干湿循环条件下含软弱夹层矿山边坡降雨渗流特性

为了研究软弱夹层在干湿循环条件下的渗透性变化对边坡整体降雨渗流特性产生的影响，结合现场实际，利用GeoStudio有限元软件建立概化模型，模拟了不同干湿循环次数下边坡的降雨渗流，揭示了不同循环次数下边坡体内孔隙水压力的变化规律。结果表明，在初始状态下，由于软弱夹层的弱透水性雨水很难侵入软弱夹层以及下部灰岩，软弱夹层及下部灰岩孔隙水压力几乎没有变化；干湿循环后软弱夹层渗透系数的变大，他不能作为隔水层阻碍雨水的向下入侵，随着循环次数的增加，软弱夹层和下部灰岩受到雨水的浸润，孔隙水压力变大且由于软弱夹层和灰岩的雨水排出能力远小于上部区域，雨水无法及时排出，在边坡体后缘形成的高孔隙水压力区域面积远大于初始状态，雨水入侵对边坡整体稳定性的影响更大。研究结果可为同类型矿山边坡防护提供参考。     

不同降雨条件下含软弱夹层土坡渗流特性数值分析

为了研究含软弱夹层土坡在不同强降雨条件下的渗流特性, 以临长高速公路(京珠高速湖南临长段)左侧某含软弱夹层失稳边坡为研究对象, 采用有限元Geo-studio软件建立含软弱夹层土坡数值计算模型, 基于饱和-非饱和渗流理论, 拟定大雨、暴雨及大暴雨3种强降雨条件, 开展了不同降雨条件下含软弱夹层土坡的渗流特性研究。研究结果表明, 当累积降雨量一定时, 3种降雨条件引起含软弱夹层边坡孔隙水压力变化程度大小顺序为：大雨>暴雨>大暴雨; 由于软弱夹层的存在, 边坡因雨水入渗而发生滑坡的进程有所提前; 3种降雨条件下, 坡面湿润峰在粉质黏土层内大体呈现为均匀入渗, 在软弱夹层内呈现“V”字型分布。降雨量一定的情况下, 降雨等级为大雨时的湿润峰发展速率最快, 暴雨次之, 大暴雨最慢。     

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。     

降雨作用下和尚桥铁矿内排土场边坡稳定性分析

孔隙水压力是表征内排土场边坡渗流及稳定性演化的重要参数之一。为验证现有边坡设计参数的合理性，以和尚桥铁矿内排土场边坡为工程背景，基于Biot固结理论的直接耦合方法，运用Geo Studio软件进行数值模拟分析，研究内排土场边坡在降雨条件下的渗流规律及稳定性，分析降雨强度及降雨持时对边坡孔隙水压力的影响，得出不同降雨强度下边坡内孔隙水压力分布规律及其安全系数。结果表明：降雨入渗范围主要在排土场边坡表层以下3~5 m内；降雨入渗速率主要受到土体渗透系数与降雨强度相对大小影响；和尚桥内排土场边坡设计参数在持续强降雨期间仍能保持安全稳定，但需通过排水沟及时排出边坡表层未入渗的降雨。     

降雨条件下排土场边坡损伤的电阻率变化特征研究

为了研究降雨条件下排土场边坡的损伤破坏，设计了降雨渗流条件下的排土场边坡模型。根据岩土体三相介质理论和麦克斯韦电导率公式，对降雨边坡损伤电阻率变化进行了研究，推导了同时考虑宏观与微观变化的降雨边坡损伤-电阻率-孔隙率的关系表达式，与Archie公式对比验证了模型的合理性。采用高密度电阻率法测量不同降雨时刻的边坡岩土体视电阻率，反演了降雨边坡内部损伤的形成过程。对比了不同含水率条件下的边坡视电阻率变化，依据岩土体电阻率理论分析了降雨边坡软弱面和裂隙发育的视电阻率变化特征。试验结果表明，降雨条件下排土场边坡岩土体为非饱和—饱和的动态循环过程；视电阻率与边坡内孔隙和裂隙中的含水率呈负相关关系，水分入渗过程中的视电阻率降低，裂隙发育过程中的视电阻率升高；在边坡损伤破坏过程中，视电阻率在裂隙发育和水分渗流耦合作用下发生改变，原有“缺陷”点邻近区域的视电阻率发生突变和波动；突变多发生于“缺陷”点邻近区域渗流饱和后的干湿循环过程，可以依据探测所得视电阻率突变和异常波动判断边坡内部的损伤情况。     

内排土场边坡近自然重塑渗流及孔隙水压力特征研究

为研究我国东部草原区某露天矿边坡在近自然修复模式下的渗流及孔隙水压力特征,以GEO软件中SEEP/W模块为父项,拟合SLOPE/W模块对该矿区强降雨条件下的边坡抗侵蚀特征,渗流路径变化情况以及孔隙水压力重分布情况进行模拟分析。结果表明：对原内排土场边坡进行反S型重塑后,边坡抗侵蚀特性提升明显,单台阶上部及下部区域台阶坡面角降低,区域内径流流速下降,降雨入渗程度增加;受坡面形态改变影响,原内排土场边坡各级台阶坡面处均出现水流渗出现象,水土流失程度较高;重塑后,15 m及20 m台阶重塑模型渗流密集程度增加,内排土场坡面未表现出明显出水现象;边坡顶部孔隙水压力实现重分布,负孔隙水压力分布范围增加,过渡区域面积较为均匀,有效缓解了因不同岩层渗透系数差异性而导致的边坡上部岩层局部积水现象。     

降雨条件下含缓倾软弱夹层矿山高边坡稳定性分析

降雨是诱发边坡失稳的重要因素之一,为探究降雨对含缓倾软弱夹层矿山高边坡稳定性的影响,结合工程实际,基于饱和-非饱和渗流理论,模拟了不同降雨工况下矿山边坡的渗流过程,并运用强度折减法对降雨作用下边坡的稳定性进行了计算。结果表明：软弱夹层会阻碍降雨渗流通道,导致孔压曲线发生畸变;边坡竖直截面上的孔压增长率自上而下呈减小趋势,在相同时间段内浸润深度与坡面孔压的增量逐步减少;降雨过程中边坡主要沿软弱夹层发生塑性变形,降雨6 h后坡面的整体位移会发生突变;4种工况下坡中位置位移的变化量最大,暴雨工况下坡脚处的位移相较于其他工况会发生陡增;暴雨工况降雨24 h后边坡的稳定性系数达到最低,且小于技术规范的要求,边坡处于危险状态。研究结果可为类似地质条件下边坡稳定性的预测、防护与评价提供参考。     

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...     

流固耦合作用下含缓倾软弱夹层边坡稳定及参数敏感性研究

含缓倾软弱夹层岩质边坡中,存在应力场、渗流场等多场相互作用。由于不同区域缓倾软弱夹层形成的地质条件和组成成分不同,导致软弱夹层力学参数各异,在渗流场和应力场耦合作用下软弱夹层力学性质相对于自然状态亦会产生变化,因此流固耦合作用下缓倾软弱夹层参数特征的研究成为边坡稳定性分析与治理工作中需要进一步研究的问题。为探求流固耦合作用下含缓倾软弱夹层典型相关参数对岩坡稳定性的影响程度,以四川省金顶黄山石灰石矿山边坡为研究对象,基于强度折减法和流固耦合理论对边坡进行稳定性分析,选取软弱夹层倾角、厚度、内摩擦角及黏聚力设计正交试验,并采用极差分析和单因素分析法对各参数在边坡稳定性分析中的敏感性进行研究。研究结果表明:在流固耦合作用下,软弱夹层厚度越大、黏聚力越高,边坡稳定性不一定越好;软弱夹层倾角越小、内摩擦角越大,边坡越趋向于稳定。     

渗透水/气压反复循环下软岩剪切蠕变试验及本构模型研究

为探究软弱夹层在雨水反复作用下的剪切蠕变特性,以西南地区二叠系炭质页岩软弱夹层为研究对象,利用实时渗透水/气压循环剪切试验系统,开展了渗透水/气压循环剪切蠕变试验,分析了软弱夹层的剪切蠕变特性和长期强度劣化机理,并建立了考虑Weibull分布的蠕变损伤本构模型。结果表明：1)软弱夹层具有明显的蠕变特性,随渗透水/气压循环次数的增加,破坏前剪切变形逐渐增大,破坏时呈现出韧性与脆性两种不同的破坏形式;2)随渗透水/气压循环次数的增加,软弱夹层的劣化程度呈增大趋势,但最终趋于一定值,其劣化程度可用函数D_i=0.7717×[1-exp(-0.1n)]来表示;3)基于试验数据,提出了基于Weibull分布理论的损伤黏塑性元件,构建了渗透水/气压循环蠕变损伤模型,模型能够很好地描述软弱夹层蠕变的三阶段。研究成果对含软弱夹层的高陡边坡长期稳定性分析具有重要指导意义。     

不同条件下非饱和土中孔隙气压变化特征研究

在研究土体内水的渗透行为时,通常直接采用压力表测量孔隙水压力。实际上压力表的测量值中包含了孔隙水压和孔隙气压。通常假设土体内的孔隙气压为0 kPa,所以一般没有考虑孔隙气压的影响。然而,根据近年来的研究认为,土体内孔隙气压的上升可能会对降雨时的边坡破坏、雨水渗透等产生影响。因此,在本研究中,为了掌握不同条件(降雨条件、地下水条件、排气条件)下的孔隙气压情况,进行了雨水渗透情况下土体内孔隙气压的测量试验。结果表明,由于地表处于内涝状态,土体内的孔隙气压会上升,说明了降雨时测量孔隙气压是极为必要的。研究结果为弃土边坡的长期运行与监测预警提供一定的理论依据。     

降雨持续时间对某加高扩容尾矿坝渗流稳定性影响分析

持续降雨对尾矿坝渗流稳定性存在一定影响.以某加高扩容尾矿坝为研究对象,考虑降雨总量或降雨强度一定的情况,基于饱和-非饱和渗流理论对尾矿坝开展随降雨历时变化的渗流分析,得到了坝坡表层和坝体纵深的孔隙水压力变化规律,在渗流分析基础之上采用极限平衡法对尾矿坝开展坝坡稳定性分析.计算结果表明,随着降雨时间的推移,坝坡表层孔隙水...     

降雨温湿环境下的岩石吸水特征试验研究

岩石的吸水特征与其温湿环境密切相关,以岩石为主要材料的降雨型岩质边坡总是处于一定的温湿环境中.采用自主研发的软岩气态水吸附智能测试系统,通过模拟降雨温湿环境研究岩性、降雨延时、温度三个因素与岩石吸水特性之间的关系,得出了岩性组分不同的降雨型岩质边坡的水力响应特征.研究结果表明:降雨温湿环境(温度20℃、相对湿度100%)下的干燥砾岩吸水量最大,细砂岩和粗砂岩次之,绿帘角闪岩最小;砾岩具有较强的雨水下渗能力;细砂岩和粗砂岩在吸水量达到峰值后吸水曲线斜率出现负值,表明由“吸水”向“积水”转变;绿帘角闪岩很快出现“凝露”现象,下渗能力非常弱.该研究成果揭示了由砾岩为主要组分的岩质边坡具有较强的雨水下渗能力,强降雨时以渗流和地下径流作用为主,有必要考虑渗流和径流二者的耦合作用;由绿帘角闪岩为主要组分的岩质边坡,具有较强的排水能力,强降雨时以地表径流和地下径流作用为主,需重点考虑地下水渗透力作用.     

连续强降雨对堆浸场高边坡稳定性影响分析

本文根据非稳定渗流理论,采用三角形瞬态孔压分布函数法和稳定渗流边界法两种方法,分别模拟不同降雨强度和降雨历时工况下的堆浸场内部饱和~非饱和渗流场,得到瞬态孔隙水压力的空间分布以及时程分布,并基于刚体极限平衡理论,利用Bishop法和Morgenstern-Price法分析连续强降雨对矿堆高边坡稳定性的影响程度及随时间的变化过程。分析结果表明,随着降雨强度和降雨历时的增加,由三角形瞬态孔压分布函数法模拟渗流场计算的最小抗滑安全系数更低且减小的速率较快,对矿堆边坡稳定性影响较大,有可能会发生局部或整体滑坡。     

露天矿排土场边坡降水入渗规律试验研究

露天矿排土边坡的水主要来自大气降水,其对边坡岩土容重,孔隙水压力的改变具有动态特征。针对大气降水条件下露天矿排土场边坡稳定性问题,通过砂土相似模拟试验模拟了雨水在边坡中的渗流过程,纪录了各个时刻雨水在边坡内部的浸润图。相似试验结果表明:露天矿排土场在形成过程中大型机械对排土台阶顶部的压实作用对整个排土场边坡渗流影响十分显著;对于多台阶边坡,降雨经暴露的压实区迅速沿压实区进入边坡内部形成浸润区,渗透速率明显快于非压实区;压实区的存在直接将大气降水对边坡的影响从边坡表层导入边坡内部,对边坡稳定极为不利。数值模拟结果进一步证实了相似试验的准确性,同时揭示了压实区与非压实区渗透速率不同的内在原因。根据试验结论提出了提高露天矿排土边坡稳定性的建议。     

不同降雨入渗条件下预应力锚索加固边坡稳定性分析

为了研究不同降雨条件下边坡安全系数及预应力锚索轴力变化规律,以省道S303沿线某边坡为研究对象,考虑土体饱和-非饱和渗流与非饱和强度理论,基于有限元分析,对不同降雨工况下的孔隙水压分布、锚索轴力及采用强度折减法计算的边坡安全系数变化规律进行了研究。结果表明: 降雨量一定时,降雨入渗范围随雨强增大而减小,暂态饱和区域随雨强增加而增大; 边坡在加固前后的安全系数均随降雨量增加而不断减小,采用预应力锚索加固能有效提高边坡安全系数,并减小降雨对边坡稳定性的影响; 随着降雨量增加,各锚索轴力均增大,当降雨量一定时,雨强越小,对应的锚索轴力提升幅度越大,靠近底部的锚索轴力对降雨最为敏感。     

降雨作用下曼家寨东帮采场岩质边坡渗流规律分析

降雨是影响露天矿山失稳的主要因素。针对曼家寨东帮采场岩质边坡在降雨过后曾发生局部垮塌、出现坡面裂缝现象,结合饱和-非饱和渗流理论,利用Geo-studio中的SEEP/W模块对该边坡典型剖面进行降雨过程渗流规律分析。通过对降雨作用下孔隙水压力、暂态饱和区变化规律进行分析,得出如下结论:降雨条件下边坡表层区域受降雨影响严重,影响区域与影响程度受降雨时间与降雨强度共同控制;暂态饱和区是考虑降雨作用下边坡失稳的重要因素,持续的降雨作用会在边坡表面形成一定范围的暂态饱和区,降雨历时相同时,降雨强度越大形成暂态饱和区面积越大;降雨对坡脚处孔隙水压力及暂态饱和区的影响要大于坡顶区域,在进行相关边坡治理防护时要重点考虑坡脚位置。