滑坡变形机理进行理论探讨。     

气象水文监测用于堵沟型滑坡堰塞坝预警研究

强降雨产生的沟内汇流是破坏山区堵沟型滑坡堰塞坝的主要原因。如何实现堵沟型滑坡堰塞坝的监测和快速预警仍然是滑坡灾害防治研究的重点和难点,针对这一问题,提出了一种基于气象水文监测技术的小流域内堵沟型滑坡堰塞坝的应急监测预警方法。该法利用雨量计、水位计和流速仪等气象水文监测设备以及无线传输网络数据传输技术可同时对沟内汇流过程,以及降雨过程进行实时监测。此外,基于监测断面的累积径流总量与堰塞坝最大库容量之间的关系,构建了5级堰塞坝危险预警级别及对应的判别指标。以都江堰银洞子沟滑坡堰塞坝为对象,进行实地监测试验。结果显示:2017年8月28日银洞子沟流域出现特大暴雨,最大小时雨强达50mm/h,危险等级为Ⅳ级(最危险等级);在低处溃口处,当溃口处库容超过3000m3时,将淹没溃口顶部,出现溃决;在流量峰顶前的3h,库容达到了最大库容的1/3,监测系统发出了第一次预警;当雨强超过50mm/h后,监测系统发出红色预警信号,下游村庄立即组织疏散,并封闭流动路径上公路,因此未造成人员伤亡和重大财产损失。实践表明,该方法能够提前3h预警堰塞坝破坏,同时由于该方法系统架构简便,监测预警设备的安装调试需求时间比较少,能够达到快速预警的目的。     

基于应变软化的软弱夹层边坡渐进破坏

含软弱夹层的顺层岩质滑坡是常见的地质灾害,研究其渐进破坏过程对于滑坡防治具有重要意义。基于软弱夹层的应变软化特性,推导了开挖工况下含软弱夹层的顺层岩质边坡渐进破坏的微分方程,并理论分析了渐进破坏的过程和阶段;对比摩尔-库伦本构模型下的数值计算结果,证明了应变软化摩尔-库伦本构模型能更准确地反映边坡软弱夹层的渐进破坏过程,并以实际工程案例进行了检验。研究结果表明:含软弱夹层的顺层岩质边坡的渐进破坏过程可分为初始、等速与加速变形3个阶段;在开挖工况下,破坏首先产生自坡脚,而后剪切破坏区不断扩展,沿软弱夹层延伸至坡顶,并在坡顶产生拉张破坏,边坡的整体破坏模式表现为滑移-拉裂式。     

基于模型试验的涉水堆积体岸坡变形-破坏模式研究

为了进一步探究涉水堆积体岸坡变形-破坏模式,自主设计制作了模型试验平台,选取三峡库区碎石土样,测定了土样基本力学特性,开展了水位升降作用下堆积体岸坡的物理模型试验。依据试验现象,重点分析了不同坡度的岸坡模型在不同水位作用条件下的破坏模式。结果表明:坡度对岸坡变形-破坏特征影响显著,坡度较大(50°及60°)时,在水位上升期间便发生大规模塌岸现象,变形-破坏模式表现为水位上升→剥蚀、淘空↔塌岸→下错平台→整体滑塌→次稳定状态;坡度为40°时,在水位下降期间发生了较大规模的滑动破坏,对应变形-破坏模式为水位上升→坡体沉降→贯穿裂隙形成→水位下降→贯穿裂隙扩展↔滑面形成→整体滑移;岸坡坡度较小(35°)时,多次升降循环中并未出现明显的变形-破坏迹象。