降雨诱发黄土高填方支挡边坡失稳机理研究

近些年,由于机场建设、公路铁路等地面交通网以及城镇化的建设在黄土丘陵地区开展越来越频繁,形成大量的黄土填方高陡边坡,虽然这些地区的年降雨量较小,但是降雨已经是诱发黄土滑坡的主要因素,通过对研究区黄土高填方边坡进行原位渗流实验和裂缝存在条件下暂态非饱和渗流以及饱和黄土力学特性进行分析的基础上,对降雨诱发黄土高填方支挡边坡失稳机理研究,研究表明:（1）3d后的原位渗流中实验试坑中心的最大入渗深度为1.30m,湿润锋最大深度位于入渗最大深度以下0.20m,但降雨条件下,裂缝的存在是黄土边坡发生浅层滑动的重要因素;（2）当围压小于300kPa时,饱和土体的轴向应变增长到20%左右时,达到稳定状态,在静力驱动剪应力大于稳态抗剪强度的条件下则会使高填方坡体的局部发生流滑破坏;（3）总体来说黄土高填方支挡边坡变形破坏的形成机制为:推移式蠕滑-支挡结构失效-累进性滑移剪断-牵引式溃滑。     

第七届全国岩土工程实录交流会特邀报告——黄土高填方关键技术问题与工程实践

黄土丘陵沟壑区高填方工程的地形地貌和地质环境复杂,场地内常分布有大面积湿陷性黄土和淤积土,且具有土方量大、影响因素多、施工工期紧、沉降控制要求高等特点,建设过程面临着填方体的稳定、变形、排水、湿化变形控制及边坡防护等问题。以国内几处典型黄土高填方工程为例,介绍了通过场地综合地质条件评价、土方平衡优化、地下盲沟排水、原地基强夯加固处理、填筑体压(夯)实处理、填挖边坡防护处理、施工质量立体式监控、岩土工程全程监测等多种手段有效组合,解决黄土高填方工程问题的实践工作,相关经验可供类似工程借鉴。     

黄土梁峁区高填方地基变形规律研究

随着城镇化步伐加快,陕北黄土高原梁峁区三四线城市出现越来越多的高填方工程,陕北大孔隙黄土与特殊地形地貌共同作用下引起建筑物地基发生严重不均匀沉降,导致上部结构开裂甚至失稳垮塌,危及人身与财产安全。为了全面分析梁峁区高填方地基变形规律,课题组在陕北黄土高原某梁峁区填方场地选取了西北地区最大的试验场(直径超过90m),通过原位监测对高填方地基地应力、含水率以及地基沉降进行了研究,分析了黄土填方地基含水率随季节变化规律及其影响深度,并发现黄土高填方地基中存在土拱现象,总结出沉降与填方高度的关系。利用三维数值模拟反演分析推测出高填方地基的最终沉降量,对上部结构作用下地基变形规律进行了预测,为类似黄土地区高填方工程设计及其变形计算提供参考。     

软岩高边坡开挖变形规律的物理模拟研究

软岩边坡失稳破坏与卸荷应力引起的坡体变形、蠕变与降雨有关,正确确定其对坡体变形的影响是合理设置加固支挡结构的关键。通过地质力学模型试验,研究软岩高边坡在开挖及降雨时坡体的稳定性及变形变化规律,分析支挡结构对边坡变形的影响机理。试验结果表明,在开挖过程中及时地施加支挡结构,可以减小施工期间坡体的变形;同时,支挡结构可以有效地抑制坡体的蠕变变形,特别对坡体中下部的蠕变变形抑制效果更显著。     

从挡墙滑塌谈较陡不稳定斜坡和填方边坡的主动支撑

本文结合某挡墙滑塌地质灾害的工程实例,通过简单力学分析认为,应将受拉力的锚杆锚索变为可承压的隐地梁,并尽量使其与滑动结构面近直交,通过主动支撑支挡使整个抗滑工程系统更为稳固。通过对挡墙结构的改进,可使其在对山区高速公路、大型场地建设高切方边坡、较陡潜滑坡和不稳定斜坡,以及高填方边坡的治理中更能发挥长效作用。     

黄土路堑边坡变形破坏机理的三轴试验研究

通过原状黄土的减压三轴压缩试验,研究了黄土边坡不同深度不同含水量土体的应力-应变关系,并与原状黄土的常规三轴试验结果进行了比较,发现减压三轴试验能合理地模拟和解释开挖卸荷作用下黄土边坡土体的变形与破坏过程。试验结果表明:坡脚开挖卸荷时,黄土边坡中浅层非饱和黄土易出现应变软化或塑性流动,强度较低,易产生较大变形,而深层饱和黄土仅在高围压下发生应变硬化,强度增加,在中低围压时均发生应变软化现象。分析认为黄土边坡特殊的工程地质条件,使得黄土边坡的特定部位在开挖卸荷作用下常形成了不利于土体稳定的含水量和围压组合,导致坡体特定部位的土体变形破坏,进而诱发边坡的变形破坏;开挖卸荷作用下黄土边坡变形破坏的力学机制应为蠕滑-压致拉裂或牵引式滑坡。     

煤矿地区的滑坡灾害及其防治技术

由于特殊的地质结构,煤矿地区是我国滑坡灾害最严重的地区之一。列举了露天矿边坡、采空塌陷区滑坡和厂区滑坡灾害实例,分析了煤矿地区常见的黄土滑坡、堆积层滑坡、基岩顺层滑坡和切层滑坡的特征与发生机理,认为特殊的地层结构和坡体结构是发生滑坡的地质基础,地下水是滑坡的重要影响因素,不科学的人类工程活动是诱因。要预防滑坡灾害,在选线、选厂、选址时必须加强地质工作,查明老滑坡和新生滑坡的规模和性质,工程地质与力学计算相结合评价滑坡的稳定性,提出预防措施建议。同时介绍了我国常用的治理滑坡的原则和排水、减重、反压和支挡等工程措施,以及今后应深入研究的问题。      

路堑高边坡动态监测与分析

边坡稳定是一个复杂的、多参数岩土力学问题,对其现场监测是保证工程安全的重要措施之一。结合工程实际,在对路堑边坡表面、地下变形以及支挡结构物受力状态监测所获取的信息进行综合分析的基础上,对边坡施工及运营期的安全性进行了分析研究,指出了影响边坡稳定的各种因素,可为类似工程的设计及施工提供借鉴。     

黄土填方高边坡变形破坏机制分析

本文依据西北某油田倒班基地黄土填方高陡边坡工程勘察, 研究了该边坡的变形破坏机制, 通过对边坡工程地质条件及变形破坏分析, 建立FLAC3D地质模型, 采用数值模拟方法研究了边坡变形破坏机制。研究结果表明, 主要变形区或破坏区为陡坎周围至其沿坡面向下20～25m 的范围之间, 其破坏深度底界为全新世填土层Q4与原状黄土Q3接触面, 但要重点控制沿坡面向下20～25m 的范围之间的变形。数值模拟结果表明, 该边坡目前整体稳定性较好, 不会发生整体变形破坏。     

山区机场高填方地基变形与稳定性系统研究

以四川九寨黄龙机场104m高填方地基为例,阐述了山区机场高填方地基变形与稳定性系统研究方法和步骤。认为高填方地基工程研究、设计与施工必须紧密结合,研究工作可分为5个阶段:第一,开展高填方地基基础地质条件研究和环境工程地质评价;第二,结合工程情况进行高填方地基变形与稳定性试验研究并提出软弱地基处理方法;第三,进行软弱地基处理试验和填料碾压夯实试验;第四,结合工程实践进行高填方地基变形与稳定性原位监测,并结合监测研究成果对前期试验研究进行反馈分析;第五,综合各阶段研究成果,对高填方地基将来的变形与稳定进行预测,并以此为依据进行场道工程设计。     

某山区高填方机场边坡稳定性分析及支护措施研究

在山区机场工程建设中,由于地形地貌及机场净空的限制,高填方边坡变形问题已经成为山区机场建设中亟待解决的技术难题。由于山区机场高填方边坡稳定性问题涉及影响因素较多,本次结合西北地区某一山区机场3~#高填方边坡的变形病害的稳定性分析和整治工程措施的研究,结果认为:(1)认为降雨是填方边坡发生滑坡病害的主要诱因,而下伏的软弱面(带)变形控制高填方边坡的稳定性。复杂的地基结构可能包含多层软弱面(带),在加载条件下均可发展为高填方边坡整体失稳的滑动面。设计施工时应高度注重原地面软弱地基土的处理,加强地表及地下排水设施的建设。(2)根据拟治理边坡各段实际情况,通过传递系数隐式解法计算折线性滑坡与采用Mohr-Coulomb准则进行有限元分析的圆弧形滑动面的安全系数对比可知,复杂填方地层滑坡设计时当滑面较为确定时采用传递系数隐式解法处置滑坡较为安全稳妥。(3)采取地表增设明沟排水,地下增设集水井仰斜排水孔疏干滑动带水分,控制地下水位上升,同时坡脚采用抗滑桩进行加固的措施较好地抑制坡体变形的进一步发展,可为山区高填方边坡稳定治理提供借鉴。     

施工诱发边坡失稳变形机制及应急治理对策

通过对香溪大道失稳边坡地质灾害调查,对边坡的地形地貌、地层岩性、岩体结构、原设计方案与施工过程进行研究,在此基础上通过FLAC3D数值模拟,结合工程地质条件分析,对原格构挡墙逆作法施工诱发边坡牵引式滑动过程进行了分析,并对其变形破坏机制进行深入探讨。研究结果表明:边坡变形受工程地质条件控制作用明显,边坡开挖改变了坡体原来的力学平衡条件,为边坡变形失稳创造了客观条件;由于超开挖施工,受格构挡墙自重作用,下部支撑岩体受压破坏,导致格构挡墙失稳下沉,带动其后坡体变形,形成牵引式滑动;随着坡体滑移的发展,边坡将逐渐拉裂破坏并形成贯通的剪切滑动面,从已施工的格构挡墙下部贯通剪出,最终整体失稳破坏;基于破坏机制分析的应急治理措施将重点放在为原格构挡墙下部提供有效支撑和控制潜在滑动面变形上;监测结果表明,应急治理后边坡达到稳定性要求。      

浅析山区高等级公路中的边坡工程岩体

随着山区高等级公路建设的飞速发展，各类边坡工程岩体问题也日益增多。从卸荷岩体力学的基本观点入手，探讨了边坡工程岩体的变形破坏特性、稳定性评价方法以及开挖设计理论。研究表明，边坡工程岩体的变形破坏特性完全符合卸荷岩体力学行为，不同于常规的加载岩体行为；边坡工程岩体的稳定性分析计算中必须重视水力学因素和卸荷作用的影响，并得到了有意义的表达式；边坡工程岩体的开挖设计应在充分认识其工程力学性状的基础上，针对边坡岩体地质特性，结合已有各类稳定边坡的资料，进行既经济又可靠的优化设计。     

新型,轻型支挡工程在南昆铁路的应用

南昆铁路地形、地质条件复杂,工程艰巨,在不稳定边坡地质灾害防治工程中,采用了许多新型、轻型支挡结构。本文介绍了南昆铁路应用新型、轻型支挡工程的设计与施工经验,并论述了各种新轻型支挡的适用条件。     

陕北黄土地层地貌特征及工程特性综述

陕北地区作为我国能源基地、农牧业生产基地和旅游基地,工程活动正在不断加强,但对于陕北黄土地区的区域工程特性研究较少。因此,结合野外调研以及相关勘察资料,对陕北黄土地层地貌及工程特性进行了综合分析。研究结果表明: 陕北黄土地层可划分为全新统风积沙、上更新统黄土、中更新统黄土、新近系岩石和古近系岩石; 陕北黄土地貌可划分为黄土侵蚀-构造堆积地貌、黄土现代构造(变形)地貌、黄土湿陷地貌和黄土侵蚀地貌; 因沉积年代和赋存环境的不同,陕北南部和北部黄土的工程特性(主要包括湿陷性、渗透性以及力学性质)迥异。陕北黄土地层地貌特征及工程特性的研究不仅与陕北地区的工程地质、水文地质和环境地质等研究有着密切的联系,而且对于陕北黄土分布区的生态、经济以及国防等国计民生建设具有重要的指导意义。     

黄土弹塑性损伤本构模型基本构架研究

黄土由于特殊的结构性,其变形和强度受到力和水的共同影响,因此对于黄土的力学研究必须同时考虑力和水的作用。根据热力学和连续损伤力学理论以及黄土在加载和增湿作用下的能量转换过程及结构破损过程分析,提出了黄土的损伤变量、加载损伤和增湿损伤的定义以及它们之间关系,并提出由塑性、加载损伤和增湿损伤三部分组成可以考虑加载和增湿作用的黄土弹塑性损伤本构模型的基本构架,为建立黄土的结构性模型提供一种新的思路。     

腊寨水电站坝址右岸边坡三维数值模拟分析

边坡变形破坏是水利水电工程中多发的地质灾害之一,通过三维数值模拟开展边坡稳定性评价对防灾减灾及滑坡预报具有重要的意义和价值。本文对云南腊寨水电站坝址右岸边坡进行了数值计算。经过调查边坡工程地质条件,本文试图通过分析边坡岩体结构类型、结构面与坡面的产状关系以及诱导因素研究边坡变形成因机制,在此基础上,利用FLAC3D 三维数值模拟分析方法,分别计算了原始边坡、开挖未支护和支护后的边坡应力场、位移场和塑性区分布,结合工程地质条件分析,对其变形机制进行了深入探讨。研究结果表明,边坡处于压致拉裂的初始阶段,边坡变形受开挖作用影响明显。根据边坡变形研究结果提出相应的支护方法,包括预应力锚索、网格梁和挂网喷锚等方法,使边坡变形得到有效控制。     

考虑力学参数不确定性的岩质边坡开挖卸荷响应概率评价

鉴于目前关于节理岩体力学参数空间变异性表征及存在潜在滑移面边坡的可靠性问题研究较多,但对于岩质边坡力学参数空间变异性影响及开挖卸荷响应(变形与塑性区)不确定性分析的研究较为有限。提出考虑力学参数不确定性的岩质边坡开挖卸荷响应概率评价方法,该方法以室内岩石力学试验及现场地质勘察测绘数据为基础,利用Hoek-Brown经验准则与Monte Carlo分析手段,构建了以岩石单轴抗压强度(uniaxial compressive strength,简称UCS)、地质强度指标(geological strengthindex,简称GSI)和节理工程参数为输入的边坡岩体力学参数概率统计模型,并采用卡方检验进行模型的吻合度检验;基于点估计原理构建岩体力学参数组合方案,并结合数值模拟开展边坡开挖过程的仿真分析,获得边坡开挖后整体安全系数及位移及塑性区的概率分布。利用该方法对在建京秦高速沿线某路堑边坡岩体力学参数及开挖卸荷响应进行分析,得到了岩体强度、弹性模量、黏聚力与内摩擦角的取值及不确定性分布,采用点估计与FLAC^3D模拟分析,得到了边坡安全系数及典型观测点的位移与塑性区分布结...     

入渗诱发黄土滑坡的力学机制

在农田水利建设蓬勃发展的同时,灌溉入渗在黄土塬边诱发了严重的滑坡灾害。作为黄土滑坡的典型区域,甘肃黑方台地区近年来受到了密切关注。为了研究入渗条件下黄土边坡的变形破坏机制,在黑方台典型滑坡后壁削取原状土样,开展了3组不同应力路径的三轴试验以模拟边坡的失稳过程。通过开展偏压固结不排水（ACU）试验和饱和恒载（SDL）增孔压试验研究了饱和黄土启动和变形破坏过程;通过开展非饱和恒载（UDL）增湿试验,研究了非饱和黄土启动和变形破坏过程。在此基础上,从应力路径和黄土的微观结构角度阐述了入渗诱发黄土滑坡的力学机制。此外,利用试验结果分析了黄土的典型物理力学特性,结果表明：在埋深应力范围内,该黄土的饱和临界状态线可简化为单一的直线;该黄土的状态边界线可近似为其临界状态线;由UDL试验预测的土-水特征曲线受应力状态影响,较高的应力水平对应较低含水率。     

多级边坡施工效应的模型试验研究

根据边坡施工后坡体位移的相对变化趋势,给出了边坡开挖松弛区和预压区的明确定义,将开挖松弛区和预压区统称为坡体影响区,并通过大型模型试验模拟了多级边坡的施工过程,提出了影响区重叠效应的概念。若下级边坡的开挖松弛区(或预压区)与上级边坡的预压区发生重叠,那么会对上级边坡重叠区域的岩土体产生松弛(或加固)作用,从而影响该重叠区域支挡结构的受力情况,重叠范围越大影响越大;对于重叠区范围之外的支挡结构,其受力不受影响,影响区重叠效应是支挡结构受力发生变化的根本原因。