库水位骤降与桩基作用对高填方岸坡稳定性影响研究∗

针对库水位骤降可能导致高填方岸坡滑坡，从分析岸坡出现滑坡的因素出发，阐释了库水位骤降作用下岸坡土体抗剪强度降低及岸坡下滑推力增大的原因，同时考虑嵌入高填方岸坡的高桩码头桩基结构?岸坡土体相互作用下岸坡稳定性的变化。本文以三峡库区某高填方岸坡高桩码头为例，通过不平衡推力法，求得三种工况下高填方岸坡的稳定系数和剩余下滑推力；并借助ABAQUS有限元软件，在本文工况三的基础上，采用强度折减法分析桩基作用下岸坡稳定性的变化。结果显示：库水位从175 m骤降到145 m，岸坡稳定系数从1.32减小至1.25，且坡脚至填方平台以下约5 m的区域出现较大塑性变形；而在桩基作用下岸坡的稳定系数从1.25增加至2.0，增加了60.0%，桩基间仅小范围出现较小塑性变形。因此，码头桩基对高填方岸坡起着较明显的加固作用。     

典型岩质顺层岸坡在库水位上升过程中的稳定系数变化特征

水库蓄水运行后,其岸坡水文地质条件较蓄水前发生较大的变化,对岸坡的稳定性造成不利影响,甚至可能引起岸坡失稳。在水库蓄水运行过程发生失稳的岩质滑坡中,岩质顺层岸坡的失稳破坏最为典型,例如意大利瓦依昂水库滑坡、我国湖南柘溪水库的塘岩光滑坡和三峡水库的千将坪滑坡。为了深入研究库水淹没深度对岩质顺层岸坡稳定性的影响,选取典型易滑岩质顺层岸坡为研究对象,建立岩质顺层岸坡概化模型,采用数学和力学理论推导方法,建立概化的岩质顺层岸坡稳定系数与库水淹没岸坡深度之间的数理关系。以千将坪岸坡为例,计算分析了该岸坡的稳定系数在库水位上升过程中的变化。结果表明,该岸坡稳定性系数随着库水淹没岸坡深度的增加而逐渐降低。该研究成果可为其他类似的岩质顺层岸坡在库水位上升过程中的稳定性评价提供参考。     

不同温度条件下高分子固化剂改良砂土的强度特性∗

近年来城市热岛效应越加明显,温度变化对土体性质的影响程度备受关注。通过一系列无侧限抗压强度试验,对高分子固化剂改良砂土在不同温度条件下的抗压强度特性进行了研究,并结合微观扫描电镜对改良砂土的微观结构和改良机理进行了研究。结果表明：在相同温度条件下,高分子固化剂改良砂土的强度和弹性模量随高分子固化剂含量的增加而增大;随着温度的升高,高分子固化剂改良砂土的强度和弹性模量一直保持增强趋势,且当温度达到 35℃后,加入 3% 和 4% 含量的高分子固化剂改良砂土的强度增幅变缓;高分子固化剂溶液均匀分散在砂土中,随着水分挥发,在砂粒之间形成了空间网状固化膜,使得分散的土体连接成为一体,从而提高砂土强度;且随着温度的增加,形成的固化膜强度增强,使得改良砂土强度进一步增加。高分子固化剂在高温条件下对砂土依然具有较好的加固效果,可为高温地区防风固沙加固提供新途径。     

高分子固化剂改良砂土的渗透特性试验研究∗

对高分子固化剂改良后的砂土进行常水头渗透试验和变水头渗透试验,研究高分子固化剂浓度、养护时间以及砂土干密度对砂土渗透特性的影响,并结合试验结果与扫描电镜深入分析了高分子固化剂改良砂土的机理。研究结果表明:固化剂浓度、养护时间和砂土干密度对改良后砂土的渗透特性有显著影响。随固化剂浓度、养护时间和干密度增加,砂土的出水时间变长,渗透系数快速降低,相对渗透阻力系数急速变大;固化剂浓度和养护时间对改良砂土渗透特性影响最为显著的范围分别为1%～5%和养护3～12 h;高分子固化剂在砂粒之间形成高分子膜包裹、连接砂粒,填充砂土空隙,减小砂土空隙,进而降低砂土渗透特性。     

生态土壤稳定剂对土质边坡稳定性影响的数值分析

生态护坡技术是一种日益被重视的护坡方法。生态土壤稳定剂是一种既能稳定土壤,又能促进植物生长的新型土壤改性材料。以宁淮高速公路某段路堑边坡作为试验段,应用自主研发的一种新型生态土壤稳定剂对试验段进行护坡绿化,采用FLAC-3D模拟计算软件分析了膨胀土路堑边坡表层改性土的强度及厚度变化对边坡整体稳定性的影响。研究表明,生态土壤稳定剂除了能防治坡面因冲刷而造成的水土流失、有利于植物生长外,还能提高边坡的整体稳定性。     

宁淮高速公路膨胀土边坡生态土壤稳定剂土质改性试验研究

介绍了STW型生态土壤稳定剂对宁淮高速公路边坡膨胀土的胀缩性、水稳性、强度、抗冲刷性等的改性试验研究,并结合现场试验,分析了STW型生态土壤稳定剂用于膨胀土边坡坡面防护的效果。试验结果表明:STW型生态土壤稳定剂改性膨胀土的胀缩性,随着稳定剂掺量的增大而减小;改性土的水稳性,随着稳定剂稀释浓度的增大而增强;同时,改性土的强度得到显著提高,抗冲刷性能得到明显增强,具有显著的防治水土流失、促进表层固化、提高坡面稳定的效果。     

汉江蜀河水电站库水位对岸坡稳定性的影响分析

汉江蜀河水电站属于Ⅱ等大(2)型水电站,水库的建成、运行可能对岸坡的稳定性造成一定的影响,尤其是水库蓄水后的库水位变化及与库水位变化相关的参数,对岸坡的稳定影响极大,因此弄清楚库水位变化与其相关的参数对岸坡稳定性的影响,是汉江蜀河水电站成功运营必须解决的问题之一。以地质背景为基础,结合具体坡段的岩性、结构特征等,从水库水位公式的建立,到在不同库水位的条件下,运用数值模拟对岸坡稳定性系数和相关参数的变化进行了分析评价。     

极端灾害天气下临河岩质边坡的倾覆稳定性分析

基于改进的水压分布假设,建立了临河岩质边坡在冻胀作用、静水压力和流水淘蚀等多因素影响下失稳的概化理论模型,并利用极限平衡理论推导出了极端天气下临河岩质边坡倾覆稳定性的无量纲表达式。重点分析了各影响因素对边坡倾覆稳定性的影响,绘制了饱水岩质边坡倾覆稳定性系数与坡高、坡角、临河水位以及水平淘蚀距离之间的关系图;同时分析了非饱水状态下边坡的倾覆稳定性系数与各影响因素的关系。算例分析表明:在极端天气的影响下,出溜缝未堵塞边坡的倾覆稳定性发生了很大的变化,其随着临河水位的升高先减小后增大,随淘蚀距离的增加而减低,随坡角、坡高的增加而增加,当坡高较低时,随冻深的增加而减低,当坡高较高时,随冻深的增加而增大。     

硫酸钠环境下气泡混合轻质土的抗干湿性能研究∗

制备了不同密度的气泡混合轻质土试样，研究了硫酸钠环境下气泡混合轻质土的抗干湿循环性能，重点分析了气泡混合轻质土的体积、密度和强度随浸泡时间和干湿循环次数的变化规律。试验结果表明，气泡混合轻质土在硫酸钠溶液和干湿循环共同作用下，硫酸钠晶体的析出和溶解以及钙矾石等物质所致的试样膨胀与表层剥落，均会对试样的体积产生显著的影响，较高的初始强度和孔隙率对于试样体积稳定性是有利的；试样在膨胀、剥落前的密度随干湿循环次数变化曲线相互平行乃至重合，试样在膨胀、剥落后的密度变化曲线相互交错；硫酸钠侵蚀试样生成钙矾石等物质，致使试样在干湿循环作用下更易产生裂缝，选用较高初始强度和较低水泥用量的试样可有效控制这一影响。     

白龙江宝珠寺水库库区塌岸模式研究

通过对宝珠寺水库库区塌岸情况的现场调查及其典型塌岸区的工程地质测绘,查明了其塌岸主要发生在第四系残坡积及古滑坡堆积体库岸的规律;建立了库区塌岸的3种主要模式:冲刷塌岸型,蠕动-张裂变形,牵引式滑移-拉裂错落;重点剖析了各模式典型塌岸段的形成发展过程及机制,计算分析出不同水位下的典型滑坡的稳定性变化规律;统计得出冲刷塌岸后各类岸坡的水上稳定坡角、水下磨蚀坡角;最后,阐明了水库岸坡的地层岩性及地质构造条件是塌岸发生的内因,而水库水位消落时岩体中排水不畅所形成的滞后的动水压力,是使滑坡及土体发生蠕动的外因。     

橡胶颗粒土动剪模量与阻尼比的共振柱试验研究

废旧轮胎橡胶颗粒与砂土组成的橡胶颗粒土相比于纯砂而言,具有密度轻、弹性变形能力强、耗能大、剪切模量低等特点,可广泛应用于边坡、挡土墙和路基回填、桥台跳车治理以及建筑隔震减振等工程领域。通过共振柱试验,重点对比研究了橡胶含量、粒径及围压对混合土动剪切模量和等效阻尼比的影响规律。结果表明,小应变范围内,在围压和粒径相同时,随橡胶含量的增加,橡胶土动剪切模量减小,阻尼比增大,动剪模量比衰退变缓;含量和粒径相同时,围压增大,动剪模量增大,动剪模量比衰退变缓,阻尼比减小。在大应变幅值下,橡胶含量较低时,随着围压增大,动剪模量比衰退明显加快;而当橡胶含量较高时,围压对其影响与小应变范围相同;而围压与橡胶含量相同时,不同橡胶粒径的模量与阻尼比曲线非常接近。橡胶土的动剪模量与阻尼比主要受橡胶含量与固结围压影响,而粒径影响可忽略不计。     

营养液钙源对微生物固化砂土效果影响的试验研究

微生物诱导碳酸钙沉淀(MICP)作为一种环保型地基处理技术,其机理是通过微生物诱导碳酸钙沉淀有效改善土体工程性能,参与固化反应的营养液成份不同对固化效果有显著影响。分别选用氯化钙和硝酸钙作为营养液中的钙源,通过渗透实验、干密度实验、吸水率实验、无侧限抗压强度实验从宏观角度分析钙源对微生物固化砂土物理力学指标的影响。同时,结合电镜扫描测试,从微观角度对比了不同钙源作用下碳酸钙沉淀晶体形态及空间分布的差异。研究结果表明:利用硝酸钙固化后的砂柱整体密实度更高,其破坏裂缝在饱水和干燥状态下比氯化钙固化后的砂柱更小;硝酸钙作为钙源固化后的砂柱渗透系数和吸水率更低,干密度和无侧限抗压强度也更高。电镜扫描结果显示,氯化钙为钙源形成的碳酸钙沉淀量较少,形态为球状,散落分布在砂粒表面;硝酸钙形成碳酸钙沉淀量较多,形态以球状或者立方体为主,包裹住砂颗粒,团聚效果更为明显。因此,就钙源而言,硝酸钙的微生物固化效果较氯化钙更好。     

降雨入渗条件下内河航道岸坡稳定性分析

降雨入渗是引起内河航道岸坡失稳的重要因素。目前降雨入渗条件下岸坡稳定性数值分析中,关于岸坡竖向剖面的饱和度与孔压分布规律,主要针对不同的雨型分布开展研究,而不同的降雨强度、降雨历时和土体饱和渗透系数也会显著影响饱和度与孔压随深度的分布,从而影响岸坡的稳定性;降雨作用下的许多岸坡失稳现象发生在降雨停止后的某一时刻,目前鲜见针对降雨作用停止后岸坡稳定性变化规律的数值模拟研究;当降雨强度与岸坡土体饱和渗透系数较为接近时,对岸坡的稳定性最为不利,已有研究中没有结合降雨强度考虑土体饱和渗透系数变化对岸坡稳定性的影响。基于此,通过建立ABAQUS有限元数值模型,分析降雨作用对岸坡饱和度、孔隙水压力、位移变形和安全系数的影响。结果表明:降雨入渗会使岸坡浅层土体的饱和度与孔压急剧升高;雨水渗流及基质吸力会使岸坡土体产生变形,强降雨会使浅层土体发生严重塑性破坏;降雨强度一定时,随着降雨时长增加,岸坡稳定性降低,土体渗透系数较小时,岸坡安全系数最小值出现在降雨结束后某一时刻;土体渗透系数对于岸坡稳定性的影响需同降雨强度结合起来考虑。     

地下连续墙黏性土夹砂层槽壁稳定性分析∗

为了探讨地下连续墙黏性土夹砂层泥浆槽壁局部稳定性问题，建立稳定性分析力学模型，对槽壁夹砂层土体单元应力状态进行分析。基于朗肯极限平衡原理，提出泥浆槽壁局部稳定性系数计算方法。通过算例分析可知：（1）开挖将导致槽壁夹砂层土体单元产生负孔隙水压力，局部稳定性系数将会随负孔隙水压力的消散逐渐降低。（2）局部稳定性系数随相关因素的变化规律：地面超载每增大10 kPa，稳定性系数降低7%左右；泥浆重度每增大0.5 kN/m³，稳定性系数提高13%左右；有效内摩擦角每增大3°，稳定性系数提高11.5%左右；局部稳定性系数随地下水位埋深的增大而增大，但增幅逐渐减小；随泥浆液面深度的增大而减小，且降幅逐渐增大。     

饱和砂土排水与不排水剪切特性的比较研究

针对相对密度为30%的福建标准砂,利用土工静力-动力液压-三轴扭转多功能剪切仪,进行了复杂初始固结条件下应力路径变化的应力控制式单调排水与不排水剪切试验。试验过程中,控制平均主应力保持不变,分别探讨在排水与不排水条件下中主应力系数和主应力方向角对饱和砂土剪切特性和强度的影响。通过对比表明:在排水与不排水试验中,与排水条件无关,中主应力系数对归一化的应力—应变关系具有影响,但对体变或孔压的影响并不明显;当其余初始条件相同时,偏应力比随中主应力系数的增大而降低。主应力方向角的影响同样显著,排水试验的主应力方向角不同时,应力—应变关系所表现出的变化规律取决于水平面与竖直面上受到的剪应力作用,相变及峰值偏应力比和内摩擦角与主应力方向角之间存在抛物线型关系。不排水试验的峰值有效偏应力比随着主应力方向角的增大而减小。同时,对于不同的主应力方向,排水条件改变会影响试验得到的抗剪强度指标。     

堤基非稳定水压力传递滞后效应研究

洪水灾害过程中,堤防上游水头快速变化,作用在堤基土体上的水压力是非稳定的。选取常见的堤基砂土作为试验材料,利用自行设计的试验装置,研究洪水灾害时非稳定水头条件下,堤基无黏性土渗径长度、孔隙比、渗透系数以及颗粒粒径等因素对水压力传递滞后效应的影响规律。研究结果表明:土体颗粒粒径越大水压力传递滞后效应越弱,直径>2 mm的细砾土中水压力传递滞后效应基本可以忽略;上游水头水力梯度提升的越快,下游水压力启动和稳定滞后时间越短,但下游水压力恢复滞后时间越长;水压力传递滞后时间与土体孔隙比呈反比关系;下游水压力启动和稳定滞后时间与渗透系数呈对数关系。     

聚氨酯型固沙剂改性土室内试验研究

对自主研发的PUA、PUB和PUC 3种聚氨酯型固沙剂改性土的强度、抗冲刷性、抗风蚀性等性能进行了室内试验研究,并结合聚氨酯分子结构和功能对固沙剂改良原理进行了分析。试验结果表明:3种聚氨酯型固沙剂改性土的无侧限抗压强度、内聚力得到了提高,抗冲刷和抗风蚀性能得到了明显增强;3种固沙剂改性土的无侧限抗压强度和内聚力均随着固沙剂浓度的增加而增大;PUA、PUB和PUC浓度为3g/cm3的改性土试样的冲刷率分别只有4.4%、14.7%和0.6%,而参照样高达79.5%;PUA、PUB和PUC浓度达到1g/cm3以上的改性土风蚀后表面保持完整,没有风蚀破坏痕迹。因此,聚氨酯型固沙剂可以很好地增强土体粘聚力、促进表层固化、减少水土流失,可用于坡面防护、水土保持、防尘固沙、沙漠化治理等领域。