降雨作用下路堤边坡的冲刷–渗透耦合分析

 为揭示降雨作用下雨水冲刷–渗透过程对非饱和碎石土路堤边坡的作用机制,通过现场资料调查分析,基于坡面冲刷剪切理论推导坡面冲刷深度概化公式,并通过物理模型试验验证该理论推导结果的合理性和适用性,反映坡面上各点的冲刷深度与冲刷时间及所处位置密切相关。模型试验现象真实再现了路堤边坡冲刷–渗透破坏的物理本质,结合试验结果,分析明确了降雨作用下碎石土路堤边坡侵蚀破坏的力学机制。研究结果表明,一定持续时间的强降雨是碎石土路堤边坡失稳的主要诱发因素;雨水冲刷和渗透过程是相互影响且相互促进的,采用物理模型试验方法更好地揭示路堤边坡在冲刷–渗透耦合作用下侵蚀破坏发展过程,可以为类似路堤边坡的稳定性评价及采取工程防治措施提供参考。     

粉土负压排水规律试验研究

为了验证负压排水方法在粉土中的排水有效性,设计了室内圆筒物理模型试验。试验过程中监测负压值和排水量,并通过排水量计算平均排水速率。通过采用不同内径的排水管并多次改变排水路径,对粉土的负压排水规律进行了研究。试验结果表明：(1)在一定条件下,负压排水法可以实现粉土的高效排水,但与砂土不同的是,由于粉土渗透系数较小,排水过程中,负压达到稳定所需时间明显变长;(2)排水管内径影响着负压排水效果,当管径较大时,如6.5mm内径,因入渗水量不足以形成满管流诱发虹吸效应,难以产生稳定负压,导致其排水速率反而低于能够产生稳定负压的4 mm内径排水管,说明负压排水能显著提高排水速率;(3)排水路径对排水速率有一定影响,通过增加排水高差,增大排水管倾角,适当减小扬程,均可有效提高排水速率。     

完整井定降深抽水非稳定流水位流量近似解

为分析无限承压含水层单完整井定降深抽水引起的非稳定井流问题,针对轴对称完整井非稳定流微分方程,将井径的影响考虑在模型的边界条件中,采用Boltzmann变换,推求得到在无限承压含水层中单完整井定降深抽水情况下,水位和流量的近似解。将近似解与已有的解析解进行对比,发现近似解与已有的解析解相对误差在15%以内,而且所得到的近似解在计算中更简便,更适合应用于工程实际。实际案例应用表明,所得到的水位和流量的近似解与实测数据拟合程度较高,验证了所推求近似解的适用性。     

抗滑桩桩后土拱效应的作用机理及发育规律

为揭示抗滑桩桩后土拱效应的作用机理和发育规律,采用平面应变有限元分析模型,对桩周土应力、变形等变化规律进行研究,解释土拱作用的力学机理。根据荷载-位移曲线特征,将土拱发育分为3个阶段,对不同阶段土体中的变形、应力及塑性区开展情况进行分析,研究土拱的发育规律。结果表明:土拱的形成、发展及破坏与桩后荷载p及桩土间相对位移δ大小有关。在p、δ较小时,土体发生弹性变形,土拱处于孕育形成阶段;随着p、δ增大,桩周土体局部产生塑性应变,土拱效应进一步发展并逐渐发挥作用;当p接近极限值时,土体中塑性区范围扩大,δ急剧增长,至塑性区贯通后,土拱破坏,支挡作用失效,土体发生挤出性破坏。     

高含水率碱渣的强度特性试验研究

目前碱渣大量的用于填筑工程,碱渣的强度特性是分析碱渣地基沉降变形的关键。以不同条件的碱渣三轴试验为基础,研究了碱渣的强度变形特性,并且分析了碱渣强度产生的机理。结果表明:碱渣的强度随着含水率、干密度及龄期的变化而变化,碱渣抗剪强度的最大值不在最优含水率处,这与一般土不同。碱渣强度最大时,黏聚力起主要作用。     

基于测斜数据的抗滑桩工作状态评价

 在抗滑桩上设置测斜管,对抗滑桩的侧向位移进行监测,然后用测斜数据来反演分析抗滑桩的内力,再与抗滑桩的设计内力相比较,就可以知道抗滑桩的工作状态。抗滑桩的工作状态可分为安全、临界安全、非安全3种状态,安全状态下抗滑桩尚有一定的安全余度;临界安全状态下抗滑桩完全发挥了作用,处于最经济的设计安全余度,需要加强监测,密切关注下一步发展;非安全状态下抗滑桩达不到设计的安全要求,可能出现抗滑桩的破坏,必须加强监测,必要时实施新的加固措施。对工程实际中的抗滑桩进行监测,由测斜数据反演分析可知,抗滑桩处于安全工作状态。     

抗滑桩变形监测及位移确定研究

针对抗滑桩深部变形监测中存在的问题,提出应用布里渊光时域反射计(BOTDR)技术监测抗滑桩深部变形及根据监测数据确定抗滑桩的位移。通过分析抗滑桩位移与其他物理量之间的关系,结合BOTDR监测抗滑桩应变特征,建立抗滑桩位移与应变之间的二次积分函数关系,并在假设基础上,给出边界条件和解析过程。通过对浙江省诸永高速公路红岩村I号滑坡抗滑桩BOTDR监测的实施及监测结果的计算,并与抗滑桩测斜监测结果对比,对基于BOTDR的抗滑桩位移确定计算模型进行了验证。研究结果表明：通过BOTDR技术监测抗滑桩的深部变形是可行的,抗滑桩的位移确定计算模型一定程度上能够满足工程需要,并且将光纤沿抗滑桩竖向受力钢筋布置,由其监测结果对位移进行计算较为准确。最后,对基于BOTDR技术确定抗滑桩位移的光纤铺设位置选取给出建议。本研究对推动BOTDR监测技术在抗滑桩以及相关桩基工程监测中的应用及数据使用方面具有参考和借鉴价值。     

降低滑坡地下水位的充气截排水法最佳充气压力研究

 充气截排水技术拟在潜在滑坡后缘或长边坡坡体上进行充气,在后缘来水路径上形成非饱和区,截断后缘汇水或减少后缘水流向坡体内的入渗,从而降低坡体内的地下水位,提高边坡的稳定性。为了探讨充气气压对充气截排水效果的影响,通过二维数值模型对不同气压下坡体水位变化进行分析,并通过物理模型试验对数值模拟结果进行验证,得出如下结论：在坡体中充气能显著降低坡体地下水位,截流减渗效果明显;对于特定坡体,存在与之对应的截排水起始充气压力和最佳充气压力;只有当充气压力大于截排水起始充气压力时,充气截排水才有效果,坡体前缘水位才会下降;当充气压力介于起始充气压力和最佳充气压力之间时,随着气压的增大,坡体前缘水位不断降低,充气截排水效果随气压增大而增大;当充气压力大于最佳充气压力时,充气截排水效果随气压增大而减小。     

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。     

预应力锚固作用下破碎岩质边坡表层压缩效应

为研究预应力锚固作用下破碎岩质边坡的压缩效应及其对加固工程的影响，对金丽温高速公路某边坡锚固工程进行了现场监测和数值模拟研究. 研究了不同的预应力锚固结构作用下，在不同弹性模量的破碎岩质边坡中产生的压缩变形和附加应力变化规律. 讨论了预应力锚索间距和框格梁梁高对坡体表面压缩效应的影响. 结果表明，考虑到坡体岩体变形模量小，破碎岩质边坡锚固工程宜采用500～750 kN的小吨位预应力锚索. 应尽量采用带框格梁的锚固结构形式, 锚索间距可取4～6 m. 框格梁梁高取锚索间距的1/10左右是最为经济安全.