雨水入渗下膨胀土路堑边坡的稳定性数值分析

膨胀土路堑边坡发生滑坡的主要原因是雨水的入渗.通过分析膨胀土路堑边坡的工程特点和破坏机理,考虑雨水的入渗的情况下膨胀力变化的规律,选用合适的本构模型,对膨胀土路堑边坡的各种增湿状态进行仿真模拟,根据不同的降雨条件对膨胀土不同的入渗深度,对膨胀力进行简化,建立简单合理的膨胀力变化模型.分析发现膨胀土路堑边坡稳定性主要受雨水入渗后膨胀土的含水量影响,浸水后膨胀土边坡的安全性明显降低.这也要求在膨胀土路堑边坡的设计过程中,不仅要选用合理的坡率,而且要重点注意路堑边坡的防护和排水措施.     

锚杆框架梁支护膨胀土路堑高边坡稳定性分析

以江西万载至宜春高速公路某膨胀土路堑3级高边坡为研究对象,利用有限差分方法对锚杆框架梁支护结构与坡体共同作用下的边坡稳定性进行了三维数值计算,分析了不同坡级锚杆参数对路堑高边坡变形和安全系数的影响规律。结果表明,边坡安全系数并不是随锚杆长度的增加而持续增加,而是存在一峰值,锚杆布设角度对边坡安全系数影响较小,而对边坡变形有显著影响,不同坡率的各级边坡存在最优锚固角。     

冻融作用下初始含水率对膨胀土边坡稳定性的影响研究

随着全球气候变暖,季节性冻土区面积不断增大,边坡在冻融循环作用下,极易发生失稳破坏;由于膨胀土是一种特殊性的土,膨胀土边坡更易失稳.通过建立不同初始含水率的膨胀土边坡模型,对多次冻融循环下坡体温度、含水率、土压力以及位移进行实时监测,研究了冻融循环下,不同初始含水率膨胀土边坡坡体各指标的变化规律,进而探究初始含水率对膨...     

膨胀土微结构对膨胀行为的影响

评估膨胀土的膨胀行为对于膨胀土地区的结构设计十分重要。因降雨入渗,膨胀土在垂直方向和水平方向均产生膨胀变形,当膨胀变形受抑制时将产生膨胀压力,影响其周围结构的稳定性。为揭示膨胀土在增湿膨胀过程中出现各向异性的原因,从微观角度出发,通过电镜扫描(SEM)对百色中膨胀土和枝江弱膨胀土的微观结构进行观察,并通过图像处理技术统计分析膨胀土内黏土矿物颗粒的层状排列。通过研发的二维膨胀仪和改进的试件制备方法,从宏观角度测得了侧限条件下的两向膨胀规律。研究结果表明,膨胀土的微观结构呈片状且面-面相叠;当膨胀土处于天然松散状态时,其内部的黏土矿物颗粒随机定向排列且集聚;压实后,因受各向不均等应力作用,黏土矿物颗粒开始趋向于水平层状排列;干密度越大,土样越密实,其水平层状排列越显著。侧限条件下,两向的膨胀规律表现出显著的差异,干密度越大,膨胀性越强,这种差异就越明显。然而,对黏土矿物颗粒来说,其膨胀的方向垂直于其长轴,高度的水平定向是造成膨胀土在宏观上表现出膨胀各向异性的原因,这种两向的膨胀差异受到干密度和膨胀性的影响,难以做出预测,建议在工程实践中实测两向的膨胀规律。     

寒区路堑人工土质边坡滑塌原因与稳定技术研究

通过对寒区路堑人工土质边坡滑塌现象的调查研究。分析了人工路堑边坡滑塌的主要原因及影响因素,在此基础上构建寒区路堑人工边坡稳定性的力学模型．通过对春融期处于饱和状态的边坡土体稳定性进行验算,提出宜排水固坡不宜削坡稳定的寒区路堑人工土质路堑边坡稳定措施。即采用土工材料下层排水,利用网状土工格室上层固土并种植喜水根深的马莲草的综合边坡稳定技术．取得较为理想的防治效果。     

考虑次生裂隙结构面发育条件下的膨胀土边坡稳定分析

次生裂隙结构面发育是导致膨胀土边坡失稳的主要原因之一,一旦其发育并在坡体吸水膨胀的作用下将普遍导致边坡沿结构面的滑坍破坏。以＂南友＂高速公路宁明段膨胀土路堑边坡稳定分析为实例,重点考虑裂隙结构面的强度因素,采用ANSYS软件的热-力耦合计算功能模拟边坡的降雨入渗以及产生的膨胀力并采用有限元强度折减法对不同条件下边坡的安全系数进行大量计算,发现了一定的规律。次生裂隙面发育后的边坡安全系数较低,有效处治是必要的。     

抛填饱和粉质黏土夹淤泥质土围堰稳定性分析

江西信江双港航运枢纽采用导流明渠开挖的饱和粉质黏土夹淤泥质土进行围堰填筑,施工过程中,水下围堰由明渠浚挖土直接采用挖泥船进行水上抛填,饱和粉质黏土受浚挖和抛填双重扰动,强度低且堰体内分布极不均匀,不仅围堰难于成型,且运行期内易发生堰坡失稳。为了评估这类围堰堰坡的稳定性、探究水位涨落条件下抛填饱和粉质黏土围堰边坡的变形破坏模式,采用有限元软件PLAXIS对信江双港航运枢纽上下游围堰开展不同水位及不同水位升降速率条件下的稳定性计算分析;针对抛填形成的围堰土体强度变化范围大、受环境影响明显的特性,开展堰坡稳定性的敏感性分析,同时,基于安全系数接近于1.0时的坡体最大侧向变形随时间的变化曲线,提出堰体稳定自动监控的预警和报警值。结果表明：采用坡度为1：4~1：5的平缓围堰边坡,通过设置反压平台,围堰在正常水位涨落条件下处于稳定状态;抛填土的强度降低会诱发滑动体从背水面坡脚贯通到堰顶;由于抛填饱和粉质黏土围堰的强度低和不均质性,为确保围堰稳定,须进行侧向变形、渗压及降雨量监测实时监控预警;抛填饱和粉质黏土围堰侧向变形报警值和预警值宜取1.5~2.0、1.1~1.5 mm/d。     

含水量对砂性土边坡稳定性的影响试验研究

为研究含水量对砂性土边坡稳定性的影响,以降雨强度、坡体密度和初始含水量为主要影响因素,设计了一组正交试验,统计了边坡破坏时坡体的含水量,给出了砂性土边坡失稳含水量的临界值,为了便于分析,选取100min时的坡体含水量作为因变量,对影响边坡稳定性的因素进行了正交敏感性分析。研究结果表明:针对45°砂性土边坡,含水率大于45%时,易发生滑坡灾害;砂性土边坡100min时的含水量与降雨强度成正比,与坡体土密度成反比,并随着初始含水量的增大而出现先减小后增加的趋势,就含水量而言,砂性土边坡稳定性最不利的因素组合为强降雨、低密度和高初始含水量。     

土工格栅柔性支护在处治膨胀土路堑滑坡中的应用

膨胀土路堑滑坡是公路建设中最为严重且难以处治的工程病害,目前缺乏既经济合理又安全可靠的处治技术手段.通过分析宁明膨胀土路堑边坡土体的工程特点以及滑坡规律,提出了柔性支护综合处治措施.介绍了土工格栅柔性支护的处治措施的原理、设计方案以及施工方法,采用有限元方法对柔性支护体和刚性挡墙的支挡变形进行了对比计算.该措施对边坡既能起到“保湿防渗”封闭处治作用,又具有良好的支挡效果.     

路堤边坡膨胀土强度非线性应力阈值与浅层稳定性

为探究膨胀土边坡浅层土体低应力下强度非线性特征及失稳模式对稳定性的影响,针对重塑膨胀土饱和慢剪试验中低应力区段强度非线性变化规律,采用统计原理的Chauvenet准则,确定了低应力下强度非线性与常规应力下线性变化的应力阈值,明确了雨水入渗导致膨胀土边坡浅层溜坍土体的强度处于低应力非线性区段;基于"顺坡曲面"失稳破坏模式,建立了膨胀土路堤边坡浅层稳定分析方法,可以反映雨水渗流作用及低应力下膨胀土强度非线性特征.研究结果表明:处于低应力下的膨胀土路堤边坡浅层饱和土体具有小黏聚力、大内摩擦角的力学特性是强降雨诱发溜坍破坏的强度条件;采用低应力下强度非线性幂函数模型的"顺坡曲面"组合失稳模式,能更准确描述膨胀土边坡的浅层稳定性,所得安全系数明显低于常规应力下库伦线性模型的圆弧滑面破坏模式.     

基于极限平衡理论的膨胀土堑坡局部稳定性分析

基于极限平衡理论,针对南友路膨胀土堑坡破坏的实际情况,对堑坡的滑面形态及强度参数进行合理假定,对膨胀土堑坡局部浅层稳定性进行了分析,并考虑了坡腰裂隙及深度的影响.分析表明,堑坡浅层破坏主要是由于坡腰以下部分的土体先发生失稳,导致上部土体失去支撑而发生牵引式破坏,同时得知在2 m左右的堑坡表层最容易引起局部失稳.     

土壤生态改性膨胀土边坡研究

膨胀土的特殊物理性质是导致膨胀土地区路堑边坡破坏的主要原因，边坡坍塌和滑坡，不仅影响高速公路景观，同时还可能危及到正常的行车和安全。本文通过对膨胀土试验和对比分析，探讨了使用土壤生态改性剂对膨胀土路堑边坡治理的效果，并对土壤生态改性膨胀土施工及质量控制方法进行了总结，对高速公路膨胀土边坡防护有重要的借鉴和指导意义。     

西汉高速公路膨胀土堑坡浅层稳定性研究

针对西汉高速公路膨胀土地区路堑边坡浅层破坏的工程特性,提出了浆砌片石骨架+土工格室的稳定技术,详细分析了其稳定机理,给出了其设计参数和施工工艺。并对其稳定效果进行了数值分析,结果表明:浆砌片石骨架+土工格室种植土的稳定措施对坡面的应力分布的改善,表现为坡面剪应力的减小且分布更趋均匀,以及在坡脚部位剪应力集中程度的减弱;采用该稳定措施后,坡脚部位剪切方向总应变值、塑性应变区及极限塑性应变值均明显减小。最后,通过工程实例表明:浆砌片石骨架+土工格室种植土的技术不仅稳定效果要优于浆砌片石护坡的圬工工程方案,且可节约经费约8%,在保护生态环境、改善公路景观功能与旅行环境方面具有不可估量的社会综合效益。     

益阳地区红粘土边坡的失稳机理探讨

以益阳地区红粘土为研究对象,对其主要成分进行分析的基础上,探讨了红粘土对边坡稳定性影响的发生机理、失稳特征．同时结合具体例子对红粘土边坡的稳定性进行了计算研究,提出了治理红粘土边坡的基本思路,可为类似工程的红粘土边坡设计与施工提供参考．     

降雨循环条件下高切坡稳定性演化过程及预测方法

为进一步揭示降雨循环条件下基岩型台阶状高切坡的降雨入渗及稳定性演化过程,以乐西高速马边至昭觉段某粉质黏土覆盖层基岩型台阶状高切坡为研究对象,通过室内干湿循环试验建立土体抗剪强度参数劣化数学模型;利用Geo-studio数值模拟软件研究多工况降雨循环下高切坡降雨入渗过程,揭示不同降雨循环工况下及雨后高切坡内部渗流场及稳定性变化规律,建立降雨型高切坡稳定系数逐年劣化方程;结合室内试验及数值模拟结果,建立该类高切坡稳定系数预测方法。研究结果表明：降雨入渗过程中高切坡潜在滑移面形状及位置并不发生明显变化,且表现为高切坡深处圆弧面及基岩积水面的组合型滑面;相同降雨时间内,高切坡降雨入渗深度及稳定性劣化幅度与降雨强度成正相关;单次降雨循环周期内,高切坡稳定性劣化幅度与降雨循环次数成负相关;高切坡降雨入渗深度或入渗总量越大,雨后高切坡稳定系数回升越小;高切坡稳定系数劣化系数采用土体抗剪强度参数劣化系数平均值较为安全合理,所建降雨型高切坡稳定系数预测方法具有较高的精度。     

基于摩尔库仑准则的膨胀土弹塑性本构模型及其数值实现

膨胀土的应力应变关系与含水量的变化有关,通过室内试验对膨胀土的变形、强度以及膨胀参数与含水量之间的关系进行研究,以湿度应力场理论为基础,提出了一个具有工程实用价值的基于摩尔库仑准则的膨胀土弹塑性本构模型。依据FLAC3D数值模拟软件所提供的二次开发程序,给出了该膨胀土弹塑性本构模型二次开发程序过程的基本原理以及模型的程序框图。结合渗流软件计算的湿度场分布,进行膨胀土基坑边坡实例验算,验证了该本构模型的正确性。     

考虑降雨入渗影响的边坡稳定分析方法探讨

分析了残积土、膨胀土等边坡在降雨入渗情况下土体抗剪强度降低的主要原因 ,探讨了现有的考虑雨水入渗影响的边坡稳定分析方法 .运用非饱和土强度理论 ,提出非饱和土等效凝聚力新概念 ,从而可方便地使用常用的Bishop法等极限平衡法进行考虑雨水入渗影响的边坡稳定分析计算     

石灰改良膨胀土无侧限抗压强度试验

结合广西南友公路膨胀土路堤试验段,开展石灰改良膨胀土无侧限抗压强度试验。结果表明：素膨胀土试件浸水后全部崩解,该区膨胀土的水稳性很差;部分养生7 d和14 d的石灰改良土试件也在浸水时崩解,主要是由于龄期较短,改良土中产生的CaCO3较少导致联结作用较弱,改良土无侧限抗压强度采用养生28 d龄期的强度值较合适;掺灰率和养护龄期对改良土无侧限抗压强度的影响较大,且石灰改良土存在最优掺灰率,无侧限抗压强度与龄期在养护初期表现为线性增大关系。