管网渗流系统对含碎石粘性土边坡的稳定作用

坡脚开挖或坡面堆载时,含碎石粘性土边坡经常发生滑坡。此类滑坡的发生机理不仅与边坡力学条件的改变有关,还与水文地质条件的改变有关。在含碎石粘性土边坡中常常发育有地下水管网渗流系统,它对控制坡体地下水位上升有重要的作用,是保持边坡稳定的重要因素。当坡脚开挖或坡面堆载引起坡体局部破坏时,原有的地下水管网渗流系统可能遭到破坏,从而导致坡体地下水位明显上升而产生滑坡。通过滑坡地质调查和稳定性计算分析,揭示了管网渗流系统的发育特点及其对边坡稳定性的影响,并通过物理模型试验再现了地下水管网渗流系统的形成过程及其对边坡渗透性的作用。     

含碎石粘性土边坡渗流系统的物理模拟试验

在含碎石粘性土边坡中常常发育地下水管道排泄系统,为了掌握它的形成规律和特征,进行了管道排泄系统的物理模拟试验。结果表明,在管道排泄系统的形成过程中,土体渗透性有一个先减小、后增大,最后趋于稳定的过程;土体深度越大形成管道排泄系统所需的时间越长;若土体中粘粒含量高,则形成管道排泄系统所需的时间长,土体的渗透性也相对较低,反之则所需的时间短且渗透性高;当碎砾石含量和粒径较大时有利于管道排泄系统的形成;管道排泄系统的存在使边坡具有良好的渗透性,能有效减小坡体中的渗透力和潜在滑面的孔隙水压力;当管道排泄系统遭到破坏时,边坡的地下水位将明显提高,从而使边坡的稳定性降低。因此,管道排泄系统的存在对保持含碎石粘性土边坡的稳定是十分重要的。     

裂缝-孔隙介质油、水两相微观渗流物理模拟

为了研究油、水在孔隙-裂缝介质中的渗流微观机理，利用微观岩石薄片模型，研究了不同裂缝分布情况下，孔隙-裂缝介质中水驱替油的微观过程，分析了裂缝形态、孔隙结构等因素对油、水渗流的影响，得出了有益的结论。对于认识非混溶两相流体在孔隙-裂缝介质中渗流规律和油气田开发具有重要意义。     

边坡稳定分析中关于不平衡推力法的讨论

不平衡推力法在我国工业与民用建筑及铁道部门广为应用,当边坡滑面为圆弧时,不平衡推力法的精度与严格条分法相当。然而,由于不平衡推力法假设条间合力的方向与相邻土条底面平行,从而导致在某些工况下(非圆弧滑面),安全系数的误差大到百分之几十甚至更大,这显然会给工程带来安全隐患。鉴于上述原因,以非圆弧滑面为研究对象,较为全面地分析了不平衡推力法在各种工况下(共200多个算例)可能引起的误差,得出误差最小的几种工况,并建议对于非圆弧滑面最好不要单独使用不平衡推力法,而应采取多种方法进行综合分析。     

边坡与滑坡抗滑支护结构岩土荷载既不是主动土压力也不是剩余下滑力

当前,在我国工程界,边坡抗滑支护结构岩土荷载取土压力理论中的主动土压力,有时也取它与传递系数法中剩余下滑力的较大值;滑坡抗滑支护结构岩土荷载计算取剩余下滑力,有时也取它与主动土压力的较大值。该文对这种岩土荷载取值方法存在的问题进行了分析,提出了按稳定性计算公式反算法,该方法能弥补现行岩土荷载取值方法的不足。     

降雨条件下的基坑边坡渗流场模拟

在对多孔介质中的饱和-非饱和渗流数学模型简要分析的基础上,对影响渗流有限元计算分析结果的一些参数选取方法进行讨论,如非饱和土的水土特征曲线、水力传导系数及毛细水头等。利用相关程序对降雨条件下的基坑边坡内部渗流场进行模拟,分析地下水位线、坡体饱和度、压力水头及坡体内不同位置处的渗流速度随降雨时间的变化规律。模拟结果与实际情况比较吻合,可为基坑边坡稳定性的分析提供参考依据。     

不平衡推力法的弹塑性有限元改进

结合杭金衢高速公路K111碎石土滑坡工程实例,研究如何使极限平衡法与有限元法有机结合应用于边坡稳定性计算和分析中,以及碎石土边坡稳定性系数与滑动面抗剪强度发挥程度的关系。研究结果表明,可以采用弹塑性有限元边坡稳定性极限分析法,得到边坡接近破坏状态时滑坡体的塑性变形破坏区,然后据此确定边坡的滑动面;通过野外工程地质勘探揭示,该法确定的潜在滑动面与实际滑动面基本相符;可根据极限状态下塑性应变值的大小确定滑面带上不同抗剪强度取值段,采用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计算碎石土边坡的稳定性系数;采用该方法进行碎石土边坡稳定性分析能更加真实地反映边坡所处的实际状态。     

粘土岩饱和–非饱和渗流应力耦合模型及数值模拟研究

岩体中饱和–非饱和渗流、应力耦合行为对工程岩体的强度和稳定性有十分重要的影响。基于粘土岩实验室非饱和渗流试验的结果,将考虑塑性应变硬化的非饱和渗流、应力耦合模型、Hoek-Brown非饱和渗流、应力耦合模型应用于模拟某粘土岩竖井,研究其在开挖、通风、衬砌支护及长期运营期围岩内渗流从初始饱和→非饱和→近饱和的过程,以及竖井的非饱和流动区域大小对水力学参数(Biot固结系数、饱和度与毛细孔隙压力、水相的相对渗透系数与饱和度)的敏感性。结果表明:水力学参数对非饱和渗流的影响区域非常显著,尤其是水相的相对渗透系数与饱和度的关系。力学模型的差异对非饱和区的影响几乎可以忽略不计。     

土石坝的渗流特性分析及仿真模拟研究

土石坝渗流问题是当前造成我国部分地区土石坝危害的主要原因之一,因此我们要对土石坝的渗流特性进行分析,并通过试验对土石坝进行仿真模型分析,以确保土石坝安全可靠的运行。     

边坡预应力锚索加固的数值模拟方法研究

预应力锚索是治理高边坡稳定性的极为有效的方法。然而在边坡稳定性有限元分析中,往往会发现预应力锚索加固效果并不如实际情况下有效。造成这一现象是由于现有的预应力锚索的模拟方法没有很好地反映出锚索的工作机制,预应力锚索对于岩体不仅有应力贡献还具有刚度贡献,而且两者的发挥时机是不同的。通过评述现有各种预应力锚固模拟方法,分析对比了各方法的优缺点,介绍了在近年几十个边坡工程咨询工作中逐步完善起来的预应力锚固模拟的一系列改进措施,并提出了一套能够对锚索张拉、锁定、回灌等工序进行全过程仿真的新型锚索单元及其相应模拟新方法。最后结合锦屏一级水电站左岸坝肩边坡实例,给出了原有方法与改进方法之间对比例证。     

三峡库区赵树岭滑坡稳定性物理模拟试验研究

采用3个小比例尺二维物理模型试验,对三峡库区赵树岭滑坡在库区蓄水、水位波动、地面荷载和可能的地震荷载作用下的整体稳定性及其可能的变形、破坏机理进行了研究。采用百分表、网格线和数码相机,对模型的变形和位移进行监测和记录。采用高容重和低容重模型材料,分别模拟地下水位以上和地下水位以下滑坡岩体;根据渗透理论和相似理论,解算水位骤降时模型条件下的动水压力合力矢量,采用施加集中力的方法模拟动水压力;地表建筑荷载采用重晶石–石膏块体模拟;地震荷载采用使模型倾斜的方法模拟。试验结果表明:未来三峡水库运营期间,不论库水位处于175m或145m,还是从175m骤降至145m,建有7层建筑物的该滑坡均整体稳定;而当地震震级大于某级时,该滑坡发生整体失稳,并且库水位从175m骤降至145m时,稳定性最差,其次是145m情况下,175m库水位时稳定性最好;如果发生整体滑坡事件,其滑坡机理为牵引式。     

杆状支护系统的耦合模型及应用

锚杆/锚索等杆状支护系统在土木工程界的应用很广。但到目前为止，杆状支护物与被支护体之间的耦合机理却尚未十分清晰，有关支护效果的可靠合理的评价方法也并未成熟。基于Shear-Lag理论，提出一种改良的计算分析方法来描述杆状支护材料、交界面和被支护体之间的耦合作用机理。分析锚杆拉拔试验中由耦合到破坏的整个过程，提出一个计算交界面其实粘结强度的新方法。普通拉拔试验中，交界面的平均剪切强度低于其真实强度。二者的差别受支护杆的锚固长度和试件材料的物理力学性质的影响。若忽略试件材料的变形模量，可能导致试验的计算值与其实强度之间出现很大的偏差。分析不同变形模量试件体的拉拔试验过程，对于软岩支护中金属体的室内拉拔试验，建议试件材料的变形模量和相应的锚固长度。圆形隧道周边锚杆的受力状态分析表明，锚杆受力后存在拉拔区、中性点和锚固区。中性点的位置不但和隧道的几何尺寸有关，还与岩石的物理力学性质有关．计算结果和实测结果进行了对比，二者较为接近。     

浅析岩石夹层对爆破效果的影响

在土岩爆破中，夹层的存在对爆破质量和爆破效果有着较大的影响。炸药爆炸产生的应力波在不同介质界面中传播会发生变化，这是影响爆破效果的原因之一。通过理论分析和工程实例，介绍了对不同夹层所采取的相应措施达到改善爆破质量与爆破效果的目的。     

微型桩体系加固顺层岩质边坡的内力计算模式

根据微型桩的结构布置形式，将加固顺层岩质边坡的微型桩体系分为3种类型，即独立微型桩体系、平面桁架微型桩体系和空间桁架微型桩体系。将微型桩体系和桩间岩土体视为桩-岩土体的复合型结构，提出了桩-岩土体-桩的相互作用模式和作刚力计算分析模型，该模型考虑桩-岩土体-桩的相互作用，可较好模拟滑坡推力在各排桩之间的传递机制。最后，应用有限元理论建立计算微型桩体系内力和变形的力学模型，并将该模型应用于渝怀铁路顺层岩质边坡加固计算中，取得了良好的效果。     

滑坡治理中抗滑桩设计推力计算探讨

滑坡推力是滑坡治理设计的重要依据。通过建立剩余推力法计算滑坡推力的力学模型,给出了在不同荷载作用下的滑坡剩余推力表达式;同时,深入探讨了抗滑桩设计推力的计算方法,该方法可用于指导抗滑桩的设计及应用。     

盾构掘进对隧道周围土层扰动的理论与实测分析

在城市环境中，如何控制地层移动以保证隧道周围临近建筑物以及地下市政设施等的安全，是设计以及施工中必须考虑的主要问题。通过对盾构施工对地层扰动的一般性状的分析认为，地层的移动在盾构隧道周围呈现区域性的不同特征，而且随工作面压力的不同，各扰动区域间的分界面发生变化。另外。由于已有地下污水管道自身具有一定的刚度，它的存在对盾构掘进引发的地层移动产生一种遮拦作用而使地层移动特征发生变化。以上海地铁二号线工程为工程背景，通过在地下污水管道周围的地层中测定地层的超孔隙水压力和土层的移动(包括地层的分层沉降以及地层在两个方向的水平位移)。研究了盾构法隧道穿越地下污水管道时盾构推进与地层移动的相关性。研究表明，在盾构掘进接近、穿越以及远离测孔区3个施工阶段，隧道周围不同区域的土层呈现出各自不同的移动特征。     

地表水入渗环境下边坡稳定性的模型试验研究

自然界中，边坡的失稳(可导致滑坡)与地表水入渗补给条件下的地下水参与有关。通过理论和实践研究，地下水对边坡的作用可以概括为5个方面：(1)岩土体及结构面的软化；(2)静水压力；(3)动水压力；(4)岩土体含水量和容重的增加：(5)水．岩物理化学作用。为了解上述作用，鉴于模型试验是解决复杂工程问题的有效手段，开展了边坡稳定性模型试验研究。试验中，模拟了一含软弱夹层的均质边坡模型。通过应用相似条件，得到了均质边坡稳定性与地表水入渗量历时关系曲线。在试验过程中，主要考虑了4类模型：(1)后缘裂隙充水模型：(2)前缘洪水涨退模型：(3)坡面降水模型；(4)各种补给并存模型。最后，得到了可用于边坡失稳控制的两点成果：(1)累积入渗水量与边坡变形量的关系；(2)边坡危险入渗水量。     

边坡开挖影响范围和潜在滑面的研究

边坡开挖影响范围和潜在滑面的确定是工程界一直关注的重要课题。边坡开挖实际上是坡体内应力调整和位移变化的过程,因此,分析边坡开挖导致的应力和位移的变化规律就可确定其影响区范围与潜在滑面的位置。利用楔体理论分析了开挖边坡坡体内的应力与变形规律,提出了由此确定开挖影响范围和潜在滑面的方法,并且作了具体工程实例的分析。