强降雨条件下坝肩边坡抗滑稳定性分析

基于饱和-非饱和渗流理论和非饱和土强度理论,建立降雨条件下边坡稳定性分析有限元数值模拟模型,研究考虑强降雨条件下渗流场变化导致饱和区渗透力变化而影响边坡稳定性的强度折减分析法。将此方法应用于广东省乐昌峡左岸坝肩边坡,进行降雨过程边坡渗流变化情况及稳定性变化分析。分析结果表明：在强降雨条件下,地表水入渗将直接导致非饱和区范围缩小、压力水头升高及局部暂态饱和区出现;考虑饱和区渗透力变化的影响,降雨入渗时边坡稳定性将会下降,但由于边坡开挖使得坡角较为平坦,而且上层强风化层的渗透系数较低,故此时边坡仍然处于稳定状态。     

长距离调水工程渠道裂隙岩质边坡渗流模拟

长距离调水工程选址时不可避免地经过裂隙发育地层，地层中裂隙对边坡渗流场有着重要影响，可能诱发渠道产生渗透破坏。以胶东调水工程莱州段部分渠段为研究对象，以实测裂隙分布情况为样本，基于蒙特卡洛法生成随机分布的裂隙网络，采用COMSOL有限元数值计算软件分别基于孔隙模型和裂隙模型开展不同降雨条件下渠道裂隙岩质边坡渗流分析。结果表明，裂隙模型的湿润峰运移速度比孔隙模型快，孔隙水易提前与地下水接触，造成边坡位置地下水位上涨；相同降雨强度、地下水位条件下，裂隙模型的渠道坡脚处水头值较孔隙模型的大，更易造成渠道衬砌板破坏；相同降雨条件下，裂隙的存在使得衬砌板的破坏时间提前，还会扩大破坏范围，降雨强度越大，破坏面积越大。     

降雨条件下岩体边坡稳定性数值模拟与分析

根据某高速公路岩体边坡的实际情况和基本资料,选定典型边坡,建立降雨入渗条件下该边坡非稳定饱和一非饱和渗流分析的有限元模型,分析在汛期暴雨和平均降雨两种工况下边坡内的地下水渗流场及其变化规律,确定地下水荷载。进一步模拟边坡分级开挖、支护过程,计算分析各阶段边坡应力变形规律和位移变化,以及在2种工况下的边坡稳定性。结果表明,降雨后的最小安全系数比降雨前有所减小,局部安全系数小于1．0,有滑坡危险;锚索支护后降雨的最小安全系数比支护前要大,较小安全系数的分布范围有一定的减小,安全系数提高幅度较大,能满足稳定性要求。该结果不仅可以为工程施工提供科学的理论依据,而且对边坡加固措施以及滑坡的预测预报也具有重要的指导作用。     

降雨入渗对微生物注浆加固边坡的稳定性影响研究

利用微生物注浆加固边坡,分析降雨入渗作用下微生物注浆加固土体的非饱和土-水特征参数,并采用Van Genuchten公式进行拟合,获得微生物注浆土体渗透函数的特征参数。利用MIDAS/GTS分析降雨入渗条件下,坡面加固边坡的非饱和土体,在流固耦合作用下的暂态孔隙水压力,并用于考虑基质吸力影响的边坡稳定性计算。根据设定的降雨情况,探讨了注浆边坡在不同降雨强度、不同降雨持时的稳定性。结果表明:微生物注浆加固可以有效减小降雨入渗对边坡的影响,对提高边坡的稳定性具有明显的促进作用;相同加固方案、相同降雨持时情况下,降雨强度越大,边坡的稳定性越差,其中当降雨强度达到30mm/d时,所有加固方案的边坡处在失稳状态;降雨持时相同,随着注浆加固厚度的增加,坡体孔隙水压力负值区减少,边坡的稳定性进一步增加。     

降雨入渗条件下黄河古河道草本植物护坡效应分析

为研究降雨作用下草本护坡植物对河岸边坡稳定性的影响,试验测定了黄河古河道草本植物发育土体的土水特性指标,试验结果表明:狗牙根-土、高羊茅根-土、香根草根-土相比裸地黏聚力分别增长52%、140%、222%;根-土复合体在土水特征曲线中进气值提高,持水性增强;在相同饱和度下,根-土复合体渗透系数比裸地高1~2个数量级。有限元数值模拟结果说明,在降雨作用下,草本植物护坡效应主要表现增强边坡浅层稳定及约束边坡变形,对边坡最大位移的减幅从高到低依次为香根草高羊茅狗牙根,并且草本植物约束边坡变形的能力在降雨条件下被削弱。研究成果可作为黄河古河道生态护坡工程优选草本植物,防治岸坡浅层失稳的依据之一。     

新疆乌恰尾矿库三维静力有限元稳定性分析

采用基于有效应力法的EFES-3D程序,运用非线性的E-B模型对乌恰县4种尾矿库设计方案进行了边坡稳定分析,求得静应力场、位移场和边坡最小安全系数。计算得出4种工况下的边坡最小安全系数均大于1,说明尾矿库是稳定的。比较四种方案可知,在坝坡坡比1∶6且有排渗措施的工况下,尾矿库的坝坡向河谷方向位移最小,边坡安全系数最大,尾矿库最安全。为此提出选用坝坡坡比较小且设有排渗措施的方案的建议。     

白鹤滩坝肩边坡施工期变形规律与控制因素分析

白鹤滩坝址区地质构造条件复杂,岩体卸荷作用较强,且发育有断层、错动带、深部裂缝等软弱结构面.在施工期间,人为活动会破坏两岸高陡边坡的稳定性,影响大坝长期安全稳定运行.结合白鹤滩地质条件对施工期坝肩边坡的监测资料进行分析,研究左右岸坝肩不同高程区间边坡的变形机理.基于对白鹤滩坝址区工程地质资料的整理分析,构建三维有限元边...     

考虑库水位与间歇性降雨联合作用的库区古滑坡稳定性研究

为研究库水位骤降联合间歇性降雨对库岸古滑坡渗流稳定的影响,基于非饱和渗流原理,考虑不同速率库水位骤降、不同类型间歇性降雨及降雨发生时刻,利用Geo-Studio软件对滑坡在库水位骤降遭遇间歇性降雨时的渗流特性、位移变形及稳定性进行了有限元模拟。结果表明：静库水位下孔压呈间歇式升降,中部孔压最大且发生时刻最迟,此时表层位移最大,易发生浅层滑坡;库水位骤降速率和孔压消散的快慢呈正相关,中上部具有表层滑坡风险,下部埋深20～25 m处具有深层滑坡趋势;降雨发生时刻越早,孔压达到峰值越快,库水位骤降初期遭遇间歇性降雨主要影响滑坡上部位移变形,而骤降后期发生间歇性降雨对滑坡中下部位移变形影响显著。各降雨类型的最小稳定性系数大小为翼锋型>升阶型>中锋型>降阶型,而与库水位组合的滑坡安全稳定影响程度为库水位下降联合间歇性降雨>静库水位下间歇性降雨>单纯库水位骤降。     

基于ABAQUS土坡降雨入渗应力应变及稳定性研究

降雨会影响土体的力学参数,通过ABAQUS对雨水入渗的瞬态渗流对土坡应力、应变的影响进行研究,以一理想边坡作为案例进行建模与计算,不考虑降雨积水的影响,认为静水压力随深度线性增加,建立CPE4P网格进行计算.后处理中,对其渗透率、孔压、横纵向位移、偏应力、塑性应变以及应力路径等作了分析,得出一系列降雨入渗作用下应力、应变及稳定性的相关结论.     

西藏拉萨河谷山地土壤水分对降雨的响应

通过野外坡面降雨试验,对西藏拉萨河谷山地土壤水分进行全天候定位监测,以揭示拉萨河谷山地土壤水分对降雨的响应,旨在为促进青藏高原干旱半干旱地区的水土保持、植被恢复及水土流失治理提供一定的科学依据。研究结果表明:不同土层条件下,土壤水分对降雨的响应不同,即表层(0~5cm)土壤水分对降雨的响应最为迅速与直接,次表层(5~20cm)土壤水分对降雨的响应相比表层土壤会有延迟,深层(20~40cm)土壤水分对降雨的响应不明显,基本处于平缓状态;研究区域条件相同条件下,海拔越高,降雨量越大,高海拔各土层的土壤水分对降雨的响应更为强烈;土壤水分对降雨的响应受植被类型及其密度大小的影响,密度更大的草本植物相对于稀疏的灌草植被而言,其土壤水分对降雨的响应会较为平缓与延迟。     

加筋率和含水率对木纤维红黏土边坡稳定性的影响

为了研究木纤维在不同含水率下对红黏土边坡稳定性的影响,采用直剪试验和边坡稳定性模拟分析方法,对加筋率为0（素土）、0.5%、2.5%和5.0%共4个处理在5个不同含水率水平下的木纤维加筋红黏土试样测定土体黏聚力和内摩擦角,分析边坡土体的最小安全系数。结果表明:加筋率越高,土体内摩擦角越小,黏聚力越大,木纤维主要以提高黏聚力来增强土体稳定性;木纤维红黏土在含水率＜25%时,木纤维能增强抗剪强度,提高边坡最小安全系数,且加筋率越高,抗剪强度和最小安全系数越大,边坡稳定性越好。      

驮英水库溢洪道右侧边坡加强支护方案研究

驮英水库溢洪道右侧边坡出露的J1b1-4-2砂岩岩层在褶皱处风化较深,岩体破碎,层间泥化夹层发育.由于不良地质条件的影响,边坡施工期的稳定性问题突出.本文根据溢洪道开挖揭露的工程地质条件,分析边坡现有变形及支护状况,并利用FLAC3D软件对已施工开挖支护方案进行稳定性评价,再提出两种加强支护方案进行计算比选,为边坡加强...     

金沙江白鹤滩水电站左岸雾化区边坡稳定性分析

为研究泄洪雾化雨对白鹤滩水电站左岸边坡稳定性的影响,通过分析坝址区工程地质条件,确定了左岸雾化区边坡稳定性的计算条件,基于一次典型泄洪雾化降雨过程的三维饱和非饱和渗流有限元计算成果,考虑暂态饱和区的渗透荷载、非饱和区的负孔隙水压力及结构面遇水软化降低其抗剪强度等,采用FLAC3D软件对左岸边坡在不同时刻的横河向位移、应力、剪切应变率及塑性区进行计算.通过与天然状态比较分析可知,降雨入渗将显著抬高坡面浅部的压力水头,在坡脚处会出现大范围的暂态饱和区,坡体变形、应力、剪切应变率的量值均有显著提高,降雨入渗还可能诱发坡体深层滑动破坏,致使坡体局部稳定性恶化.     

某涉水崩滑堆积体边坡地震致灾机制综合评估

弄清高烈度区涉水边坡在地震、库水和人类工程活动综合作用下的坡体扰动劣化机制，是边坡稳定性评价的核心，也是采取有效应对措施的前提。依托某库区历史崩滑堆积体边坡，在搜集得到的勘察设计资料、三峡移民局蓄水及滑坡通报、参建单位往来函件、历史地震资料基础上，结合地面调查和数值计算，采用时空序列分析方法，探讨了该边坡致灾主导因素、坡体扰动程度和稳定性劣化机制，综合评估了工程处置的可行性，所得主要结论如下：(1)工程建设对该库区边坡的扰动和稳定性影响可控；永善和鲁甸两次地震对边坡均有影响，但多达1 339次余震的鲁甸地震对该边坡岩土体震松效应影响最大，高水位加剧了震松岩土体的饱和软化，造成该边坡目前整体处于基本稳定-欠稳定状态，坡体前缘处于欠稳定-失稳状态。(2)该边坡坡顶和坡面发育的不良地质和不稳定现象为历史变形迹象，没有继续发展现象；但坡脚临牛栏江到金沙江一线，坡面破坏痕迹新鲜，下部边坡已经严重威胁结构安全。(3)极限平衡分析揭示边坡由勘察阶段的整体稳定，到两次地震作用后的基本稳定-欠稳定状态，达到1.30安全标准所需要加固力为20 015～19 7421 kN/m、加固深度60～180 m、加...     

乐昌峡水利枢纽工程右岸坝肩边坡变形稳定分析

乐昌峡水利枢纽右岸高边坡风化层深厚,岩石强度弱,大坝右岸坝肩开挖后,将形成约215m的开挖边坡,边坡处于降雨强度大的地区,在施工期边坡开挖过程中的变形稳定,直接影响到碾压混凝土大坝的施工工期,十分关键.为了验算边坡开挖中和开挖后的稳定性,首先采用有限元法,对边坡开挖过程进行模拟,给出边坡的变形、屈服区等应力应变情况,利用强度折减法得到边坡的抗滑稳定安全系数,其次,用刚体极限平衡法计算安全系数,并与有限元的计算结果进行对比分析.在缺少渗流基本资料情况下,对深厚风化层的稳定状态,在极限平衡分析中,进行受降雨影响下的敏感性分析.最后对该工程提出加强观测和排水等措施,对边坡的稳定具有指导意义.     

基于JRC-JCR模型的桥址边坡渐进破坏分析

特大桥作为线性工程中的控制性工程,其桥址边坡的稳定性至关重要。由于陡峻山体往往发育有强卸荷裂隙,有潜在崩塌的可能。针对中国云南某一特大桥的桥址边坡稳定性问题,首先通过详细的地质调查确定其主要结构面特征,然后通过盒计数法得到结构面的分形维数,进而估算得到其结构面粗糙度系数并得到其抗剪强度参数。为了分析不同结构面系数以及陡倾卸荷裂隙倾角对稳定性的影响,建立有限元模型进行分析计算,最后给出了工程加固措施建议。其结果表明:①控制桥址边坡稳定性的关键结构面是一组陡倾的强卸荷裂隙以及一组缓倾的岩层层面;②研究区域结构面粗糙程度差异大,大部分较为粗糙;③有限元计算揭示出桥址边坡呈现典型的渐进破坏模式,若前方堆积体被移除,位移较大区域集中在陡坎前部;④随着粗糙度系数的减少以及陡倾结构面角度的加大,边坡由局部破坏转变成整体破坏;⑤要提高边坡的稳定性,必须控制陡倾结构面的进一步变形,并据此提出了相应的工程处置措施,结果表明处置后的边坡稳定性较好,可以进行下一步的工程建设。     

基于四参数随机生长法重构土体的渗流细观数值模拟

基于四参数随机生长法(QSGS),根据土体孔隙率,重构土体微观结构.通过格子Boltzmann方法,左右采用不透水边界,上下边界采用非平衡外推格式,颗粒之间的碰撞采用标准反弹格式,建立饱和土体渗流模型,并让恒定流速的水渗入模型.结合算例,推导了宏观物理单位与格子单位之间的转换关系,编制相关Matlab程序,并且进行运算分析,探讨在计算机模拟情况下的微观土体结构中水的渗流变化规律.结果表明:根据QSGS方法所重构的土体生成过程与自然环境下多孔介质的生成过程类似,重构土体性状各异,连通性和结构与实际土体类似;在连通性良好的前提下,土体中水的渗流速度与孔隙率大小有关;同一土体中渗流通道越小的位置水的渗流速度越小,渗流通道越大的位置渗流速度越大;在相同孔隙率条件下,大颗粒土的平均渗流速度比小颗粒土的平均渗流速度大,而小颗粒土的渗流更为稳定.     

层状土层序排列对水分运移影响的室内土槽试验

自然界中的土壤垂向普遍呈层状分布,土壤的层状结构对水分入渗以及污染物迁移具有较大影响。为了解多层土壤层序排列对水分运动的影响,通过二维土槽染色示踪试验对不同层序排列下层状土的累积入渗量、入渗率、指流发育状况进行了研究。结果表明,具有相同厚度、相同土质的土壤,土层排序不同,可导致累积入渗量和入渗率不同,而且指流的形成和发育也出现不同。表层土质为砂土时能够显著增大土壤入渗量。其中表层土质为砂土时的累积入渗量比表层为壤土的累积入渗量多1~6cm。此外,下层砂粒粒径越大,指流现象越明显。     

基于MICP及EICP技术的土壤固化试验研究

【目的】针对传统土质边坡固化方法操作复杂、维修维护困难问题,开展基于微生物诱导碳酸钙沉积(MICP)及脲酶诱导碳酸钙沉积(EICP)技术的土壤固化研究,为农田土质排水沟边坡生态防护提供一定的理论指导。【方法】基于MICP及EICP技术的土壤固化研究,使用巴氏芽孢杆菌和脲酶进行土壤固化试验,设置巴氏芽孢杆菌(菌组)、脲酶(脲酶组)处理,通过溶液试验,对比研究巴氏芽孢杆菌菌液、脲酶溶液分别与固结液(尿素/氯化钙混合液)以不同配比(1∶3、2∶3、1∶1、4∶3、5∶3)混合下的碳酸钙生成量,并进行土壤多轮次喷洒试验,分析不同固化轮次下土壤表面形态、碳酸钙量和微观结构特征,探讨巴氏芽孢杆菌、脲酶对土壤的固化效果。【结果】巴氏芽孢杆菌、脲酶作为MICP和EICP过程的催化剂水解尿素,然后与氯化钙生成碳酸钙晶体,不同催化剂与固结液的最佳配比为菌组2∶3、脲酶组5∶3,其碳酸钙产率分别为86.7%、84.1%;2个处理以2∶3配比对土壤进行多轮次喷洒,生成的碳酸钙可有效修复土壤表层裂缝,菌组碳酸钙量比脲酶组高,但其差距在后期逐渐减小;巴氏芽孢杆菌和脲酶诱导产生的碳酸钙晶体形态不同。【结论】巴氏芽孢杆菌、脲酶诱导沉积的碳酸钙晶体填充在土颗粒之间,可达到良好的土壤固化效果,本研究条件下,巴氏芽孢杆菌处理效果比脲酶处理好。     

块体理论在拱坝坝肩边坡抗滑稳定性分析中的应用

在水电站坝肩边坡的施工过程和运行过程中,由于岩体天然状态遭受到破坏,伴随着边坡开挖及大坝运行,相应的产生整体或部分块体移动,出现不稳甚至破坏效应,给施工和大坝的正常运行带来严重威胁.以万家口子水电站拱坝坝肩边坡为例,通过对坝肩边坡发育的结构面空间组合形式进行分析,找到可能存在的关键块体,采用三维极限平衡分析方法,计算各关键块体在施工期和运行期正常工况、降雨工况、地震工况下的稳定性安全系数,根据拱坝坝肩边坡的设计标准,评价各关键块体的稳定性,并针对坝肩存在的不稳定块体,给出了锚索加固的建议方案.