降雨及渗流条件下层状砂质板岩 边坡变形破坏模式研究

为增强边坡在恶劣条件下的稳定性,针对降雨及渗流条件下的层状砂质板岩边坡进行研究,采用边坡模型试验和有限元模拟方法,研究了边坡的变形破坏形态和位移变化情况。结果表明,边坡的变形破坏是一个持续发展的过程。主要从坡体中部开始,形成一个D字状的位移曲线,随着降雨时间的增加,最终坡体完全被破坏;当降雨强度分别为600 mm/d和800 mm/d时,边坡中部出现塌落,其降雨时间分别为16 800 s和13 300 s,说明了强降雨对边坡失稳有被更大的加速作用;通过对边坡模型试验和有限元模拟试验的结果对比表明,层状砂质板岩边坡破坏形态和位移变化趋势基本保持一致,验证了模型试验监测数据的准确性和有效性。研究结果为降雨及渗流条件下层状砂质板岩边坡变形破坏机理提供了实验依据和数值模拟参考,可为类似砂质板岩边坡渗流问题研究提供借鉴。     

全风化混合花岗岩边坡降雨冲刷试验研究

为了探究全风化混合花岗岩的冲刷破坏演化规律,设计了坡面降雨冲刷试验。借助高密度电法和面波测试方法,选取云南临沧南部山区混合花岗岩边坡进行现场冲刷试验,并构建了全风化混合花岗岩边坡入渗侵蚀量化评估方法,对全风化混合花岗岩边坡降雨冲刷破坏特征进行了分析。结果表明：1）边坡受雨水冲刷的影响深度分为3层,即0~0.5 m表层、0.5~1.6 m中层和1.6 m以下深层;2）侵蚀过程分为3个阶段,即①雨水溅蚀、入渗阶段,雨水溅蚀,坡面岩土体结构发生初始破坏,平均电阻率升高,剪切波速降低;②下层潜蚀入渗饱和阶段,雨水入渗饱和,岩土体结构进一步破坏呈松散砂状,坡面径流量较小,表层岩土体保持较好的完整性;③细沟贯通冲蚀破坏阶段,表土层平均电阻率迅速升高,剪切波速大幅度降低,坡面径流量增加,细沟贯通延伸至坡脚并出现大规模片蚀。以剪切波速变化率和电阻率变化率为基础建立的全风化混合花岗岩边坡入渗侵蚀量化评估方法,可为全风化混合花岗岩工程边坡冲刷治理提供可靠的技术支撑。     

气液两相流原理在边坡稳定性分析中的有效性研究

为研究雨水渗流行为和孔隙水压变化对边坡稳定性的影响,以降低降雨诱发的边坡失稳概率,采用气液两相流数值模拟法对一维渗流实验和斜面模型渗流实验进行分析,并对2012年青海省同仁县西山发生的滑坡进行再现模拟。按Mohr-Coulomb屈服标准建立风化岩弹塑性模型,通过孔隙水压力和孔隙压力以及有效应力变化分析了滑坡发生的可能性。结果表明:1)单相流分析没有考虑到孔隙气压的影响,可能导致渗透速度快于实验结果,而气液两相流分析可有效评估孔隙气压对土体渗流的影响,并更易计算饱和度、基质吸力和渗透系数之间的关系;2)模型试验结果表明,一旦渗透面到达计测点,孔隙压力就会突然上升,采用两相流应力-渗流耦合分析时,滑坡发生位置和形态与实际滑坡高度相似,滑动面附近的孔隙水压力和孔隙气压增加是造成滑坡的重要原因之一。研究证实了气液两相流法在降雨边坡稳定性分析中的适用性与有效性,可为研究降雨期间的边坡稳定性提供一定参考。     

基于蒙特-卡罗法的不同降雨条件下边坡渗透特性及失稳概率分析

为研究边坡在降雨期间的渗透特性以及稳定性,利用岩土工程软件geo-slope中的seep/w和slope/w模块,以某一边坡为工程背景,模拟分析了大雨、暴雨以及大暴雨3种降雨工况下边坡表面不同监测点以及不同剖面处监测点的孔压力变化规律以及边坡滑坡的可靠性指标和失效概率。结果可为工程实际提供参考。     

平原水库土石坝穿坝建筑物三维渗流稳定分析

为研究平原水库土石坝穿坝涵管出现横向裂缝情况下的渗流稳定性,利用有限元软件ABAQUS模拟分析穿坝涵管出现横向裂缝时土-涵管接触面上的渗流速度、渗透坡降、渗流孔压以及渗透量的变化规律。结果表明:当涵管出现横向裂缝时,涵管顶部接触土体的渗流速度呈台阶型变化规律;涵管断裂后涵管顶部和底部接触土体在裂缝处的渗透坡降急剧增大,容易造成渗透破坏。     

干湿循环对可变饱和残余土边坡稳定性影响研究

为了研究土体边坡在干湿变化情况下的破坏机理,对可变饱和残余土的剪切行为和持水特性进行了详细的研究。通过对土样进行饱和固结排水(CD)和吸力监测直剪试验并使用微型张力计和相对湿度传感器进行了吸力测试。研究了0.3～1m深度的原状土干湿循环次数对饱和剪切强度的影响。结果表明,边坡失稳的主要机制是材料劣化和孔隙水压力增加的共同作用。     

路基边坡雨水浸透变形模拟研究

为了减少由于雨水渗透引起的路基边坡局部变形和失稳现象,在概述模型实验现象的基础上,采用饱和及非饱和渗流分析方法以及弹塑性有限元分析方法,模拟路基边坡模型中水位的变化和滑动破坏发生前的初始变形,建立渐进式边坡失稳的预测方法,通过实验进行再现分析,以明确边坡初始变形机理.研究结果表明:1)在饱和及非饱和渗流模拟中,当渗流系...     

云峰水库土石坝渗流条件及其稳定性研究

渗流稳定是水库大坝正常运行的重要保障,特别是在水库运行管理期间渗流问题更加突出。文章以云峰水库大坝为例,选取坝体典型断面,采用有限元方法对大坝进行渗流分析。结果表明：大坝形成了相对完整的防渗体系;在不同工况下典型断面的渗流场等水头线分布均匀,等水头线走势以及密度基本一致;大坝渗流复核计算结果显示基础渗流量较大,浸润面位置不高,出渗点在排水棱体底部,未在坝坡出渗;出口坡降小于基岩强风化层的抗渗坡降,渗流基本稳定。为相关水库大坝渗流安全评价提供参考。     

贴坡排水加高对水库坝体渗流与稳定的影响研究

对土坝下游贴坡式加高过程中面临的渗流、稳定等问题进行计算研究,利用有限元法计算渗流场,比对计算各种情况下的稳定渗流情况,采用简化的Bishop法,考虑孔隙水压力计算坝坡稳定安全系数,对比增加防渗排水设施前后坝体稳定情况。经计算发现,下游贴坡加高会违反防渗原则,导致坝体渗流稳定出现问题。针对可能出现的问题提出了解决方法,最后得出增加水平排水的方案对于降低浸润线最为有效。     

小流域土壤侵蚀因子初步研究

文章以辽河铁岭段某小流域为研究对象,在详细分析了降雨、土壤、植被以及地形等土壤侵蚀影响因子的基础之上,探讨了小流域的土壤的抗侵蚀性能;通过分析影响因子与坡面侵蚀性之间的作用关系,构建了基于降雨数据的全流域输沙幂函数回归方程。结果显示:研究流域内土壤具有良好的渗透性和力学性能,其抗冲刷、抗侵蚀和抗剪切破坏能力较强,土壤的可侵蚀性能较低;降雨强度和降雨量是影响坡面侵蚀的主要因素,暴雨作用下的重力侵蚀是土壤侵蚀的主要形式;影响土壤侵蚀模数的因子较多,而降雨的强度和年分布状况是决定土壤侵蚀模数的关键性因素;在各降雨强度多元回归分析中,多元回归效果最佳的雨强为最大30min雨强。     

非饱和流对边坡内水文过程及稳定性的影响分析

为了探究渗流水文过程对非饱和土质边坡稳定性的影响机制,建立了能够模拟地下水流和分析边坡稳定性的耦合模型.基于3种表述边坡水文过程的H SB模型开展建模对比分析,揭示边坡内非饱和渗流对水文过程的影响机制;通过耦合水文模型与边坡稳定极限平衡模型,比较了浅层边坡在不同水力渗流条件下,因邻近水位升降所造成稳定性系数变化的差异,...     

基于CFD-DEM的渗蚀研究:细粒含量与围压的影响

为了揭示渗透水流对砂土渗蚀破坏的规律,利用流固耦合方法(CFD-DEM)建立具有应力边界的长方体砂土试样,进行了不同围压和细粒含量条件下间断级配砂土的渗蚀模拟.结果表明,1)对于高细粒含量试样,围压越高渗蚀颗粒流失量越高,但对于低细粒含量试样,围压对渗蚀的促进作用并不明显.2)当细颗粒含量较高时,细粒流失会引起力链屈曲...     

基于SPH法的九寨沟滑坡模拟研究

为了提高有限元法在解决滑坡较大变形时网格畸变的计算效率和精度,以九寨沟区域滑坡处地层土壤材料参数为基础,采用SPH法建立边坡模型,通过改变粒子密度和瑞利阻尼参数,研究了九寨沟区域滑坡的缩尺斜面模型滑坡面发生状况,比较了不同参数下滑动面产生过程中的差异。结果表明,在应用SPH法分析地震边坡变形的过程中,平滑距离的调整易使计算精度发生变化,从而产生一定程度的误差,而平滑距离也会影响边坡的最终变形形态;在不同的SPH粒子密度和不同的瑞利阻尼参数下,滑动面的产生过程也呈现出显著差异。SPH法有效改善了有限元处理大变形时网格失真等问题,研究结果可为地质灾害易发区的滑坡灾害防治提供一定参考。     

上部覆盖层下伏页岩一类潜在滑坡演化变形机制分析

为研究上部覆盖层下伏页岩这一类型的滑坡失稳变形,需要确定其变形的潜在影响因素,从定量角度上分析这一类型滑坡灾害的变形演化问题。以容县六王镇西流河潜在滑坡为研究对象,借助钻孔勘探、室内试验和地质调绘,详细分析了西流河滑坡的工程地质概况,并推测其可能的变形演化机制,然后利用Geostudio数值软件建立西流河滑坡的渗流模型,模拟其在不同降雨工况下的渗流规律。研究发现:西流河滑坡在持续降雨过程中稳定性系数从1.224逐步降低至1.09,稳定性系数不断下降,滑坡体内由垂直入渗逐步转化沿滑动带稳定渗流;当遭遇极端暴雨情况(50年重现期)时,滑坡体内稳定渗流场显著增厚,饱和滑带土增多,滑坡安全储备达到极限。由此可以得出:上部覆盖层下伏页岩一类滑坡变形演化过程主要分滑坡体上部覆盖层堆积阶段,垂直入渗至页岩富水软化阶段和稳定渗流至潜在滑动带软化蠕变这3个阶段;其中上部覆盖层的高渗透性和下伏页岩的隔水特征是导致页岩风化带软化蠕变和稳定渗流场形成的关键因素。研究结果为上部覆盖层下伏页岩这一类滑坡影响因素的研究提供了一些证据,对研究滑坡演化变形机制具有借鉴意义。     

长历时暴雨强度公式的推求方法

近年来,随着极端暴雨事件的出现,导致城市内涝灾害频繁发生,原有降雨历时仅为2h的市政排水设计暴雨强度公式已无法满足城市暴雨设计的需求,因此就要延长暴雨采样历时,推求出长历时(24h)暴雨强度公式。针对以上问题,根据北京市提供的52a(1961-2012)原始降雨资料并进行数字化处理,结合水利的长历时特点,采用兼顾市政排水,水利排涝,内涝防治的采样方法,应用P-Ⅲ分布曲线进行频率分析后采用6种经典方法推求暴雨强度公式的参数值,优选出误差最小且满足规范要求的暴雨强度公式参数值,进而推求长历时暴雨强度公式,在此基础上与短历时暴雨强度公式比较,分析两者的差异,为城市雨水排除规划设计提供科学依据和参考。     

三交一号矿井瓦斯抽采钻孔支护封孔研究

本文通过研究三交一号矿井4#煤层瓦斯抽采钻孔的各种参数和力学性能,得出了钻孔主动支护力与钻孔塑性变形区曲线关系。通过钻孔带压封孔保证了抽采钻孔周围的力学稳定,为煤层瓦斯预抽奠定了理论基础。     

宜毕高速公路K3段震后边坡滑坡应急处置研究

为了有效控制震后山体滑坡、崩塌现象的蔓延,保证高速公路建设及运营安全,以震后宜毕高速公路K3段为研究对象,开展震后应急勘察工作,采取注浆、排水和反压等手段对边坡滑坡进行位移和沉降监测。利用Geostudio中的Slope/W模块分析加固后的滑坡稳定性,计算边坡的屈服加速度,提出根据预应力锚索进行加固的治理方案。结果表明,滑坡在地下水和地震的共同作用下产生,土体薄层状结构及岩层顺倾均加剧了滑坡形成,尽管地震作用对边坡整体稳定性有较大影响,但实施的应急处置措施遏制了滑坡的进一步变形,经过计算,边坡加固处理后屈服加速度为0.07g,安全系数为1.3,符合相关规范要求。可见,边坡滑坡体位移在震后初期得到了有效控制,治理措施有效提高了该边坡的稳定性。处置方案对类似高速公路的建设与维护具有借鉴意义。     

孔隙水对深部巷道稳定性影响研究

随着经济的飞速发展,对资源的需求量越来越大,长期大强度的开采导致浅部的矿产资源已日渐枯竭,矿产资源的开采向深部转移,巷道的稳定性将受到高地应力和高孔隙水压力等深部恶劣环境的影响。因此本文运用岩体力学理论和有限差分软件FLAC3D,考虑流-固耦合的情况下,对高地应力下孔隙水压力的巷道的变形和稳定性进行了理论分析和数值模拟,得到孔隙水的存在使巷道变形增大,巷道的稳定性减弱。