不同降雨强度下渣土受纳场边坡地下水渗流和稳定性的数值模拟分析

城市建设活动中产生的以弃土、弃料为主的建筑渣土的大量堆积容易形成稳定性极差的渣土边坡,而降雨条件的影响使得渣土边坡更不稳定,可能产生极大的潜在危害。选取某渣土受纳场边坡为研究对象,利用GEOSTUDIO数值模拟软件中的SLOPE/W和SEEP/W分析模块,通过设计5种不同降雨强度工况,对不同降雨强度条件下渣土边坡地下水渗流和稳定性进行了数值模拟计算与分析。结果表明:渣土边坡坡体内的地下水主要从下部渗透率较大的强风化岩层中流出;随着降雨强度的增大,坡体内相应位置处的总水头和孔隙水压力逐渐升高,并且地下水水位线也逐渐升高,而渣土边坡的稳定性逐渐降低。     

基于FEFLOW的岸坡地下水三维渗流场模拟研究

三峡库区岸坡的涉水环境复杂,随着库水位的调度,岸坡内地下水渗流场不断地发生相应的变化。为深入研究涉水岸坡地下水渗流场的变化特征,在对巫山县江东咀地区涉水岸坡实地调查的基础上,基于三维数值模拟软件FEFLOW,通过构建涉水岸坡的渗流模型,对岸坡地下水三维渗流场在两个水文年、4种工况下的变化情况进行了三维数值模拟研究。结果表明:地下水水位随库水位的变化具有明显的"滞后效应",存在地下水渗流中的"漏斗"现象,且岸坡地下水水位的分布与地形和基岩面的位置密切相关。该研究成果可为类似涉水岸坡地下水渗流场的研究提供参考。     

库水位变化与降雨作用下库岸斜坡稳定性分析

三峡水库正常蓄水后,库水位在175-145m之间周期性波动,库岸斜坡地下水渗流状态将会发生较大的改变.可能导致斜坡失稳.本文采用数值模拟方法,以巴东县西壤坡为例,分析了在库水位升降与降雨联合作用下斜坡体内地下水渗流场的变化过程,通过渗流场与应力场的耦合模拟分析,探讨了库岸斜坡在水位变化及降雨作用下稳定性的变化特征.     

三峡库区某煤矿码头岸坡渗流场分析与稳定性评价

由于三峡工程的建设,在库区进行码头建设必须考虑库水位调度对岸坡稳定性的影响。本文以重庆奉节县某煤矿码头的实际工程为例,基于饱和-非饱和渗流理论,采用有限元数值模拟方法,分别模拟计算与分析了静态库水位、库水位上升和库水位下降几种工况下岸坡的渗流场,并在此基础上采用剩余推力法计算得到岸坡不同工况下最危险滑动面的位置和相应的稳定性系数,据此对岸坡稳定性进行了评价,以为库区码头设计及施工提供依据。     

基于改进Green-Ampt降雨入渗模型的花岗岩风化带边坡稳定性分析

为研究持续降雨对花岗岩风化带路堑边坡稳定性的影响,选取赣南安远至定南新建高速公路定南段花岗岩风化带路堑边坡建立地质模型,通过室内试验、资料统计分析等手段获取该边坡各层岩土体的物理力学参数,并结合区内实际强降雨工况,采用考虑排水的改进Green-Ampt降雨入渗模型,分别利用极限平衡法和强度折减法数值模拟方法对不同降雨工况下该边坡的稳定性和变形破坏模式进行分析。结果表明:随着降雨的持续,该花岗岩风化带岩土体边坡的稳定性系数逐步降低,工况一条件下降雨20 d或工况二条件下降雨18 h后,边坡的稳定性系数小于1;边坡坡体破坏从坡脚逐步向上延伸,并在坡体表面形成潜在的滑动面,而后台阶处也逐渐破坏;整体而言,该边坡的破坏模式为坡面冲刷和浅层剪切滑移破坏,高应力区集中在边坡坡脚处和各台阶处,短时强降雨情况下该边坡可能会发生整体滑移破坏。     

泸定大渡河特大桥边坡稳定性分析与防护

川藏高速公路泸定大渡河特大桥跨越大渡河深切峡谷,桥位边坡稳定性对于桥梁工程安全起着重要的控制作用。基于边坡岩体结构控制论,在查明泸定大渡河特大桥边坡地质结构的基础上,分析了桥位边坡山体的稳定性和边坡岩土体的稳定性,判定边坡岩土体的失稳破坏模式;针对地震作用下边坡工程的稳定性问题,先采用静力法进行边坡工程潜在失稳岩土体稳定性分析,并依据分析结果对边坡工程进行加固设计,再采用动力时程分析方法对加固后边坡的稳定性进行验证,结果表明地震作用下崩坡积土层将会发生变形与失稳,厚约3～10 m;针对特大跨径桥梁两水准抗震设防要求,提出了与其相适应的桥梁边坡工程防护两水准防震减灾目标,并基于该目标及高边坡工程特点,设计采用开挖预加固、分区加固和坡面碎屑流拦挡与疏排相结合的边坡加固措施,实现了地震作用下边坡整体稳定和局部坡面碎屑流灾害的防治。通过边坡地震动力时程分析表明:地震作用下边坡整体稳定,但未加固区会出现局部土体失稳,与边坡抗震设防目标一致。针对地震作用下边坡局部土体失稳的坡面碎屑流危害,设计采用拦挡与疏排结构保护桥梁构筑物的安全,并通过坡面碎屑流数值模拟分析对其进行了验证。     

降雨入渗下残坡积土边坡的稳定性模拟研究

针对杭兰高速公路受降雨影响显著的非饱和残坡积土边坡,考虑降雨入渗的影响,通过对非饱和土水力特征参数的试验研究,用精度较高的Van Genuchten公式拟合土-水特征曲线,得出了非饱和渗透函数的特征参数;在此基础上,将饱和-非饱和非稳定渗流分析与有限元强度折减法相结合,进行了降雨入渗渗流场与应力场的耦合分析,模拟雨水入渗引起的暂态渗流场,并将计算所得到的暂态孔隙水压力用于考虑基质吸力影响的边坡稳定系数的计算;最后根据研究区的降雨气象资料,探讨了降雨强度、降雨持时对残坡积土边坡渗流场分布、发展和稳定性的影响。该研究可为滑坡地质灾害的预防提供依据。     

水位涨落引起的库岸再造对岸坡稳定性的影响研究

自三峡库区开始蓄水以来,岸坡岩土体遇水饱和,物理力学强度降低,并受到周期性的河流地质作用,产生冲刷和淤积,最终造成岸坡地形的改变,即库岸再造,而目前岸坡稳定性研究未考虑库岸再造的影响。以巫山县某岸坡为例,对比分析了蓄水前后岸坡地形的变化特征,并利用数值模拟方法对岸坡地下水渗流特征和稳定性进行了研究。结果表明:岸坡不同位置和高程处地形的改变因地表水力特征的差异而有所不同;随着库水位的下降,岸坡地下水浸润线平缓下降,但坡度较陡一侧岸坡地下水渗流水力梯度更大,且在同一工况下,地形改造后的岸坡稳定性更高。     

降雨条件下某堆积体饱和-非饱和渗流及稳定性分析

降雨是诱发滑坡的主要因素之一。本文以西南地区某堆积体为例,基于非饱和土力学理论,考虑降雨入渗的影响,利用有限元方法,对持续强降雨条件下该堆积体的饱和-非饱和渗流场动态变化、变形破坏机理及稳定性进行了数值模拟和计算,结果表明:降雨入渗使坡体非饱和区土体的基质吸力减小,是导致堆积体稳定性降低的主要因素;随着降雨的持续,堆积体塑性区的范围及贯通距离增加,稳定系数逐渐降低,使整体失稳滑移的危险增大。     

暴雨作用下含裂缝谭家湾堆积层滑坡渗流特征与稳定性分析

堆积层滑坡在三峡库区分布广泛,该类滑坡在前期变形过程中往往产生拉张裂缝,暴雨是导致其失稳的主要诱因之一。为探究暴雨作用下裂缝优势入渗对堆积层滑坡渗流场与稳定性的影响,以谭家湾堆积层滑坡为研究对象,通过地质调查、监测数据分析以及数值模拟方法,研究了暴雨作用下含裂缝谭家湾堆积层滑坡的渗流场与稳定性演化规律。结果表明:天然条件下谭家湾堆积层滑坡处于稳定状态,其变形与高强度降雨相关,地表位移曲线呈阶跃特征;当暴雨强度大于滑体饱和渗透系数后,雨水径流汇入裂缝形成积水并转变为有压入渗,增加了雨水的入渗速度与入渗量;当裂缝发育位置距地下水水位较近时,雨水通过裂缝易补给地下水,升高地下水水位,滑带在持续的浸泡软化作用下导致滑坡稳定性出现大幅度且持续性的降低。     

三峡库区黄土坡滑坡库水位与降雨联合作用渗流应力耦合的数值模拟

以三峡库区黄土坡滑坡为研究对象,通过野外调研与监测,利用FLAC有限差分软件建立了黄土坡滑坡在库水位与降雨联合作用下的渗流应力耦合数值分析模型,对不同工况下黄土坡滑坡的渗流应力耦合作用进行数值模拟分析,并探讨黄土坡滑坡的复活机理。结果表明:滑坡体前缘300m内受库水位的影响较大,坡体内的渗流应力耦合作用明显,在工况一及工况二下,由于库水位的下降使滑坡体内的地下水位线下降,并且伴随着大暴雨,滑坡体内的孔隙水开始向长江排泄,滑坡体出现明显的变形;在工况三及工况四下,由于库水位的上升使滑坡体内的地下水位线上升,并且随着降雨量的减小,滑坡体内出现了反向的渗流作用,加强了滑坡体的稳定性,使滑坡重新回到了相对稳定的状态。     

基于FLAC3D的某桥头边坡稳定性数值模拟分析

某桥头边坡属顺层岩质坡,在桥墩加载及下游水库蓄水的影响下,边坡初始应力状态将发生改变,极有可能导致边坡失稳。通过对库岸边坡破坏模式的分析,建立了该边坡地质概化模型,确定了岩体及控制性结构面的物理力学参数,并基于FLAC 3D软件对该边坡在不同工况条件下的稳定性状态进行了数值模拟分析。结果表明:目前条件下边坡整体趋于稳定,但桥墩加载会导致边坡稳定性一定程度的降低,水库蓄水会导致边坡稳定性显著降低。最后为进一步探讨边坡加固方案提出了具体的防治措施与建议。     

三板溪水库南孟溪堆积体演化机制与稳定性评价

水库运行过程中库水位频繁变化是导致库岸边坡变形失稳的重要因素之一。以我国西南地区三板溪水库南孟溪堆积体岸坡工程为研究对象，在前期现场调查、地质勘察和室内试验的基础上，分析了南孟溪堆积体成因机制及形貌演化过程，并结合岸坡渗流场分析，通过极限平衡分析方法对该堆积体在不同工况条件下的稳定性进行了评价。结果表明：南孟溪堆积体是斜坡表层岩体在两组陡倾节理、顺坡向缓倾层面和顺坡向断裂的不利组合作用下产生崩塌破坏的结果，其形成过程大致可分为6个阶段；正常运用条件下，库水位下降过程中，该堆积体边坡稳定性系数呈先降后升的趋势，且在库水位约为464.9 m时边坡稳定性系数达到最小值，而在水库蓄水期，边坡稳定性系数呈先保持基本稳定后逐步下降的规律；非正常运用条件下，在库水位降低20%～30%时边坡稳定性系数达到最小值；堆积体边坡在部分工况下不满足规范要求的边坡最小安全系数标准，设置重要构筑物时需要采取加固措施。     

某电站溢洪道边坡运行期地下水渗流场特征数值模拟

西南某电站位于岷江上游河段,水库蓄水后库水位将抬升130余米,改变了边坡地下水原有渗流场特征及其排泄补给条件,使地下水位以下岩体的物理力学性质产生一定程度的变化,并将由此产生的孔隙水压力叠加于边坡上,库水位的升降也将引起动水压力的变化,所有这些必然对溢洪道边坡长期稳定性产生一定程度的影响,因此研究边坡运行期间地下水渗流场特征具有重要意义。文章在大量现场调查和室内分析的基础上,利用三维数值模拟技术,对溢洪道边坡在蓄水前、蓄水后以及库水位骤降后的地下水渗流场特征展开了详细的分析研究,取得了较为科学、合理、可信的研究成果。     

非饱和渗流作用下云阳西城滑坡稳定性分析

基于非饱和土理论采用有限元法模拟了云阳西城滑坡在雨水入渗和库水位下降过程中暂态渗流场的变化,然后将计算得到的暂态孔隙水压力分布用于滑坡稳定性的极限平衡分析。同时,采用延伸的摩尔—库伦破坏准则以便考虑基质吸力对抗剪强度的贡献,计算了暴雨工况和库水位下降工况下的稳定性系数。研究结果表明:降雨引起的暂态渗流场对滑坡稳定性有明显的影响;考虑基质吸力对抗剪强度的贡献,会明显提高滑坡稳定性;由于该滑坡渗透系数较大,库水位下降引起的暂态渗流场对该滑坡稳定性系数的影响不如降雨引起暂态渗流场的明显;该滑坡主要受暴雨影响。     

小降雨入渗的非饱和土边坡稳定性计算方法研究

降雨易导致非饱和土边坡稳定性降低甚至失稳破坏,研究降雨作用下非饱和土边坡稳定性具有一定意义。在考虑降雨强度较小且持续时间较长的情况下,将Richards非饱和土渗流方程应用到斜坡降雨入渗分析中,通过坐标变换、吸力水头分布假设,并结合土-水特征曲线,推导出降雨入渗条件下斜坡基质吸力分布解析解;在此基础上,将斜坡降雨解析函数引入到传统Sarma法中,进而对滑坡土条进行受力分析,得出当地下水位高于潜在滑面、地下水位与潜在滑面重合和地下水位在潜在滑面之下时,斜坡稳定性系数的求解公式;最后利用推导出的公式对实际问题进行求解与验证。结果表明:当降雨强度为0时,基质吸力最大,斜坡稳定性最大;随着降雨强度的增大,斜坡稳定性逐渐降低;当降雨强度等于饱和渗透系数时,斜坡稳定性最小,且稳定性比不考虑降雨时减小了12.8%;工程实例应用显示该方法对于计算持续小降雨状况下的斜坡稳定性是可行的。     

古墓垂直防渗帷幕安全深度的优化设计

古墓作为特殊的文物保护群体,在实施保护时尤其要注意原状维护和病害防治。地下水渗漏问题已经发展成为古墓最主要的病害之一,目前的治理方法主要是在古墓周边布置垂直防渗帷幕,形成不透水地下连续墙。对防渗帷幕的安全深度进行优化设计成为解决影响防渗效果和工程造价问题的关键。结合地下水渗流理论,分析防渗帷幕深度的主要影响因素,以墓室底部土体不发生渗透破坏为控制条件计算垂直防渗帷幕插入深度,并通过工程实例利用ANSYS软件模拟地下水渗流场,对理论计算结果进行验证。结果表明:理论计算得出的古墓垂直防渗帷幕安全深度是可靠的,且满足刘崇墓古墓的防渗保护要求。     

桂东南花岗岩残坡积土边坡破坏特征与防治对策

桂东南花岗岩残坡积土边坡雨季频繁失稳破坏,严重威胁着当地居民的生命财产与工程安全,制约区域经济社会的发展。为了探明该类边坡的破坏特征,采用现场调研与统计分析相结合的方法,分析了花岗岩残坡积土边坡的破坏模型与特征,探讨边坡稳定性的主要影响因素,在此基础上提出针对性的防治对策。研究结果表明:桂东南花岗岩残坡积土边坡的破坏类型分别是滑坡、崩塌、坡面泥石流、复合型,边坡稳定性的主控因素包括残坡积土的力学性质、结构面、人工切坡与降雨。防治设计宜分别针对自然边坡与人工边坡来开展,对于已经破坏的自然边坡和人工边坡,防治重点是对裸露的滑床进行及时防护;对于正处于变形阶段的人工边坡,防治宜根据坡体结构、边坡稳定性、潜在的破坏类型与特征来采取针对性措施。     

山区高速公路隧道洞口边坡稳定性的数值模拟

山区高速公路在建设过程中,隧道洞口的开挖往往易造成古滑坡的复活或部分复活,并形成新的滑坡灾害。为了保证隧道进洞口施工的顺利进行,隧道洞口边坡的稳定性动态分析尤为重要。本文结合栗石沟隧道进洞口边坡工程实例,利用FLAC3D软件分别对该边坡在自然状况、坡脚开挖+坡面削坡2m以及坡脚开挖+坡面削坡2m+隧道开挖13m三种工况下的稳定性状况进行了数值模拟分析,并通过分析三种工况下的边坡稳定性系数、边坡剪应变增量变化及塑性区破坏情况,探讨了其剪应变的变化特点和塑性区破坏的规律,以验证边坡削坡卸载方案在隧道施工中的安全性和可靠性。     

赣南高速公路边坡玻璃钢锚杆支护效果的数值模拟

公路高边坡大部分需采用锚杆支护,但在降雨较多或地下水丰富的地区,支护的钢筋锚杆常因地下水的腐蚀而失效,需进行二次支护,大大增加了支护成本。玻璃钢锚杆具有高强度、轻质、耐腐蚀和抗疲劳的优点,能有效克服钢筋锚杆易腐蚀的问题。以赣南安远—定南高速公路A2标段山下深切边坡为例,采用FLAC3D软件对玻璃钢锚杆在该边坡中的支护效果进行了数值模拟,对比了边坡支护前后坡体应力、应变以及塑性区的变化情况,并分析了玻璃钢锚杆受力情况。结果表明:玻璃钢锚杆锚固边坡能够有效地减缓坡体变形,减小坡脚处塑性区的范围,提高边坡的整体稳定性,具有很好的支护效果。