地震作用下孔隙水压力对边坡动力稳定性的影响

以某水库堤坝为研究对象,研究了地震作用下孔隙水压力对边坡动力稳定性的影响。先分析地震荷载引起的渗流场时程变化,再与应力场进行耦合,分析坝坡稳定性。渗流场和震动场分析采用有限元法,坡体稳定性分析采用极限平衡法。结果表明:地震作用会激发超孔隙水压力的增长,是否考虑地震荷载和孔压变化的耦合效应会使得稳定性分析结果有较大差异。不考虑该耦合作用时,边坡易发生浅层滑动,滑动面较平坦,易高估堤坝的抗震稳定性;考虑该耦合作用时,滑面位置明显深入,易发生深层滑动。孔压的累积效应可能是两相介质边坡动力失稳的关键因素。因此,地震作用下孔隙水压力对边坡动力稳定性分析具有至关重要的作用。     

水位骤降影响下岸坡稳定性简化分析

水位骤降是影响岸坡稳定的主要外在因素,但现有计算方法均需通过渗透力或孔隙水压力计算或者渗流场与应力场耦合分析来考虑水位下降对岸坡产生的渗流作用,计算过程较复杂,不便于工程设计人员采用。为了便于分析水位骤降对岸坡稳定性的影响,通过对岸坡任一点考虑渗透力与否的应力状态进行对比分析,得到将渗透力对岸坡稳定性影响简化为抗剪强度参数黏聚力降低的这一等效关系,并将此等效关系与强度折减法相结合,建立岸坡稳定性简化计算模型,提出了水位骤降影响下岸坡稳定性简化分析方法,并将该简化分析方法与已有分析方法进行对比分析。结果表明:该简化分析方法结果与岸坡全局临界滑移场（GCSF）方法、Geostudio的Slope/W模块方法及传统极限平衡分析方法计算均质岸坡稳定性所得安全系数相差分别为2.6%、3.5%和3.5%。可见,所建立的简化方法与已有分析方法的结果吻合较好;进一步采用该简化方法与全局临界滑移场（GCSF）方法计算存在软弱夹层的非均质岸坡,所得安全系数相差3.1%。这表明该简化方法计算水位骤降影响下均质、非均质岸坡稳定性均具有较好的可靠性和适用性。     

丹水出口段右岸潘家堂变形体边坡稳定分析及加固治理

研究丹水出口段潘家堂边坡变形体产生的机理,根据其地质情况,采用HH-slope软件对现状边坡变形体进行稳定分析计算,所得滑动区域与实际勘测变形体基本一致;采用对潘家堂岸坡变形体上部岸坡削坡减载和下部岸坡高压注浆的综合加固治理措施,复核计算各工况下岸坡的稳定性均满足规范要求。实践证明治理措施取得了较好的效果。     

堆土超载引起的河道边坡失稳分析与治理

河道整治工程中,施工扰动、水位降落、弃土堆土等对边坡稳定不利,本文结合因堆土超载致使岸坡整体滑动的工程实例,对岸坡滑动原因进行了分析,针对整体滑坡岸段提出采用削坡卸荷结合钻孔灌注桩抗滑,临近滑坡岸段削坡卸荷的工程措施以保证岸坡稳定.结果表明,所采取的工程措施有效,为保证河道开挖或疏浚工程中基坑边坡稳定,应禁止在设计预计的滑裂面范围内堆载.     

库水位变化对桥梁岸坡稳定性的影响研究

以某库岸桥梁边坡为研究对象,综合考虑重力恒载、水压力荷载和汽车荷载等作用,利用GTS-NX软件建立了含桥梁结构岸坡的有限元计算模型,分析了高低恒水位工况和骤降变水位工况下岸坡的应力变形分布规律与边坡稳定性,获得了不同水位工况下岸坡桥墩桥台变形特征。结果表明,高水位对含桥梁结构岸坡的变形影响最大,桥墩的最大水平及竖向位移与桥台最大竖向位移均出现于高水位工况;考虑桥梁桥墩对岸坡的加固作用时岸坡最小稳定性系数为1.40,不同水位工况下最危险滑弧均在左岸;无桥梁作用的普通岸坡最小稳定性系数出现在水位骤降工况时的左岸,属于欠稳定状态。研究结果可为类似工况下岸坡稳定性分析及加固治理提供借鉴。     

基于突变理论的边坡安全系数自动搜索方法及应用分析

为解决搜寻强度折减系数与边坡位移关系曲线突变点数值计算量大、主观性较强等问题,基于尖点突变理论,提出边坡安全系数自动搜索方法,以Fortran语言和FLAC 3D数值计算软件为平台,开发了适用于自动搜索边坡安全系数的计算程序。将该方法应用于边坡实例的稳定性研究,讨论了各种评判标准所得安全系数的大小差别,并与极限平衡法计算的安全系数进行对比分析。结果表明:自动搜索边坡安全系数的计算程序能快速定量找到边坡临界稳定的突变点,提高了边坡稳定性分析的准确性和计算工作效率;计算结果与边坡规范推荐的极限平衡法所得的结果对比误差较小,并且对于未知滑动面边坡,极限平衡法得出的滑动面位置与该方法所得安全系数下对应的塑性区贯通区域基本一致。文中方法为边坡稳定性评价提供了有益借鉴。     

库水位升降作用下土质边坡渗流场动态变化研究

为探索水库边坡尤其是土质边坡在库水位升降条件下渗流场的变化规律及边坡的稳定性,建立了较大比例尺的库岸土质边坡地质试验模型。用孔压计测得试验模型的孔隙水压力随水位升降的变化值,以非饱和渗流理论为基础,并结合试验所测数据,用Geostudio有限元数值分析软件SEEP/W 模块进行水位升降条件下的瞬态渗流场模拟。结果表明：坡体孔隙水压力随试验水位的升降而变化,坡体位置高程越高,孔隙水压力和基质吸力变化的滞后性越明显。孔隙水压力模拟值与计算值基本一致,表明模拟所选参数和水土特征曲线能反映模型试验情况。     

基于临界滑动场理论的抗滑桩加固边坡稳定分析

临界滑动场理论已在边坡稳定、土压力理论、地基承载力等方面得到了应用和发展,但少见在抗滑桩加固边坡方面的应用研究。基于余推力法边坡滑动场理论,从理论基础、计算方法、算例验证3方面对抗滑桩加固边坡的临界滑动场方法进行了系统的分析研究,包括边坡土体的离散方法、复合土体抗剪参数的确定、临界滑动场的搜索、状态点危险滑动方向、最大剩余推力的确定以及最小安全系数的计算。采用经典算例对所提出的方法进行了验证,结果表明,基于临界滑动场理论的抗滑桩加固边坡计算方法是合理的。     

强降雨作用下填土滑坡的失稳机理及加固处理措施研究

云南阳宗海西侧某职业学院填土边坡去年雨季发生滑坡,强降雨入渗导致的地下水渗流与土层软化作用构成了滑动的主要促发因素。变形分析和稳定性计算揭示滑动面主要形成于填土与残坡积层分界面。运用基于有限差分原理的Flac3D 软件来对该滑坡体进行分析,研究房屋加载与无加载时边坡的应力及位移场分布对滑坡的影响。应急处置按照“应急工程先行,防止恶化;永久治理,不留后患”的滑坡防治原则,采用旋挖桩预加固稳坡、抗滑桩与排水等综合治理措施,取得良好效果。     

基于矢量和法的三维边坡滑面搜索研究

基于矢量和法的分析理论,进行了三维边坡临界滑动面的搜索研究。用数值方法求得边坡应力场后,通过矢量和法稳定性分析程序及滑面搜索程序,求解了三维边坡的临界滑面问题。对比研究发现:在二维情形下,利用矢量和分析理论对极限平衡法的临界滑面进行求解的结果与对其自身临界滑面进行求解的结果比较接近;三维情形下,通过滑面搜索能得到更加准确的稳定性分析结果。     

金沙江永善—水富段滑坡分布规律及其形成模式

为了评估金沙江向家坝水库(永善—水富)蓄水后岸坡稳定性,同时为水库运营期地质灾害监测预警提供参考资料,以地质图、地形图、正射航空影像和SPOT-5商用卫星影像为基础资料,利用GIS平台,结合蓄水前现场调查和遥感解译方法建立滑坡数据库,利用统计学方法分析滑坡空间分布与岸坡结构、地层的关系,最后归纳了滑坡的四种形成模式。获得以下结果:(1)滑坡主要发育于新市镇以下侏罗系地层,新市镇以上滑坡分布受猰子坝断层控制;(2)缓倾外顺向层状岸坡(Ⅲ1)滑坡数量分布密度最大,斜向层状岸坡(Ⅴ)滑坡数量分布密度最小;(3)侏罗系自流井组(J2z)的滑坡点密度最大,二叠系乐平组(P2l)的滑坡面密度最大;(4)库区已有滑坡形成模式可归纳为四种:(1)倾坡外层状岩体岸坡(Ⅲ2)的切层滑动;(2)缓倾坡外层状岩体岸坡(Ⅲ1)的顺层滑动;(3)缓倾坡内层状岩体岸坡(Ⅳ1)的弧形滑动;(4)崩坡积、冲积松散层顺下伏基覆界面滑动。在向家坝水库蓄水期及运营期,应重点监测新市镇以下岸坡,尤其是缓倾外顺向层状岸坡(Ⅲ1)。     

降雨条件下临水岸坡失稳试验

为探究降雨条件下边坡坡度与坡体材料对临水岸坡失稳的影响,考虑不同边坡坡度和坡体材料2个变量,开展5组降雨条件下临水岸坡失稳模型试验,观察不同时刻岸坡变形特点并采用孔隙水压力计和土压力计监测坡体不同位置的孔隙水压力和土压力变化。试验结果表明:降雨对坡体表层结构稳定性影响显著,表层结构在降雨作用下迅速饱和,抗剪强度大幅降低,稳定性劣化,而内部结构因为水体较难渗入,影响较小;边坡坡度对边坡稳定影响较大,坡度越大降雨下渗越深入,下滑力增大,向下渗透力更强,对边坡稳定不利,即影响性坡度60°45°30°;坡体材料直接影响边坡稳定,不同材料的坡体渗透性能不同,当坡体含砂率为40%时渗透性能最好,坡体在5 min产生破坏且孔隙水压力响应较快,其发生失稳的概率更高;而坡体为纯黏土时渗透性最差,未产生明显破坏且坡内孔隙水压力响应较慢,降雨对边坡稳定性的影响有限。     

降雨条件下水电站弃渣场边坡渗流特性及其稳定性分析

降雨条件下水电站弃渣场边坡稳定性是工程设计人员重点关注的问题。为研究降雨条件下水电站弃渣场饱和-非饱和渗流特性及其边坡稳定性,文中利用SEEP/W与SLOPE/W模块进行耦合计算,采用非饱和渗流分析方法对降雨条件下桐子林水电站弃渣场边坡稳定性进行研究分析。数值模拟结果表明:降雨条件下,渣体内部含水率不断增加,孔隙水压力逐渐增大,随着降雨的持续,渣体表面部分区域会形成暂态饱和区,在坡体表面形成正的暂态水压力,孔隙水压力变为正值;降雨入渗导致渣体基质吸力减小,渣体抗剪强度参数不断降低,渣体边坡安全系数不断减小,边坡稳定性下降,雨停之后边坡安全系数趋于稳定;采用参数折减法计算暴雨工况得到的渣体边坡稳定系数偏小,结果相对偏于保守。     

降雨条件下水库滑坡变形特征及形成机制分析

河西水库滑坡位于云南省保山市昌宁县田园镇,其后缘存在明显的拉张裂缝和错坎,岸坡挡墙和截水沟开裂变形,严重威胁溢洪道和坝体安全。从滑坡基本形态特征、地质环境条件出发,结合工程地质勘察资料,分析了滑坡的变形特征和诱发因素,判断该滑坡为大型厚层牵引-推移式顺层滑坡。在不同降雨强度和库水位变化条件下,通过Geo-Studio数值软件模拟了坡体孔隙水压力和安全系数的变化,并对其稳定性进行分析评价。结果表明:持续降雨作用使库水位上升,软化坡体前缘土体强度,坡体内孔隙水压力增大,产生自然卸荷作用,致使下滑力增加,加剧了坡体变形破坏失稳。在库水位骤降过程中,库水反压作用弱化,先期坡体水分渗透作用产生动水压力,更容易导致此类滑坡的发生。滑坡区陡坡地形和下覆岩层顺向构造为滑坡的发育创造了有利条件,而持续降雨是造成滑坡的主要因素。采用削坡反压联合抗滑桩的方式是防治该滑坡的有效手段,研究结果可为水库日常运行管理及库区类似滑坡的分析、判断和及时防治提供理论参考依据。     

含有软弱夹层的堤防边坡稳定敏感性分析

为更好的模拟软土复合地基的软弱夹层各影响因素之间的非线性关系,对含有软弱夹层的堤防边坡非圆弧滑动破坏利用Autobank软件的标记模块进行模拟分析,采用边坡安全稳定高精度预测模型对比分析了非圆弧滑面和圆弧滑面在不同工况下的计算结果。然后以某河道堤防工程为例,通过对边坡稳定性因素,即堤顶高程、平台高程及宽度、迎水坡坡地的敏感性分析,建立了一种具有搜索速度快、非线性、小样本等优点的边坡稳定性SVM-GA预测模型。研究表明:对施工期边坡稳定性影响最为显著的因素为滑面搜索方式的不同,含软土边坡安全稳定性受迎水坡平台以下坡比和平台宽度的影响较大;根据Autobank软件和SVM-GA优化搜索预测模型计算得到的安全系数误差值较小为0. 0036,搜索速度较快、运行时间较短为0. 30s,基于SVM-GA法的预测模型具有较高的精度与可靠性。     

动态水位作用下库岸边坡稳定性分析

我国库岸边坡滑坡事故常有发生,这表明采用传统静态水位下库岸边坡稳定性计算存在一定问题,不能完全反映库岸边坡实际情况。基于强度折减基本方法,使用GeoStudio有限元软件,结合湖北省某水库工程区域地质条件特别是水库水位的动态变化过程,对区域边坡进行应力场与渗流场等多重条件耦合。研究结果表明:湖北省某水库库岸边坡动态水位作用下,安全性系数呈现平稳—降低—升高—降低—升高—平稳的变化趋势;通过耦合渗透场、应力场等多重条件对动态水位作用下库岸边坡稳定性进行计算评价,具有较高的准确性与科学性并可得出滑坡发生的危险期与发生条件,以期对我国各区域尤其是长江流域库岸边坡防治提供借鉴。     

水位变化下潜在不稳定坡渗流场及稳定性分析

采用有限元软件GEO-Studio中的SEEP/W对某水库潜在不稳定坡渗流场进行模拟,计算库水位上升、骤降过程中,库岸边坡岩土体内地下水位的分布特征,以及库岸边坡岩土体内各点的水头和水头压力,并由此分析库岸边坡的稳定性。结果表明:Ⅳ号潜在不稳定岸坡在库水位骤升、骤降情况下,出现欠稳定状态,若水位骤升、骤降速度过快,则可能会引起潜在不稳定岸坡失稳,分析结果与岸坡的实际情况基本吻合。     

暴雨情形下含裂隙土质边坡的瞬态稳定性

以山西省安太堡露天煤矿某地质剖面为例,采用Slide软件对暴雨情形下含裂隙土质边坡的稳定性进行分析,确定边坡潜在滑动面的位置,合理布置促使边坡发生推移式滑坡和牵引式滑坡的裂隙,应用MIDAS/GTS软件模拟分析降雨条件下的坡体应变规律和边坡稳定情况。结果表明:随着降雨入渗,边坡塑性区自坡脚向上部不断发展,直至形成贯通的塑性区;在持续降雨1.5 d时,边坡的稳定性最差,存在表层滑动可能;所提出的边坡裂隙布置方式更能反映含裂隙土质边坡在暴雨情形下的实际情况。     

裂隙及强降雨入渗对堆积体滑坡渗流场及稳定性的影响

降雨入渗导致滑坡地下水位以上的非饱和区水压力暂时升高，坡体基质吸力减小，抗剪强度降低；同时，滑坡内的裂缝又为雨水下渗提供快速通道，雨季强降雨将在坡体裂隙较发育的部位汇集形成暂态水源，连续补给产生高孔隙动水压力，并导致深层滑坡的地下水位上升。这种瞬态的地下水运动及暂态附加水荷载成为非饱和边坡在雨季失稳的控制因素。以某大型堆积体滑坡为研究对象，采用土体饱和—非饱和渗流理论和有限差分方法，研究强降雨在坡体的裂缝末端形成的暂态水源对滑坡渗流场和地下水位的影响机制，通过强度折减方法计算暂态补给水对滑坡稳定性带来的不利影响。这些研究可为堆积体滑坡的预防和排水治理设计提供科学依据。     

白格堰塞湖泄流对上游岸坡稳定性的影响

2018年10月11日,位于西藏江达县和四川白玉县交界处的金沙江沿岸发生了大型山体滑坡——白格滑坡,造成金沙江堵塞并形成堰塞湖;2018年11月3日该处发生二次滑坡,再次堵江并造成堰塞湖蓄水量增加。为了研究白格堰塞湖在人工挖槽泄流阶段对上游岸坡稳定性的影响,以堰塞体上游某天然岸坡为例,采用有限元软件PLAXIS研究了该边坡在水位下降过程中的变形特征及稳定性变化规律。结果表明:①随着堰塞湖水的逐渐泄流,坡体表面位移变形逐渐增大,坡体后缘部位最大位移达到8.5 cm,中部和前缘变形相对较小;②水位下降过程中,坡体后缘的塑性区向下扩展,但未形成贯通的塑性区,同时安全系数也逐渐减小,最终为1.16;③各降水阶段坡体的最不利滑裂面相同,滑弧剪出口位于滑坡体高程3 150 m处,距坡脚约250 m,确定了该岸坡潜在的滑坡形式为高位滑坡。研究成果对后期该区域滑坡灾害的预防和控制有一定参考价值。