考虑滑带土蠕变特性的边坡长期稳定性分析

为明确边坡软弱夹层中滑带土的蠕变特性对边坡长期稳定性的影响,选取某典型岩质边坡工程为实例,首先在查找、分析已有滑坡事故发生原因的基础上,通过现场监测和室内环剪试验,研究了不同含水量和法向应力条件下边坡滑带土的蠕变变形曲线特征;然后通过引入有关损伤变量的经验关系式,建立了考虑含水量变化的用于描述边坡滑带土蠕变非线性蠕变本构模型;最后将模型计算结果与实测结果进行对比,验证所建立模型的有效性和正确性,并通过预测一年后边坡软弱夹层变形的发展规律,对该边坡长期稳定性做出评价,探讨了计算模型对于外部环境因素影响的局限性。结果表明:①边坡滑带土的蠕变特性与含水量密切相关,引入的损伤变量经验关系式可以有效地描述这一特性;②基于边坡滑带土蠕变特性的应力-应变计算模型,可以准确、有效地评价边坡软弱夹层的变形情况;③边坡软弱夹层的塑性剪切变形随时间的推移呈不断增加趋势,其累积变形量逐渐贯通于整个软弱面,最终导致滑坡的发生;④计算模型中未考虑自然条件的影响,在强烈自然环境的作用下,应加强边坡变形的实时监控,并与模型计算结果进行对比与分析,针对异常情况,及时采取合理的工程防护措施。该研究结果可为此类边坡的长期安全评价提供理论指导。     

云南宣威群地层路堑边坡滑带土蠕变特性研究

为研究云南宣威群地层路堑边坡滑带土的蠕变特性,采用GDS非饱和反压直剪仪,对边坡滑带土进行直剪蠕变试验,研究该路堑边坡滑带土在不同法向应力下的蠕变特性和长期强度.试验结果表明:该路堑边坡滑带土的绝对蠕变量随水平剪切应力的增加而增加,当水平剪切应力一定时,滑带土的绝对蠕变量与法向应力呈负相关性,而滑带土的瞬时蠕变量随水平...     

基于GH-B强度准则的节理岩质边坡稳定性分析

在岩质边坡工程数值模拟计算分析中,其难题之一就是如何较准确地确定岩体强度参数,而边坡岩体抗剪强度是影响计算分析成果的控制因素,也是支护设计成败的关键所在。采用GH-B强度准则对深水河大桥4号桥墩边坡进行了稳定性分析,同时与采用M-C强度准则的模拟结果进行了对比分析。结果表明:GH-B强度准则采用基于应力水平的塑性流动法则,更好地体现了节理岩体的变形和破坏机理,可有效反映岩体的非线性破坏特征,更加接近于工程实际,适于节理岩体的强度计算及稳定性分析。     

三峡库区黄土坡滑坡滑带土卸荷状态下的直剪蠕变特性研究

为研究长江三峡库区滑坡长期受周期荷载变化的影响,特别是在洞室开挖、边坡开挖等卸荷状态下滑坡的长期稳定性,利用DZR-8直剪蠕变仪对三峡库区黄土坡滑坡滑带土在卸荷状态下的直剪蠕变特性进行了试验研究。试验结果表明:黄土坡滑坡滑带土的蠕变特性较为明显,低剪切应力作用时,滑带土的蠕变曲线包括瞬时蠕变和衰减蠕变,主要表现为弹性蠕变,但随着剪切应力的增大,滑带土的蠕变曲线呈现出衰减蠕变和稳态蠕变两个阶段,主要表现为黏弹性蠕变;根据黄土坡滑坡滑带土的剪切应力-应变等时曲线可知,滑带土的直剪蠕变的剪切应变均在1%以内,滑带土的蠕变速率在剪切应变为0.4%时有了明显的提升;黄土坡滑坡滑带土的非线性蠕变特性与蠕变时间、应力水平和土体孔隙率相关,蠕变时间越长、应力水平越大、土体较密实时,滑带土的非线性蠕变特性越显著;由黄土坡滑坡滑带土的蠕变曲线可知,滑带土的剪切应力-应变等时曲线具有曲线簇的特性,采用指数型经验蠕变模型对滑带土的蠕变曲线进行拟合,拟合效果较好,表明该指数型经验蠕变模型能够很好地描述黄土坡滑坡滑带土的蠕变特征。     

非饱和黄土边坡稳定性分析及影响参数研究综述

对现有非饱和黄土边坡稳定性分析的研究现状、理论基础、分析方法、破坏机制等进行总结,针对现有数值分析方法,对影响非饱和黄土边坡稳定性的参数进行归纳。总结得出在进行非饱和黄土边坡破坏机制研究时,将宏、微观试验结果结合具体边坡剖面监测数据,进行边坡破坏机制及非饱和土抗剪强度理论的研究;在采用数值方法分析黄土边坡稳定性时必须考虑孔隙水压力的变化及可能由于湿陷导致的体积变形,通过试验或反演分析确定合理的抗剪强度参数,从理论上清楚各参数如何影响边坡的稳定性;并且在有条件的情况下从微观层面探讨非饱和边坡中土骨架变形特征,从而系统地完成边坡稳定性分析。在未来非饱和黄土边坡稳定性分析研究中,仍需以非饱和土力学为基础,紧密结合岩土工程与地质工程其他学科,进行交叉研究分析,从宏观到微观、由表及内总结非饱和黄土变形机制。如果条件允许在勘察过程中便可以采取数值模拟方式对现有坡体进行稳定性分析及变形模拟,并分析其主要影响因素,进行提前预防控制。     

碎裂边坡岩体等效抗剪强度参数的确定

为了更精确地求出岩体的等效抗剪强度参数,本文采用岩体结构面网络模拟方法获得了边坡岩体质量分级的RMR值,通过建立RMR值与Hoek-Brown强度准则的数学关系,可计算出岩体的等效内聚力c和等效内摩擦角,并以该等效参数为基础利用3DEC软件进行数值模拟,结果表明模拟结果与实际情况基本相符,从而验证了该方法进行碎裂边坡岩体抗剪强度参数的确定具有可行性,且能更精确地为工程设计和施工服务。     

确定岩体斜坡滑动面抗剪强度的动态反分析方法

滑动结构面的抗剪强度在岩体滑坡的稳定性计算中是最重要的参数,也是最难以确定的。基于岩体抗剪强度是多种因素影响下的随机变量这一认识前提下,本文以西柏坡“中共中央解放军总部”旧址滑坡为例提出了确定岩体斜坡滑动面抗剪强度的动态反分析方法,并对该方法获得的抗剪强度的实用性进行了分析。结果表明,反分析方法是获得岩体斜坡滑动面抗剪强度的最经济、合理的途径。     

软岩的力学特性及工程危害防治

软岩的分类界定及其力学特性是工程界讨论的热点问题。根据这类岩体具有抗剪强度低以及具有明显的流变特性、可塑性、膨胀性、崩解性和易扰动性等力学特性,分析了软岩的工程危害主要表现在边坡的稳定性和地下隧道开挖大变形等方面,提出在实际工程中应根据具体的情况采取有效的防治措施,降低软岩工程的危害性。     

基于数值模拟的滑带土蠕变特性研究

选取黄土坡临江Ⅱ号崩滑堆积体上TP4平硐内的滑带土进行了室内三轴蠕变试验,选择Burgers蠕变方程对参数进行辩识,并利用FLAC 3D对室内三轴蠕变试验进行了数值模拟,在此基础上对滑带土的蠕变特性及其长期强度进行了研究。结果表明:滑带土的流变性较强;数值模拟试验结果与室内三轴蠕变试验结果具有很好的相似性;利用数值模拟试验结果可以获取滑带土分别加载下的等时曲线,最后可得到滑带土的长期强度参数(即内聚力c∞为21.2kPa、内摩擦角φ∞为18.56°),这为进一步研究滑坡的长期稳定性奠定了基础。     

填方边坡变形机制研究

在对西南地区某800 kV换流站填方边坡现场进行工程地质调查的基础上,通过对经过先期治理但仍发生变形的填方边坡的变形特征和监测数据进行分析,总结边坡稳定性影响因素,并结合FLAC3D数值模拟对边坡变形破坏机制进行了研究.结果表明:该填方边坡破坏模式为整体滑移破坏,导致边坡经过治理但仍发生变形的主要诱因是强降雨,但边坡的前期治理设计也存在不足;由于降雨导致边坡重度增大,底部强风化泥岩软化,填土抗剪强度降低,在边坡内形成贯通的滑动面,滑动面绕过加筋土挡土墙的加筋带,边坡顺着强风化层从软化的坡脚剪出;位移监测显示边坡处于加速变形阶段;边坡应急治理措施应重点放在控制边坡继续沿软弱面的滑移变形上,并加强坡体排水,该边坡变形控制的治理方案对同类工程的设计与应急治理具有一定的参考价值.     

考虑软弱夹层中岩土体应变软化特性的矿山边坡变形体渐进破坏分析

为明确软弱夹层中岩土体应变软化特性对矿山边坡变形体稳定性的影响,基于线性应变软化M-C模型,提出了容重增加法分析矿山边坡变形体渐进破坏的方法。以四川某石灰石矿区高边坡平台变形体稳定性分析为研究对象,选取两个典型的工程地质剖面建立矿山边坡稳定性FLAC数值计算模型,分析了软弱夹层含水量对矿山边坡变形体稳定性的影响规律,并与极限平衡法进行对比,验证容重增加法计算边坡安全系数的有效性和优越性,最后以剪应变增量为变化指标,描述了矿山边坡变形体渐进破坏的全过程。结果表明:①软弱夹层含水量增加,会增大边坡失稳的风险,同时其应变软化特性对边坡安全系数的影响更显著;②容重增加法初始状态下的边坡安全系数与极限平衡法峰值状态下的边坡安全系数计算值相当,极限平衡法采用残余强度指标计算得到的边坡稳定性结果偏于保守,建议采用容重增加法稳定状态下边坡稳定性的计算结果评价边坡变形体的稳定性;③随着计算时步的不断增加,基于线性应变软化M-C模型的容重增加法,可以全面、直观地描述矿山边坡变形体渐进破坏的全过程,可为矿山边坡安全评估提供依据。     

直剪试验中结构面试样防沉降夹的研制

直剪试验是获取岩体结构面抗剪强度参数的传统方法,直剪试验制样时结构面在水泥砂浆中不可避免地会产生不均匀沉降,沉降量小会产生误差角,误差角一般在5°左右,沉降量大则会导致上、下两个试样之间的水泥代替结构面受剪面摩擦受剪,更有甚者将导致结构面的受剪面与水泥砂浆齐平或被砂浆埋没,造成废样。为了避免直剪试验数据严重失真,本文研制了一种防沉降夹,在结构面制样时使用其可解决结构面不均匀沉降问题,并能显著提高直剪试验数据的精度和可靠度,同时该防沉降夹具有体积小、易携带、易操作等特点,在直剪试验中具有广泛的应用价值。     

纤维含量及长度对纤维加筋土强度的影响研究

纤维能随机分布在土体中,有助于增强纤维土复合体的力学性能,将其应用于路堤边坡处理工程中已取得良好效果,但目前关于纤维加筋土配合比的研究还难以量化。选取纤维含量和纤维长度(纤维含量为0%、0.1%、0.2%、0.3%,纤维长度为1.5cm、2.0cm、2.5cm)两个参数开展纤维加筋土无侧限抗压强度试验、直剪试验,研究聚丙烯纤维加筋土的抗压、抗剪和变形特性,揭示纤维含量和纤维长度对加筋土变形特征、强度特征和抗剪强度指标的影响规律,并研究纤维加筋土的最优配合比。结果表明:纤维的加入能改善土体的抗压、抗剪和变形特性,纤维能提高土体的内聚力,但对内摩擦角几乎没有影响;当纤维含量为0.2%、纤维长度为2.5cm时,纤维的加筋效果得到最大程度的发挥。该研究可为采用纤维加固路堤边坡工程提供设计依据,具有重要的工程意义。     

地下水位变化对边坡稳定性影响的模拟分析

降雨引起边坡地下水位变化、降低岩土体抗剪强度进而引起边坡失稳产生滑坡是电网工程灾害中最常见的地质灾害之一。文章在现场详细工程地质勘察的基础上,基于恢复山体极限平衡法和强度折减法,利用数值分析方法对降雨引起地下水位变化条件下某电网工程边坡稳定性进行了分析。模拟结果表明,现今地下水位条件下,该边坡整体处于极限平衡状态;在最高洪水位条件下边坡则处于失稳状态。边坡的最大变形位于边坡中上部,并呈现出由上部逐渐向下部扩展的趋势。边坡潜在破坏模式为边坡后缘张拉破坏和中下部剪切破坏的复合破坏模式。最后基于数值分析结果,对该边坡的工程治理提出了建议。     

某水电站导流洞入口边坡开挖稳定性分析

某水电站导流洞处于高山峡谷区,洞室开挖只是影响6倍洞径范围内围岩应力重分布状态,对边坡整体稳定性影响不大,但边坡开挖将切除一部分可支撑边坡的坡脚岩体,会产生较大的不利影响。本文就该边坡开挖过程中的稳定性问题进行了数值模拟,并对边坡开挖过程中的最大不平衡力、位移变形、应力状态、稳定系数等进行了监测与分析,得出边坡天然工况下有局部失稳的可能性。该研究可为该边坡的工程设计提供依据,也对类似工程具有借鉴作用。     

川东天台乡滑坡滑带土蠕变特征

为了研究川东天台乡滑坡滑带土的蠕变特性和长期强度,首先对滑带土进行了三轴固结排水蠕变试验,得到了不同围压、不同应力加载等级下的全过程蠕变曲线,并采用"陈氏加载法"得到分别加载的蠕变曲线;然后根据蠕变试验结果,建立了反映滑带土蠕变特性的Singh-Mitchell蠕变模型,并对该模型进行了参数辨识,结果表明Singh-Mitchell模型能够很好地模拟该滑带土的蠕变特征;最后利用应力-应变等时曲线得到了滑带土的长期强度参数为c=23.6kPa、=9.7°。该研究结果为进一步研究天台乡滑坡变形规律、滑坡治理和滑坡中长期预报提供了依据。     

顺层陡倾岩质边坡变形机理探究

顺层岩质边坡是指坡向与岩层倾向一致的边坡,自然界中广泛分布。在顺层陡倾岩质边坡中往往存在滑移-弯曲变形和倾倒变形两种变形破坏模式,它们的典型变形特征与变形演化过程截然不同。总结了顺层陡倾岩质边坡滑移-弯曲变形和倾倒变形的典型特征,开展了不同边坡坡角、岩层倾角组合下边坡的底摩擦模型试验,揭示了顺层陡倾岩质边坡的变形机理和影响因素。结果表明:(1)工程实例统计分析显示,倾倒变形往往发生于岩层倾角为70°～90°、边坡坡角为40°～60°、且边坡坡高大于300 m的顺层陡倾岩质边坡中,而滑移-弯曲变形往往发生于岩层倾角为50°～70°、边坡坡角为15°～60°、且边坡坡高在300 m左右的顺层陡倾岩质边坡中;(2)顺层陡倾岩质边坡倾倒变形的典型变形特征表现为中上部岩体呈现滑移-倾倒变形,中下部岩体呈现弯曲-倾倒变形,整个变形演化过程可以概括为卸荷回弹、滑移-倾倒和蠕变-滑移3个阶段;(3)数值模拟结果显示,岩层陡倾角是顺层陡倾岩质边坡发生滑移-弯曲-倾倒变形的必要条件,当边坡坡角大于60°且岩层倾角与边坡坡角之差小于15°时,顺层陡倾岩质边坡往往发生滑移-弯曲变形,而当边坡坡角大于60°且岩层倾角与边坡坡角之差大于15°时,则其发生滑移-弯曲-倾倒变形。     

基于五林矿场的冻融环境下缓倾斜边坡稳定性分析研究

五林露天矿场处于高寒冻融环境,地质条件复杂.文章通过冻融机理及边坡稳定性理论研究,利用直剪试验获得力学参数,结合数值模拟,从冻结厚度、融化厚度、含水率、冻融循环次数四个方面对目标矿区边坡稳定性进行分析.分析发现该矿区边坡稳定性较好,坡体滑塌风险较小,实验发现含水量和循环次数对边坡稳定性影响较大,三次冻融循环以后,含水量为主要影响因素.在此基础上提出铺设排水管道,使用土工格栅防护,雷达监测等相关防护措施.     

湖北省十白公路阳南沟隧道进口边坡防护方案论证

边坡防护方案的合理有效是确保边坡治理及边坡长期稳定的关键,分析评价边坡防护方案具有重要的工程意义。采用极限平衡方法对湖北省十堰至白河公路阳南沟隧道进口边坡的稳定性进行了分析与评价,提出了整体加固和局部加固的综合防护方案,并采用有限单元方法对边坡防护方案进行模拟分析与评价,评估防护方案的合理性和有效性。结果表明:采取抗滑桩整体加固措施能保证边坡整体稳定,可有效地控制边坡的整体变形,减小边坡变形对阳南沟隧道大桥桥墩的影响,而采取抗滑挡墙能有效地控制边坡的局部稳定;整体加固和局部加固的边坡综合防护方案是合理的,可有效地确保阳南沟隧道进口边坡在施工和运营期间的长期稳定。该研究可为类似地区边坡的防护工程设计提供参考。     

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。