含碎块石土质边坡的稳定性问题

含碎块石土质边坡中常发育有地下水排泄管道，他们控制地下水水位上升，对保持边坡稳定十分重要。当坡脚开挖或坡体堆载时，会破坏管道状地下水排泄系统，从而导致地下水水位升高，使潜在滑面上的孔隙水压升高，最终导致滑坡的发生。以小旦滑坡为例探讨这类边坡的变形破坏机制。     

填土斜坡的排水条件对斜坡稳定性的影响

降雨是导致斜坡破坏的主要原因。地下水位上升和在土中渗流引起土体应力状态的变化是导致斜坡在降雨过程中或降雨后变形与破坏的关键因素。填土斜坡的稳定性不仅取决于填土的强度,还与填土斜坡的排水条件密切相关。适当的排水条件不仅可以限制斜坡中地下水位上升的高度,而且可以及时消散因材料剪切收缩而生成的超孔隙水压力,防止土体液化,避免斜坡整体流动破坏。本文采用完全耦合有效应力分析程序和与状态相关的剪胀性砂土模型模拟地下水位上升过程中填土排水条件对压实填土斜坡稳定性的影响。完全耦合有效应力分析方法可以模拟孔隙水和土骨架间包括浮力和渗流在内的相互作用。分析结果表明斜坡排水条件是影响斜坡因地下水位上升而变形和破坏的重要因素,加固松散填土斜坡时必须设置适当的排水与泄水装置。     

地下水对碎石土类边坡稳定性影响分析

在碎石土类边坡中常常发育地下水管网渗流系统,他们控制地下水水位上升,对保持边坡稳定十分重要。当坡脚开挖或坡体堆载时,会破坏管道状地下水排泄系统,从而导致地下水水位升高,使潜在滑面上的孔隙水压升高,最终导致滑坡的发生。本文综合分析了滑坡与水相互作用机理,并以官家滑坡为例,通过对滑坡稳定性计算中与地下水有关的各因素敏感性分析．发现地下水位变化对孔隙压力比、水头高度和水力坡度的影响极大的影响了碎石土边坡的稳定性;通过官家滑坡极限状态的塑性变形发现,碎石土边坡的变形破坏往往是在部分脆弱部位,通过长期蠕变积累首先展开,并逐渐扩展至整个滑面,由此得到在滑坡稳定性计算中,强度参数按照饱水面积比影响下经衰减的数值进行计算,所得到的稳定性系数更符合工程实际现状,对滑坡剩余推力的计算和治理设计具有积极的指导意义。     

Geotechnical Facets of Active Sediments and its Bearing on Natural Hazards and Mitigation Measures: An Approach on Sediments of the Nubra Valley (Ladakh), Trans-Himalaya,India

Slope stability has been identified as a major obstacle to construction in the rapidly developing countries of Indonesia and Malaysia. In these countries, slope failure has been identified as one of the most commonly occurring natural disasters, leading to financial losses and deaths. Slope failure is often related to prolonged rainfall events where rainfall infiltration increases pore water pressure, reducing soil strength. This failure mechanism will accelerate with the existence of cracks, which are usually caused by differential settling, drying and shrinking of soil, and associated construction activities, among other causes. The existence of cracks on slopes usually provides an easy pathway for rainfall infiltration into soil, allowing rain to infiltrate to deeper layers than in the absence of cracks. The moisture content in deep layers is therefore higher in cracked slopes than in slopes without cracks. To address this issue, we investigated the effects of cracks on slope stability when subjected to rainfall. The influence of crack location, depth, size, and direction on pore water pressure distribution and slope stability was studied by imposing different rainfall intensities. Analysis of seepage and stability were conducted using the GEO STUDIO 2007 softwares SEEP/W and SLOPE/W. Results suggested that pore water pressure and slope stability were influenced by the existence of cracks. Analysis showed that slope factors of safety decreased sharply when cracks were located adjacent to the slope crest, as compared to when cracks were located in the middle of the slope. Furthermore, slope factors of safety decreased with increasing crack depth. Pore water pressure and slope factors of safety decreased further when slopes were subjected to small rainfall intensities for long periods, as compared to when slopes were subjected to high rainfall intensities for short periods. The present study shows that study of cracks should be an integral part of the slope stability analysis.     

地下水对库岸边坡稳定性的影响

针对库岸边坡在库水位陡降时易发生失稳破坏这一特点,分析了地下水引发库岸边坡失稳的机理,指出在地下水作用下,边坡岩土物理力学性质恶化、库水浮托力以及坡体内渗透力是影响库岸边坡稳定性的重要因素,给出了考虑地下水影响的库岸边坡稳定性计算公式。对三峡库区的某边坡工程进行了分析,结果表明：边坡岩土体介质因饱水软化作用,其滑动面的力学参数值降低;库水浮托力在某种程度上有利于边坡的稳定。当库水位陡降时,坡体内产生较大的渗透力是导致边坡失稳的一个很关键的原因。同时指出,在进行库岸边坡治理设计时,采取合理的防冲刷、反滤及疏导措施,能有效地降低地下水对边坡稳定性带来的消极影响。     

水流拖曳力对斜坡浅层土稳定性的影响分析

为研究强降雨条件下地表径流和裂隙水流的拖曳力作用对斜坡稳定性的影响,建立斜坡地表径流和地下水渗流耦合分析模型。采用Navier-Stokes方程描述地表径流和裂隙水流,Brinkman-extended Darcy方程描述土体和岩石中的渗流,并根据不同介质交界面处流速相等及剪应力连续的边界条件,推求各介质中的流速分布。应用Newton内摩擦定律求得水流对斜坡产生的拖曳力,进而将拖曳力嵌入刚体极限平衡理论对斜坡稳定性进行分析。典型斜坡实例计算结果表明,当未考虑拖曳力效应时,斜坡的安全系数为1.164,考虑水流对斜坡土体产生拖曳力效应时,斜坡的安全系数为1.089,斜坡安全系数降低了6.44%。这表明拖曳力作用对斜坡的稳定性存在不利影响,斜坡土体在近乎临界稳定状态下拖曳力将对斜坡失稳起到决定性作用。最后分别讨论了考虑拖曳力和不考虑拖曳力情况下斜坡的安全系数与径流水深、斜坡倾角、土层厚度之间的关系。分析表明,在其他条件相似的条件下,斜坡越陡,斜坡土体的安全系数下降越明显;斜坡安全系数随着斜坡倾角增加而不断降低,随着土层厚度的增加而不断降低。     

降雨入渗影响下边坡中的非饱和渗流特性

为了分析降雨入渗影响下非饱和土坡渗流特性,利用自制降雨模拟系统和实时监测系统,对降雨诱发非饱和土坡失稳过程进行全方位、多参量的实时监测,研究不同降雨条件下,不同坡度、不同压实度边坡坡体不同位置雨水入渗率和湿润峰的实变规律.结果表明:降雨入渗条件下,陡坡和高压实度土体不利于雨水入渗,而缓坡和低密实度土体入渗率变化快;实际土体吸力和含水量实时变化规律不同步,提出试验湿润峰概念,含水率（吸力）湿润峰点可按含水率（吸力）实时曲线的过渡区和雨后残余含水率（吸力）的线性交叉点确定;考虑单向吸湿或脱湿路径下土体含水率和吸力具有唯一对应关系,含水率湿润峰点与吸力湿润峰点的绝对值时差即为形成湿润峰所需时间;对比湿润峰实测值与Lumb半经验值散点分布规律,基于Lumb湿润峰深度计算公式提出非线性修正表达式.      

雨强对安溪县尧山村滑坡地下水渗流系统及稳定性的影响研究

本文以安溪县尧山村滑坡为研究对象,通过现场走访调查、工程勘查和专业监测等手段,查明了研究区的地形地貌、地层岩性、地下水管网渗流系统的发育特征、坡体变形破坏模式、分布特征以及变形破坏范围等实际情况。然后基于FEFLOW软件构建出研究区的三维地下水渗流模型,探寻在不同雨强条件下研究区的地下水渗流场变化规律,再利用FLAC强度折减法计算滑坡体滑动面深度及其稳定系数。结果表明,崩坡积碎石土滑坡的地下水管网状渗流系统发育,坡体不仅只表现为拉裂型变形破坏特征,而且地面沉降和地面塌陷等特征也十分明显,在雨强165.5 mm·m-1和317.7 mm·m-1条件下,地下水位较天然工况分别上升0.5~1.5 m和0.5~2.5 m,滑动面深度9~12 m,稳定系数分别是1.04和0.97,通过分析比对,模拟结果的误差值都在容许范围之内,并与现场调查和实际监测的数值均较为吻合。因此,采用“盲沟盲管+截排水沟”为主要工程治理措施。     

Coupled transient saturated–unsaturated seepage and limit equilibrium analysis for slopes: influence of rapid water level changes

This study investigates the influence of the water level fluctuation on the stability of soil slopes using coupled seepage and slope stability analysis. A simulation framework was proposed and implemented seamlessly using Python code to seek insights into three factors that have not been thoroughly studied for this issue: soil unit weight variation in the unsaturated zone, unsaturated shear strength models, and velocity of water drawdown. For this purpose, the seepage analysis was carried out by discretizing a numerical seepage analysis model using a finite element analysis platform, FEniCS. The output of the seepage analysis, i.e., pore water pressure distribution, was used as input for the slope stability analysis. Limit equilibrium methods including the Bishop Simplified method and the Ordinary Method of Slices were modified to take into consideration the unsaturated shear strength, unit weight variation in the unsaturated zone, and hydrostatic pressure changes in response to the water level fluctuation of a reservoir. Both seepage and slope analysis modules were validated against commercial programs. Analysis results obtained with the validated framework clearly revealed the distinct influences of the three factors in representative silty and sandy slopes.

     

水-力耦合及干湿循环效应对浅层残积土斜坡稳定性的影响

降雨入渗过程中,土体吸力降低,体积明显改变。天然浅层土体长期受到季节性气候变化的影响,因此,开展水-力耦合及干湿交替对浅层残积土坡稳定性影响的数值分析,分析浅层土坡孔隙水压力、湿润锋及安全系数的时空演变规律,并对水-力耦合及干湿交替条件下的浅层土坡失稳破坏机制进行探讨显得尤为必要。研究结果表明:随着干湿循环次数的增加,水-力耦合分析下孔隙水压力以及湿润锋的迁移速度增加更快,边坡也更易失稳破坏;干湿交替初期,雨水入渗易引起地下水位上升,边坡可因正孔隙水压力的增加而失稳;干湿交替后期,湿润锋的快速推进加剧基质吸力迅速丧失及土体强度下降,边坡安全系数显著降低,发生失稳破坏的时间缩短。因此,可将湿润锋处的安全系数(局部最小值)作为控制边坡长期稳定性的临界值。     

黄土裂隙的漫灌效应对斜坡稳定性的影响分析

以甘肃省黑方台地区滑坡为研究对象,在非饱和土特性试验基础上,根据地下水位的监测资料建立典型斜坡饱和-非饱和渗流模型,模拟斜坡灌溉作用后裂隙对斜坡渗流场的影响,研究斜坡裂隙效应对斜坡稳定性的影响。结果表明:灌溉水迅速沿裂隙下渗,形成渗流优势通道;裂隙附近土体的孔隙水压力迅速升高,导致其局部形成饱和区域;随着裂隙数量的增加,饱和区域明显增大,且裂隙的位置越靠近台塬边缘,对斜坡边缘的孔隙水压力及基质吸力影响越显著。综合斜坡稳定性分析结果可知:裂隙发育位置越靠近台塬边缘,斜坡稳定性越差;而裂隙数量的增加对于斜坡的稳定性影响更大,且裂隙对于斜坡稳定性的影响是一个短时间过程。夯填裂缝是控制滑坡发生的有效途径。     

基坑涌水量较大情况下边坡稳定性分析与支护研究

拟建场地位于六枝向斜轴部,裂隙发育,为向斜两翼地下水径流的汇水区。通过抽水试验,确定了水文地质参数,预算地下室开挖1m后,基坑的涌水量为4420.64m3/d。场地开挖后,形成的土质边坡高度为2～3.22m,岩质边坡为2.95～7.03m。由于地下水位埋深为3.00m左右,且基坑涌水量较大,因而地下水对边坡的稳定性影响较大.采用极限平衡法预测东部裙楼的南东面,当后缘裂隙充水高度大于0.57m时,边坡的稳定系数小于1.25,须强制支护,东、西部的稳定系数为2.58,边坡稳定,但仍需进行垂直支护;西部裙楼的南西面的稳定系数为0.83,属不稳定边坡,需进行降水和垂直支护。经过分析,确定基坑岩质边坡为70°,土质边坡为45°。提出了基坑支护方案和土钉墙的支护、施工要求。     

侵入岩脉风化壳对中林村残积土滑坡渗流场和稳定性的影响

岩脉侵入是一种普遍的地质现象,侵入岩脉及其风化壳对斜坡的渗流场和稳定性具有重要影响,但目前国内外在该方面的研究鲜见报道。我国东南沿海约50×104 km2的白垩系火山岩地层中广泛分布侵入岩脉及其风化壳,改变了该地区残积土斜坡的失稳机制。以浙江省文成县中林滑坡为对象,研究花岗岩脉风化壳对其渗流场和稳定性的影响。中林滑坡主要由凝灰岩及其残积土组成,后部有侵入的花岗岩脉及其残积土,利用室内土柱试验获取降雨作用下两种残积土渗透性质的差异,利用不同含水率下的直剪试验获取非饱和抗剪强度参数;利用Geo-studio软件中的Seep/W模块反演土柱降雨试验,获取两种土体的非饱和渗透参数;接着将上述参数应用于中林滑坡的渗流场模拟,获取降雨入渗下坡体的渗流场;将渗流场耦合到坡体稳定性计算中,获取了坡体的稳定性变化曲线及最危险滑面。结果表明,降雨通过侵入岩脉风化壳快速入渗,并顺着基覆面向凝灰岩残积土区侧向渗流,导致侵入区与原始斜坡的交界处以及基覆面附近的地下水位快速升高,孔隙水压力迅速增大,斜坡在该位置最易变形破坏,且失稳深度远大于普通的浅层残积土斜坡,可达6～10 m。该研究成果可为东南沿海地区有岩脉侵入的残积土斜坡的稳定性评价与防治设计提供理论依据。     

蒋家沟砾石土的特性及其对斜坡失稳的意义

云南蒋家沟是世界上著名的由降雨导致泥石流、浅层滑坡频发的沟谷之一。组成蒋家沟斜坡表层的砾石土具有孔隙度高、级配宽、不均匀系数大等特点,级配曲线为上凹型或双峰型,为内在不稳定性土。X射线衍射分析表明,粒径小于1 mm 的细粒部分主要由绿泥石和伊利石等黏土矿物及次生石英组成,黏土矿物会影响砾石土的物理力学性质。在环境电镜扫描中观测了砾石土的微观结构,发现一种特殊的“桥式”胶结结构,并在遇水条件下发生断裂,不仅降低了微弱黏聚力,而且土颗粒容易分离成粒径为数十微米的散微粒。这与砾石土中黏性部分具有高分散性有关。此外这些散微粒在自滤过程中会能发生运移,并在孔喉等处积聚而堵塞孔隙,会降低砾石土的渗透性以及有利于斜坡中暂态上层滞水的积聚。     

太行山区坡地水文地质特性与渗流集蓄技术研究

太行山片麻岩区的浅层地下渗流是一种普遍现象,多以壤中流和裂隙潜流的形式出现在坡地的下部或流域的出口处,对这部分水资源进行合理收集是我国北方石质山地雨水利用的重要方面。以四水(降水、地表水、土壤水、裂隙水)转化为出发点,在分析太行山片麻岩区坡地水文地质结构的基础上,提出了"岩土二元结构体"的概念,并通过坡地岩土水分与水势的测定,得出了坡地岩土不同埋深处的水分特征曲线,同时,根据岩土水分特征曲线,对坡地介质的复杂性与空间变异性从机理上给出了进一步的解释。在此基础上,提出了一种对坡地渗流进行集蓄的新技术,该技术是对传统雨水集蓄形式的发展与创新,对北方土石山地雨水利用技术的发展具有重要贡献。     

川藏寒区道路边坡涎流冰防治措施试验研究

涎流冰是川藏寒区道路工程常见病害,严重威胁道路建设及运营安全。防止地下水出露地表或者地下水位过高可减缓或消除涎流冰病害。野外调查和卫图判识表明川藏寒区涎流冰以溢流型为主。通过室内物理模拟试验研究采用含砾粗砂或卵石换填疏导地下水以及铺设防水土工布隔水对涎流冰的防治效果。试验表明：当冻结深度大于地下水位埋深时会逐渐形成涎流冰;采用含砾粗砂或卵石作为换填渗流层,加快地下水排泄,可有效减少孔隙水压力,相对于未处治边坡,涎流冰体积分别减少85.4%和93.9%,孔隙水压力分别减少46.2%和58.1%;采用防水土工布阻隔地下水,涎流冰面积减少97.5%,但孔隙压力会增加。考虑到川藏交通廊道区卵（碎）石材料充足,推荐采用渗透性良好的卵（碎）石作为换填层,加强地下水疏导,并在换填层上铺设防水土工布隔水。研究成果可为川藏地区交通道路涎流冰防治提供参考。     

考虑前期降雨过程的边坡稳定性分析

基于三峡库区实测降雨资料,研究了不同初始条件对不同土体边坡稳定性影响,建议了能够反映边坡含水状态的初始条件选取方法。在此基础上,采用非饱和渗流分析方法研究了前期降雨对不同土体边坡稳定性影响,以典型的砂土和黏土边坡为例初步探索了前期降雨对边坡稳定性影响规律。结果表明：初始条件对不同土体边坡稳定性影响不同;建议将多年平均降雨量对应的稳态渗流场作为初始条件进行非饱和渗流分析。边坡土体渗透系数越低,边坡稳定性受前期降雨的影响越大、影响时间也越长。砂土和黏土边坡稳定性分析时建议至少考虑15 d以上的前期降雨,对于砂土边坡还应根据这15 d前面5 d的降雨情况确定是否需要增加计算天数。短历时高强度前期降雨对砂土边坡稳定性影响更大,而长历时低强度前期降雨对黏土边坡稳定性影响更大。累积前期降雨量可以作为判断边坡最小安全系数出现时刻的依据。砂土边坡出现最小安全系数时刻与10 d累积前期降雨量最大的时刻较为吻合,而黏土边坡则与15 d累积前期降雨量最大的时刻较为吻合。     

某水利枢纽厂房基坑开挖渗透变形评估

在对渗流评估方法进行一定探讨的基础上,对某水利枢纽工程坝址区厂房基坑开挖进行了渗透变形评估。结果表明,在坝轴线方向上,无防渗墙时坡面土体在渗透力的作用下是不稳定的,有防渗墙时坡面水力坡降降到0.05以下。在砂卵砾石层与基岩的交界处仍存在略大的水力坡降（值为0.56）,如有水在细砂层、砾质中粗砂层渗出,则有可能出现渗流失稳,但总的说来由于防渗墙使水力坡降已降到很小,出现流土和管涌失稳的可能性不大。     

碎石土滑坡渗流系统特征及防治措施研究

碎石土滑坡由于内部含有大量的碎块石,容易形成架空结构,使其内部拥有独特的渗流系统。不同结构的碎石土形成的渗流通道不同,导致滑坡体的失稳情形也各不相同,因此,针对性的防治措施也难于制定。福建省安溪县岩山角落滑坡具有多元结构碎石土滑坡的特征。在对碎石土滑坡进行物探、钻探、水位监测等多重手段整体勘测的基础上,利用SketchUp软件进行建模分析,获取了多元结构碎石土滑坡渗流系统与滑坡物质结构在空间上的关系,并对两类渗流系统的变形敏感性和降雨敏感性进行对比。结果显示,粗石状碎石土区域以集中渗流为主,假斑状碎石土区域以管网状渗流为主,前者对降雨的敏感性较后者高,而受渗流通道的整体强度和渗流稳定性的影响,前者对于滑坡变形的敏感性要低于后者。基于上述分析,确定采用抗滑桩和排水盲沟等工程措施进行治理,根据地下水监测数据和现场验证,治理效果良好,可供其他类似滑坡防治工程提供借鉴与参考。