平推式滑坡承压水模型研究

传统的平推式滑坡渗流模型无法计算透水层中的渗透流量和潜水渗出高度,而常假设两者并不随后缘裂隙水头而改变,这影响到承压水范围求解的准确性。为此构建新的承压水模型,基于地下河槽一维渗透理论,给出透水层中承压水作用范围、渗透流量和潜水渗出高度的计算方法;基于新昌县下山滑坡水文地质资料,采用极限平衡法计算边坡稳定安全系数,并对比分析新、旧模型计算结果的差异;最后分析相关参数的内在关系,讨论地质参数、尺寸参数以及初始水力条件参数对透水层流量、承压水范围及渗出面高度的影响。结果表明:(1)后缘裂隙水头对承压水作用范围、渗透流量和潜水渗出高度的影响较大,不能忽视这一影响;(2)新模型下的平推式滑坡稳定安全系数更为合理可靠;(3)地质参数、尺寸参数和初始条件参数中任意参数改变,承压水作用范围、透水层渗透流量及渗出面高度均可能受到影响。     

基于Hoek-Brown准则的岩质边坡稳定性分析

 无论是传统极限平衡法还是数值模拟方法,强度准则和力学参数的选取对边坡稳定分析具有关键作用。基于非线性强度准则——Hoek-Brown强度准则,利用Slide软件,选取地质力学指标GSI、岩石材料参数mi、应力扰动系数D、边坡高度H及坡角b作为影响边坡稳定性的主要因素进行分析。分析结果表明：随地质力学指标GSI的增大,边坡稳定系数呈现出递增趋势,总体呈指数形式发展;GSI不同范围内,随着岩石材料参数mi的增大,边坡稳定系数F呈现出递增和递减2种截然不同的形式;随着应力扰动系数D的增加,稳定系数F呈直线形式递减;随着坡高H的增大,稳定系数逐渐减少,呈负指数形式发展。随坡角b的增大,稳定系数F逐渐减小,呈多段线形式发展,而b不同范围内斜率不同。根据E. Hoek等所提出的岩体分级标准中岩石单轴抗压强度界限值,对岩质边坡稳定系数进行分析,得到边坡稳定系数分布图。最后将稳定系数分布图应用于工程实例中,结果表明利用稳定系数分布图能很好地估算边坡稳定系数范围,与边坡稳定性定量分析结果具有较好的一致性。     

黄土边坡稳定性图解法

针对边坡稳定分析计算方法冗长繁琐、计算量大以及已有图表解法仍需试算等不足，考虑到影响黄土边坡稳定的主要因素，如岩性、地形、地下水条件、坡体含水量以及地震烈度等，采用简化毕晓普法并归化其计算式为无因次方程，借助计算机及边坡稳定分析程序，获得了简捷明快、使用方便的稳定分析图。同时，在大量系统计算的基础上，分析了地震烈度、强度指标、孔隙水压力系数等参数对危险滑面及稳定曲线位置的影响。结果表明，滑坡范围随地震烈度、孔隙水压力、粘聚力的增大而增大，随土体内摩擦角的增大而减小。     

高速铁路隧道围岩变形影响因素分析

作为衡量隧道结构体系稳定性的重要指标,隧道变形具有科学性、及时性、可靠性和便捷性的优点。本文采用数值模拟方法 ,对围岩变形随支护结构施作时机、支护结构厚度、围岩弹性模量和隧道埋深四种因素的变化规律进行系统分析。研究表明。(1)随着应力释放率的增大,隧道拱顶和边墙处的围岩变形均不断增大,洞周围岩变形影响范围也不断增大。(2)随着支护结构厚度的增大,隧道拱顶和边墙处的围岩变形及影响范围不断减小,但减小趋势逐渐趋缓。(3)随着土体弹性模量的增大,隧道拱顶和边墙处的围岩变形及影响范围不断减小,但减小趋势逐渐趋缓。(4)随着隧道埋深的增大,隧道拱顶和边墙处的围岩变形不断增大,且在其他条件一定的情况下呈线性变化趋势。研究成果明确了四种主要因素影响下隧道的变形规律,对高铁隧道变形控制对策的选择具有一定的借鉴意义。     

深厚覆盖层中弱透水层厚度及连续性对渗流场的影响

中国西北地区的深厚覆盖层坝基中常存在厚度不均和不连续的弱透水层,弱透水层的厚度、不连续形式及开口大小对坝基渗流场有一定的影响,其规律需要深入研究。基于非饱和土渗流理论,借助Seep/w进行渗流求解,探讨中间位置处弱透水层的厚度及连续性对单宽渗流量和出逸坡降的影响规律,并结合工程实例进行对比分析。研究表明:单宽渗流量和出逸坡降都随着中间位置处弱透水层厚度的增加而降低;弱透水层厚度对采用半封闭式防渗墙控渗时的渗流场影响最大,悬挂式防渗墙次之,全封闭式防渗墙最小。开口在上游的弱透水层与防渗墙形成的半封闭式联合防渗体系的控渗效果最好,开口在下游的弱透水层次之,防渗墙上下游都存在开口时效果最差。单宽渗流量和出逸坡降随弱透水层上游开口长度的增加而增大,但开口长度对渗流场影响不显著,其原因在于各防渗体系下上游弱透水层仅起到微弱的隔水作用。建议防渗墙和下游弱透水层形成半封闭式联合防渗体系,避免防渗墙上下游弱透水层均存在缺口的不利情况。基于监测值和模拟值得出的误差满足规范要求,表明采用的计算方法和得出的结论皆可靠。     

雨水入渗引起土质路基边坡失稳分析

雨水入渗是影响土质路基边坡稳定性的重要因素。通过分析孔隙水压力对潜在滑动面土体应力状态的影响,认为孔隙水压力减小了土体的强度指标,使滑动面上一点最终的应力状态由临界稳定状态变为非稳定状态。采用基于刚体极限平衡理论的传递系数法计算滑动面的稳定系数,认为孔隙水压力作用下,边坡稳定系数存在先降低后增加的变化过程,但降低了滑坡初期的稳定性仍然是滑坡事故的重要因素。最后结合工程实际对防止雨水对路基的稳定性影响提出了一些防治措施。     

平推式滑坡成因机制及其稳定性评价

平推式滑坡是一种特殊类型的滑坡,其隐蔽性往往会带来灾难性的后果。以重庆开县桌子石滑坡为案例,基于最新的研究成果和现场勘察结果,对滑坡的成因机制进行分析并对稳定性计算公式进行修正。理论和模型实验发现,软硬相间岩床会造成坡体产生阶梯式沉降,使得平推式滑坡下滑力增大,从而在较低的水位和降雨条件下发生快速下滑破坏。当后缘坡体发生阶梯沉降时,传统稳定性系数计算平均误差高达32.27%,采用考虑阶梯沉降的修正公式更加符合实际。在对桌子石滑坡进行稳定性计算时,后缘坡体阶梯沉降产生的推力是平推式滑坡稳定性评价不可忽略的关键因素。基于修正公式的稳定性系数由原有的1.179下降为1.031,与实际结果相符。因此,在对软硬相间岩床平推式滑坡进行安全评价分析时,要综合考虑阶梯式沉降等造成的抗滑力与滑动力因子的变异,才能保证稳定性评价的准确。     

动态承压水作用下深基坑底部弱透水层的出逸比降解析研究

根据深大基坑坑底弱透水层的一维越流模型,求解了承压水头变化引起的坑底弱透水层中的超静孔隙水压力和出逸比降的解析表达式。当坑底土层渗透系数较大时,出逸比降计算结果与传统方法的出逸比降求解结果一致,验证了出逸比降解析解的正确性。基于出逸比降解析解,分析了动态承压水作用下坑底出逸比降的变化规律和影响因素。结果表明:当基坑坑底弱透水层厚度一定时,土体渗透系数、压缩模量或承压水头波动周期越大,出逸比降波动越明显,幅值越大,相位差越小;出逸比降影响因素可通过与土体渗透系数和压缩模量正相关,与承压水头波动的角频率和弱透水层厚度的平方负相关的无量纲因子统一表示。最后通过工程实例表明,对于坑底弱透水层渗透系数较小的情况,降承压水头引起的出逸比降减小幅度不大并存在明显滞后性,对基坑的抗渗流稳定性具有不利影响。     

隧道压力拱动态演变机制及规律分析

隧道开挖后形成的压力拱是随着围岩的渐进性破坏而动态发展的。以毛洞情况下隧道的最终状态为依据将动态压力拱分为稳定无塌落拱、稳定有塌落拱和不稳定无塌落拱三类,将围岩压力拱的动态发展分为原始应力状态、雏形压力拱状态、初始压力拱状态、塌落压力拱状态4个典型的时间段,从而对动态压力拱理论进行了完善。对初始压力拱和塌落压力拱的拱体厚度进行了理论推导,从理论上揭示了围岩压力拱动态发展的影响因素。通过实例计算得到了隧道埋深、侧向土压力系数与初始压力拱拱体厚度的关系以及塌落压力拱随塌落高度发展的动态演化规律。结果表明:初始压力拱拱体厚度与侧压力系数呈线性负相关,与隧道埋深呈正相关;侧压力系数对初始压力拱拱体厚度的影响随隧道埋深的增加而增大;随着塌落高度的增加,围岩压力拱范围先增大后逐渐趋于稳定,而拱体厚度则先增大后减小;若塌方在拱体厚度达到最大时仍无法稳定,则最终会发展为塌穿型塌方。     

碎石土滑坡变形解体破坏机制及稳定性研究

为总结碎石土滑坡的一般发育规律,分析碎石土滑坡的稳定性,揭示碎石土滑坡变形解体破坏的机制、碎石土古滑坡复活破坏主要机制和其主要诱发因素,通过资料搜集整理和分析、现场工程地质调查与勘探、现场测试与监测和室内外的物理力学试验,以地貌学、系统工程学观点,采用数理统计分析法、不平衡推力法、大变形弹塑性有限元算法、弹塑性有限元接触算法,运用非线性科学的尖点突变理论和碎石土边坡地下水管网状排泄系统的理论,系统研究碎石土滑坡的发育规律,分析滑坡体位移与降雨量以及滑坡稳定性系数与滑体饱水面积比、滑面岩土体抗剪强度参数之间的相关关系,建立碎石土滑坡位移与降雨量的通用统计模型和强降雨作用下浅层滑坡的尖点突变模型,分析降雨对碎石土滑坡稳定性的影响,揭示碎石土滑坡变形解体破坏机制以及碎石土古滑坡复活破坏机制和诱发因素,并提出碎石土滑坡稳定性分析方法.研究取得以下主要成果:(1) 碎石土自然边坡地下水排泄的管网系统发育,地下水的渗流具有很大的不均匀性和集中渗流的特性;碎石土滑坡的变形破坏是一个缓慢的发展过程;降雨(特别是强降雨)是碎石土滑坡的主要触发因素.(2) 分别对典型浅层和中层松散土质滑坡坡体位移、降雨量进行指数模型和幂函数模型的非线性回归分析和比较,发现浅层和中层松散土质滑坡坡体位移与降雨量相关关系一般服从幂函数分布规律.研究表明,滑坡稳定性系数与滑体饱水面积比的关系服从线性分布,滑坡稳定性系数随滑体的饱水面积比增大而减小.影响碎石土滑坡稳定性主要因素的敏感性分析结果表明,各种因素按敏感度从大到小排列,依次为滑面岩土体内摩擦角、地形坡度、滑体饱水面积比和滑面岩土体的黏聚力.(3) 提出采用不分离接触弹塑性有限元强度折减法分析顺层滑坡的稳定性和计算滑坡稳定性系数的新方法.结合工程实例分析表明,采用该方法分析顺层滑坡的稳定性可以更加逼真地反映滑坡变形、解体和破坏的实际情况. (4) 采用大变形弹塑性有限元极限塑性应变分析法确定碎石土滑坡的滑动面,并根据极限状态下塑性应变值的大小确定滑面不同抗剪强度取值段,提出全面考虑滑面上岩土体抗剪强度不同发挥程度的不平衡推力法,并通过实例分析表明该方法能更加精确地计算碎石土滑坡的稳定性系数和分析滑坡的稳定性,并更加真实地反映滑坡所处的实际状态.(5) 采用三维弹塑性接触有限元强度折减法计算碎石土滑坡的整体稳定性系数和分析滑坡稳定性及其变形解体破坏过程,揭示碎石土滑坡变形解体破坏的机制.结果表明,采用该方法可以考虑滑坡体的空间效应,更好地反映碎石土滑坡所处的实际状态及滑坡的滑动过程.提出利用三维弹塑性接触有限元算法的计算结果计算三维斜坡中任意剖面对应的边坡稳定性系数的方法,并与不平衡推力法和二维接触弹塑性有限元强度折减法计算滑坡稳定性系数的结果进行比较表明,新方法更适合分析碎石土滑坡的稳定性.(6) 结合工程实践,对降雨作用下碎石土滑坡的变形解体破坏过程进行分析,揭示降雨作用下碎石土滑坡变形解体破坏的主要机制和一般的力学机制,同时研究结果表明强降雨和长时间一定强度的连续降雨或强降雨分别是浅层碎石土滑坡和中深层碎石土滑坡发生失稳的主要触发因素.另外,提出采用滑体饱水面积比的等效抗剪强度的二维或三维弹塑性接触有限元算法与不平衡推力法相结合模拟分析降雨对碎石土滑坡稳定性影响的方法.并对碎石土古滑坡复活破坏过程和稳定性进行分析,揭示降雨作用下碎石土古滑坡复活破坏的主要机制和长时间一定强度的连续降雨或强降雨是碎石土古滑坡失稳复活的主要触发因素.同时,研究结果表明采用三维大变形弹塑性接触有限元算法分析碎石土古滑坡的稳定性,可以考虑滑坡体的空间效应,使分析结果更加准确.(7) 根据已有坡体滑动位移与降雨量的相关数据,建立一个强降雨作用下浅层滑坡的尖点突变模型,揭示强降雨作用下浅层滑坡突发失稳的破坏机制和强降雨是浅层滑坡最关键的触发因素和影响浅层滑坡稳定性系数大小的最主要外部因素.同时,根据建立的尖点突变模型,揭示少数浅层滑坡在强降雨过后突发失稳的滞后原因.     

三峡库区泄滩滑坡渗流场与应力场耦合分析

泄滩滑坡坡体从水力学特性来看为3层透水性较强的岩层(坡积物、滑坡堆积物和滑坡影响带)和2层透水性较弱的岩层(滑带和基岩)构成的互层状结构。以此为基础,进行了三峡库区蓄水至175m水平时泄滩滑坡的渗流场与应力场耦合分析,得出滑坡体内水头分布、滑带底面承受的浮托力分布以及各应力分量分布。可以看出,泄滩滑坡水力学特性上的这种互层状结构不利于滑坡体的稳定,耦合作用对渗流场的影响不大,但对应力场的影响较大。     

长江三峡库区黄腊石边坡地下水作用规律与动态稳定性评价

以黄腊石滑坡为例，针对地下水在边坡失稳过程中的关键作用，定量研究地下水渗透力对滑坡稳定性的影响。采用更接近于实际地下水位的渗透力计算方法，计算了黄腊石边坡地下水渗流场在地下水位变化时的水头分布情况；并对渗透力进行了计算，从而定量地分析了地下水对滑坡的作用，发现渗透力的峰值分布在应力集中的前缘段。在此基础上，在剩余推力法中引入渗透力的算法，根据地下水的月平均观测水位，得出考虑渗透力和未考虑渗透力情况下稳定性系数与时间的关系。发现考虑渗透力的情况下黄腊石边坡稳定性系数有随时间逐渐减小的趋势，最大降幅可达0．2020，且出现在地下水位迅速降落之时。这说明地下水位突降时，其引起的渗透压力最大，且渗透力对黄腊石边坡稳定性的降低作用随时间有增大的趋势。根据地下水的作用机理和渗透力分布的计算分析结果，结合该边坡的实际情况对黄腊石边坡的防治提出了相应的建议。     

库水位下降情况下滑坡的稳定性评价

根据包辛涅斯克 (Boussinesq)非稳定流微分方程 ,得到了库水位下降时坡体内浸润线的简化计算公式 ,在此基础上 ,用流网的性质来确定土条边界上的静水压力 ,证明了渗透力与土条中的水重和周边静水压力是一对平衡力 ,并用渗透力代替土条周边水压力的方法得到了滑坡稳定性评价的公式 ,最后通过算例讨论了各因素对坡体稳定性的影响     

斜坡稳定性安全系数的统一解

斜坡是山区、冻土地区,以及黄土地区广泛发育的一类地质形态.斜坡具有滑动深度小、滑动面易于确定、易受降雨和滑动面上水分影响的浅层滑坡特点.一般地,将地下水流线概化成与斜坡互相平行的直线和流线相互平行的水平线.从两类特殊渗流条件下的孔隙水压力入手,应用有效应力原理得出了无限斜坡稳定性安全系数的统一解,并通过工程实例对所得出的统一解进行了验证.文中提出的考虑渗流影响的无限斜坡稳定性分析方法对类似滑坡分析有一定的参考价值,尤其对于复杂渗流条件下的、流场研究程度较高的重要道路工程地段及桥涵附近边坡稳定性分析、坝基抗滑稳定性分析与验算等问题的研究具有实践指导意义.     

多层强透水地基渗流计算的应用研究

针对堤防透水地基范围大、呈多层水平分布、地形复杂的特性，通过越流补给建立各层透水层及地表间联系，结合双层强透水层减压井计算公式及改进井点修正方法，研制出多层水平二维(向)有限元程序。这是一种简化算法，忽略次要的强透水层垂向渗流及弱透水层的水平渗流，强调强透水层中的层间流动及层间越流补给主要特性，用二维方法较好地解决了三维问题。在北江大堤的多项实际工程中应用，解决了工程难题。     

三峡库区猴子石滑坡地下水动力场分析

三峡库区的猴子石滑坡位于奉节县新城核心地段,滑坡体上有奉节县汽车客运中心、综合广场等近20个迁建单位与大量居民住宅楼,保证边坡稳定性有重要的意义。三峡水库蓄水后在猴子石滑坡部位将会形成较大的地下水压力,特别是在库水位骤降情况下,坡体内将产生较大的动水压力,这对边坡稳定非常不利。通过数值模拟不同工况边坡地下水渗流场可知,库水位从175m骤降至145m时,猴子石滑坡所受动水压力为正常蓄水位时的13倍,进行稳定计算时必须考虑动水压力的影响。最后对降低地下水位工程措施实施后的渗流场也进行模拟,为治理工程设计提供科学依据。     

库水位变化下滑坡渗流机制与稳定性分析

 基于非饱和土力学理论建立渗流场–应力场的流–固耦合计算模型,考虑土–水特征曲线与渗透特征,将孔隙水压力分布和非饱和土强度理论应用到极限平衡法中,并与有限元法结合,对库水作用下的三峡库区巫峡段龚家坊堆积层滑坡稳态–瞬态进行渗流、稳定性、应力应变的饱和–非饱和数值计算。采用Geo-studio软件中的Seep模拟库水对滑坡体作用及地下水位变化;并与Slope结合,进行极限平衡与流固耦合的稳定性计算;采用Sigma有限元分析方法进行非饱和非稳定渗流与应力–应变分析。揭示了孔隙水压力差的消散变化以及浸润线滞后库水的时间效应,水分在坡体内运移与土体变形相互影响的空间效应,表明水在坡体中起到了顶托、楔裂、促动的作用,坡顶张拉裂隙积水对稳定不利,前缘稳定,滑坡中后缘起着推移作用,是控制整体稳定的关键,体现了渗流–应力耦合作用下库区抗滑桩作用体系的防治效果。     

强震过程滑带超间隙水压力效应研究:大光包滑坡启动机制

大光包滑坡是汶川地震触发的最大规模滑坡,其滑带地质背景为埋深400 m的饱水层间构造破碎带。为研究强震过程该带间隙水压力(孔隙和裂隙水压力)响应特征,设计夹饱水软弱层地质体单元模型,并开展系列振动台试验,结果表明:振动过程软弱层超间隙水压力显著大于上下硬层,且具有瞬态生成和逐渐累积特性,进一步揭示依赖模型非协调变形的"振动冲压-拉张"和"振动剪切"是瞬态超间隙水压力成因、依赖软弱层非协调变形的动力损伤是超间隙水压力累积成因,从而建立了垂直和水平振动耦合作用下包含间隙水压力系数r_w和间隙水压力作用的有效面积系数h的地震滑坡滑带有效应力模型。对于大光包滑坡,滑带h估测范围为0.7~0.9,当r_w为0.73~1.04时滑带抗剪强度可降为0;振动台试验表明,汶川强震过程大光包滑坡区地震动参数可使r_w达到这一水平。最后,提出大光包滑坡启动的"强震作用-层间错动带控滑-动力非协调变形致损、扩容-超间隙水压力激发-滑坡启动"演化过程机制。     

地下水位线对土坡稳定的影响分析

边坡稳定安全系数受到多方面因素的影响，地下水位线的位置对边坡稳定的影响较大。通过对各种边坡模型的计算分析表明，地下水位变化对边坡稳定性的影响是有一定的规律的，地下水位在距坡脚3/10～4／10坡高范围内变化时对土坡的稳定安全系数影响不大。随着地下水位线的升高，边坡的稳定安全系数线性减小，可能发展为整体滑动破坏。     

地下水对边坡稳定性影响分析

指出水库运营造成的库水位升降是引发库区滑坡的主要因素,提出研究稳定性计算中考虑地下水的思路,举例渗流场类型,通过理论及工程实例分析了水库水位涨落效应,及各种情况下边坡的渗流场类型.