山西乡宁—吉县地区黄土高边坡可靠度研究

在山西乡宁—吉县地区实测了7个具有代表性的自然极限状态黄土高边坡断面,建立边坡地层结构模型;选取研究区合理的黄土物理力学参数,并分地层年代对10个典型工点的黄土强度参数内聚力和内摩擦角的变异性进行分析;选取6组典型的强度参数变异系数组合,基于Monte-Carlo法进行可靠度模拟,评价该区边坡稳定性;采用自然类比法进行边坡设计。结果表明：边坡失效概率随坡高的变化趋势一致,均是中等坡高（49.8m）的边坡失效概率较大,低坡和高坡的失效概率较低;当变异系数较小时,边坡失效概率对坡高和坡度的变化敏感,而当变异系数较大时,边坡失效概率对坡高和坡度的变化不敏感;当坡型一定、强度参数变异系数较小时,边坡的稳定系数基本不变,而当参数变异系数超过某一界限时,稳定系数随变异系数的增大而增大,二者存在非线性相关关系;研究区黄土边坡处于基本稳定状态,但其失效概率最大达69.3%,平均21.1%,介于20%～30%的比例为33.3%,大于30%的比例为14.3%,可靠度指标介于-0.5～8.5,其中小于2.7的比例为88.1%;对于坡高约为50m的黄土高边坡,若取30%作为可接受失效概率,边坡坡度需降至45°以下,如果期望可接受失效概率在10%以内,则坡度不宜超过34°。     

吕梁山区黄土边坡工程地质分区及强度参数选取

在山西省黄土高原综合治理分区图基础上,通过实地调查最典型黄土丘陵沟壑区（I区）的53个典型公路黄土边坡,根据边坡类型、地层组合形式以及边坡破坏模式等要素,将其进一步划分为晋西北（Ia）、晋西（Ib）和晋西南（Ic）3个亚区; 并对53个边坡的黄土进行了强度特征的试验研究,获得了边坡黄土在不同直剪试验方法下的峰值强度、启动强度与残余强度的参数值。根据边坡工程地质特征与工程调查类比,对3个亚区边坡在3种强度参数下的稳定性进行了统计和数值分析,结合应力变形计算实例分析发现:强度参数在不同地域具有明显的差异特征,晋西北区（Ia）降雨少,构造活动不频繁,边坡以坡面破坏为主,采用峰值强度进行边坡设计更为合适; 晋西区（Ib）构造发育,老滑坡较多,且地震活动使得土体强度相对下降,公路边坡设计的强度参数选用残余强度,有较高的安全保证; 晋西南区（Ic）降雨多,优先选用启动强度,能最大程度地避免地质灾害的发生。     

宝鸡市黄土工程边坡抗滑挡墙防治失效问题研究

论文基于对陕西省宝鸡市黄土工程边坡防护工程的系统调查测绘,针对普遍存在的抗滑挡墙防治失效问题进行了研究,提出了抗滑挡墙3种失效模式:黄土泥流越顶、墙体剪切破坏和挡墙“坐船随行”。以岭南滑坡抗滑挡墙防治失效为例,开展了黄土土力学测试,运用极限平衡法对滑坡推力进行了复核,分析了不同失效模式对应的成因机制。研究表明:（1）黄土工程边坡失稳多受工程切坡和降雨的双重影响。（2）坡面排水系统不完善、表层土体松散、降雨及坡体局部存在积水洼地是导致黄土泥流发生的主要影响因素;挡墙有效埋深不足是发生“坐船随行”的主因。（3）最后对解决黄土工程边坡抗滑挡墙失效问题进行了对策探讨。     

基于模糊因素的岩质边坡地震稳定性多模型组合评价

岩质边坡地震稳定性评价是岩土边坡地震失稳防治的基础工作,针对评价过程中评价因素的多源模糊性,借鉴工程可变模糊集理论,将模糊可变评价模型应用于岩质边坡地震稳定性评价中。综合考虑岩质边坡内在结构和外部自然条件,选取岩土体特性、新构造运动特征、坡高、坡角、年均降雨量和场地地震烈度6个指标作为评价指标体系并建立等级标准;将改进熵权算法引入该模型中,利用指标实际数据离散性求权重;通过改变模糊可变评价模型参数对岩质边坡地震稳定性进行线性与非线性组合评价,并将均值作为最终评价结果。将该方法应用于天然边坡与路堑边坡实例中,结果表明,模糊可变评价模型评价结果合理、客观,具有更高的可靠性与稳定性,为岩质边坡地震稳定性评价工作提供了一种新的研究方法与思路     

含水量对黄土边坡稳定性的影响

为了研究含水量变化对黄土边坡稳定性的影响,首先对兰州某黄土边坡的黄土试样进行了不同含水量下的直剪试验。试验结果表明,随着含水量的增加,黄土的抗剪强度以幂函数形式减小。但含水量对内摩擦角的影响更显著。因为黄土的粘聚力较小,其变化对抗剪强度的影响相对较小。其次,应用直剪试验结果对四个简单边坡模型进行了黄土边坡稳定性系数随含水量变化的分析。分析表明:随着含水量的增加,黄土边坡的稳定性系数以幂函数形式逐渐降低,当含水量较高时逐渐趋缓。实际上,边坡稳定性系数随含水量变化规律与抗剪强度随含水量变化规律相似。相同坡度时,边坡的高度对稳定性系数有不太大的影响,特别当黄土边坡含水量达到9%以上时,坡高对边坡稳定性系数的影响可以忽略。     

晋西地区工程开挖形成的黄土边坡的最优坡率

针对晋西地区工程建设开挖形成的不同高度的黄土边坡,通过工程类比法、反算法、文献资料法和计算对比法,确定了不同高度黄土边坡的最优坡率。结果表明:8m高黄土(Q₃eol 或Q₂eol)边坡最优坡率为68°和66°;16m高黄土边坡最优坡率为56°;24m高黄土边坡最优坡率为47°;32m高黄土边坡最优坡率为42°;45m高黄土边坡最优坡率为35°。研究成果可供研究区或其他类似地区建设工程提供参考。      

基于有限元强度折减法的单双面边坡稳定性分析

利用强度折减法和有限元分析软件ABAQUS，研究了单面和双面土体边坡的稳定性。首先，利用典型算例验证了所采用方法的可行性，然后通过模型数值模拟，分析了不同的坡体参数，如坡角、坡高、黏聚力和内摩擦角等情况下单面和双面边坡的稳定性。探讨了各参数对单面和双面边坡稳定安全系数的影响特征和规律，同时也展现了土体塑性应变区发生和扩展过程。结果表明:(1)坡角、坡高、黏聚力和内摩擦角等参数的单独变化对边坡安全性系数的影响规律基本一致、近似线性变化，对单面和双面边坡稳定性的影响规律相同；(2)双面边坡稳定性比单面边坡的有所降低，但边坡几何和物理参数取一定范围内的值时，两种趋于一致；(3)坡面顶部的位移拐点和坡体塑性应变区贯通之间并不是同时出现，土体边坡稳定性评价的不同判别准则之间存在差异。建议实际工程中边坡稳定性评价考虑采用双面边坡甚至更复杂边坡分析模型，同时需综合利用边坡稳定临界状态的不同判别准则。     

黄土边坡稳定性的熵权法综合评价

在边坡的稳定性综合评价中,评价体系的建立和评价因素权重的确定是关键问题。针对这种情况,建立一种新的黄土边坡稳定性综合评价模型。模型中将黄土边坡稳定性分为5个级别：稳定;较稳定;欠稳定;不稳定;极不稳定。以坡高、边坡总坡比、天然重度、内摩擦角、粘聚力为评价因子。针对评价因素权重确定中的困难,把熵权法运用到边坡的综合评价中,避免人为确定权重的主观性。通过实例的计算表明,该评价方法是合理、可行的,为边坡稳定的综合评价提供有益参考。     

吕梁山区黄土边坡工程地质分区及强度参数选取

在山西省黄土高原综合治理分区图基础上,通过实地调查最典型黄土丘陵沟壑区(I区)的53个典型公路黄土边坡,根据边坡类型、地层组合形式以及边坡破坏模式等要素,将其进一步划分为晋西北(I a)、晋西(I b)和晋西南(I c)3个亚区;并对53个边坡的黄土进行了强度特征的试验研究,获得了边坡黄土在不同直剪试验方法下的峰值强度、"启动强度"与残余强度的参数值。根据边坡工程地质特征与工程调查类比,对3个亚区边坡在3种强度参数下的稳定性进行了统计和数值分析,结合应力变形计算实例分析发现:强度参数在不同地域具有明显的差异特征,晋西北区(I a)降雨少,构造活动不频繁,边坡以坡面破坏为主,采用峰值强度进行边坡设计更为合适;晋西区(I b)构造发育,老滑坡较多,且地震活动使得土体强度相对下降,公路边坡设计的强度参数选用残余强度,有较高的安全保证;晋西南区(I c)降雨多,优先选用"启动强度",能最大程度地避免地质灾害的发生。     

反倾层状岩质边坡悬臂梁极限平衡模型研究

基于悬臂梁理论和运用极限平衡法研究反倾层状岩质边坡变形破坏是一种既注重变形过程又注重力学分析的可行方法。在国内外研究现状基础上,研究悬臂梁极限平衡分析模型。首先通过野外现象的观测,提出能对反倾层状边坡变形几何空间条件进行分区的“基准面”的概念,再利用“基准面”分析岩层分区破坏模式的力学机制,认为破坏面的形成机制是弯曲拉裂和压缩剪切的共同作用结果,对悬臂梁极限平衡分析模型中的各参数确定给出假设或理论分析,建立了计算模型。以重庆市巫溪县中梁水库硝洞槽-郑家大沟库段反倾岸坡为例,在边坡变形破坏模式识别基础上,应用悬臂梁极限平衡模型理论分析实例,验证该模型的合理性,同时也给出反倾层状边坡悬臂梁极限平衡模型计算步骤,用数值模拟方法验证该分析模型的正确性。模型计算结果表明,破坏区大体分为滑移区、倾倒区和倾倒变形影响区,破坏区大小由坡角、岩层倾角、坡高共同决定,当三者关系（见式（13））大于0时,才存在破坏区,才有可能发生变形破坏。研究成果对反倾层状岩质边坡稳定性评价与防治具有理论指导意义和应用价值。     

露天煤矿冻结岩土边坡介质特征与稳定性分析

为了科学评价冻岩露天矿边坡稳定性,并采用有效措施保证冻岩边坡工程的安全建设和运营,分析了岩石在不同温度条件下多个物理力学参数的变化规律,结果表明,冻结态使岩石的强度得到一定的提高,而冻融循环使岩石的强度产生一定的削弱。由于岩体具有介质和结构的双重属性,冻融循环作用对岩体的介质和结构面损伤均较显著,可以通过改进的Hoek-Brown岩体强度准则分析冻融环境中的岩体强度。基于木里聚乎更矿区冻岩露天煤矿边坡的调查分析,总结归纳了该区冻岩边坡的破坏现象和类型,在冻融循环作用下冻岩边坡的破坏模式基本为浅表部的渐进式破坏。      

黄土边坡开挖与支护效应的离心模拟试验研究

黄土边坡在开挖卸载过程中的稳定性分析及其防护在边坡工程中占有重要地位。采用西南交通大学土工离心机进行了1组非支护边坡和2组土钉支护边坡的离心模型试验,研究了开挖卸载过程中黄土边坡的变形特性、稳定性变化规律及土钉的加固效应。离心模型试验研究表明,土钉能够显著提高黄土边坡的稳定性。土钉支护的边坡土体,因土钉的锚固效应,边坡的变形范围更大,但变形量较小,最大变形量并不在坡面,而是发生在坡面下的锚固区域内,非支护黄土边坡的潜在滑移面产生于距坡顶约40 cm处,土钉支护后,黄土边坡基本不会发生破坏。对于抵抗边坡发生变形而言,不等长土钉支护的效果要优于等长土钉支护,研究成果为黄土边坡的开挖与防护提供了参考。     

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。      

晋西隰县离石地区黄土高边坡可靠度研究

实测了研究区8个自然极限状态坡建立地质模型。从地质勘探报告中收集了592组土样的土工试验数据,分地层年代统计了其物理力学指标。选取临县离石公路沿线9个工点的实验数据,统计了该区c、值的变异系数,并对其变异性进行了分析。将c、值变异系数进行组合,进行了Monte-Carlo模拟。模拟结果显示,所测8个极限状态坡稳定系数为0.96～1.14,不同变异系数组合下,失效概率多为33.0% ～61.8%。进一步对坡高为50.5m和 81.8m的自然极限状态坡进行分析,分析结果显示:对于坡高为50.5m的边坡,在变异系数取当地平均水平（COVc=0.66,COV=0.28）时,若设计要求失效概率不超过10%,则坡率不应高于1:1.81;对于坡高为81.8m的边坡,在该变异系数组合下,若设计要求失效概率不超过10%,则坡率不应高于1:1.94。     

西安白鹿塬北缘黄土边坡稳定的可靠度分析

在西安白鹿塬北缘实测了14个黄土自然边坡断面,建立了地质模型,通过采样测试并收集已有的测试资料,获得了各时代黄土地层的物理力学参数,将Morgenstern—Price法稳定性计算公式作为极限状态方程,分别采用Monte—Carlo法和Duncan法进行了边坡稳定的可靠度分析。结果表明：采用Monte—Carlo法和Duncan法得到的14个边坡稳定系数分别为1．11～1．41和1．09～1．33,显示这些边坡处于基本稳定一稳定状态;采用上述两种方法得到的边坡可靠指标分别为0．56～1．79和0．39～1．60,得到的失效概率分别为3．4％～29．0％和5．5％～34．8％,并且共有75％的边坡失效概率大于10％,失效可能性较大。统计结果表明：白鹿塬区边坡的坡高和坡度存在负相关性。低而陡的边坡潜在最危险滑面剪出口较高,失效概率较小;坡高达到50m及以上时,边坡高而缓,剪出口较低,失效概率较大,其中河流下切深,有N2泥岩出露的极高边坡,稳定性最差。Duncan法求解的稳定系数略小于Monte-Carlo法求得的结果,而前者求解的失效概率略大于后者,两种方法计算结果较为接近。由于Duncan法理论简单,计算量小,更宜于在实际工程中应用。     

The Low Compaction Grading Technique on Steep Reclaimed Slopes: Soil Characterization and Static Slope Stability

Since the Surface Mining and Control Reclamation Act of 1977, US coal mining companies have been required by law to restore the approximate ground contours that existed prior to mining. To ensure mass stability and limit erosion, the reclaimed materials have traditionally been placed with significant compaction energy. The Forest Reclamation Approach (FRA) is a relatively new approach that has been successfully used to facilitate the fast establishment of native healthy forests. The FRA method specifies the use of low compaction energy in the top 1.2–1.5 m of the contour, which may be in conflict with general considerations for mechanical slope stability. Although successful for reforestation, the stability of FRA slopes has not been fully investigated and a rational stability method has not been identified. Further, a mechanics-based analysis is limited due to the significant amount of oversize particles which makes the sampling and measurement of soil strength properties difficult. To investigate the stability of steep FRA slopes (steeper than 20°), three reclaimed coal mining sites in the Appalachian region of East Tennessee were investigated. The stability was evaluated by several methods to identify the predominant failure modes. The infinite slope method, coupled with the estimation of the shear strength from field observations, was shown to provide a rational means to evaluate the stability of FRA slopes. The analysis results suggest that the low compaction of the surface materials may not compromise the long-term stability for the sites and material properties investigated.     

基于宽窄平台相结合的黄土高边坡优化设计

山区或丘陵地带建设煤矿工业广场时将面临高边坡问题,不合理的高边坡设计严重浪费土地资源,造成环境破坏和投资增加,也为基础设施带来巨大安全隐患。基于此,以陕西省子长市某煤矿工业广场高边坡为例,借助现场调查、理论分析和数值模拟等手段,综合考虑边坡抗冲刷性和整体稳定性,探讨不同数量、位置和宽度的宽平台对高边坡的应力、应变场和稳定性系数的影响规律,结合模型的开挖量,选取满足稳定性要求且开挖量最少的最优坡形。结果显示:陕北地区粉黄土高边坡最优单坡坡率为1∶0.75,坡高5~6 m;宽平台能改变潜在滑移面位置,当宽平台位于坡脚或坡顶时,潜在滑移面分布以宽平台位置为界,分布于宽平台以上或以下边坡;当宽平台连续分布且宽度较大时,高边坡可视为2个独立边坡来分析计算;高边坡最优坡形为:30 m高边坡单坡高5 m、坡率1∶0.75,窄平台宽度3 m,布置2个宽平台、位置③⑤、宽度10 m;50 m高边坡单坡高5 m、坡率1∶0.75,窄平台宽度3 m,布置4个宽平台、位置③⑤⑧⑨、宽度14 m。宽窄平台优化组合方式可为陕北地区粉黄土高边坡设计和防护工作提供理论依据和实际指导。      

裂隙黄土边坡三维稳定性极限分析

黄土边坡中竖直裂隙的发育往往会对边坡稳定产生影响。相对于平面应变机制,建立三维破坏机制下边坡稳定性分析方法更能接近实际边坡失稳情况。基于塑性极限分析上限法,考虑预先存在竖直裂隙的三维黄土边坡不同破坏机制（坡面破坏、坡脚破坏和坡底破坏）,建立能量平衡方程及其无量纲临界高度值γH/c表达式,采用随机搜索法得到了临界高度的上限解。分析了约束宽度、边坡坡度、内摩擦角以及裂隙深度对三维竖直裂隙黄土边坡临界高度值的影响。结果表明：对于坡脚破坏机制,临界高度值随着裂隙深度的增加而减小,减小至临界裂隙深度 (δ /H)_min后,裂隙深度的增加不再影响临界高度值;临界裂隙深度随着坡度β 的增大而增大,随着内摩擦角φ 的增大而减小。当约束宽度B/H<0.8时,大多数破坏机制为坡面破坏。当约束宽度B/H=0.8、内摩擦角φ =10° 及约束宽度B/H=0.6、内摩擦角φ =15° 时,边坡的破坏从坡面破坏机制逐渐过渡到坡脚破坏机制。存在竖直裂隙的黄土边坡比完整边坡具有更小的临界高度,约束宽度及内摩擦角会对三维黄土边坡破坏机制产生影响。     

论水电工程边坡分类

相对其他工程而言,水电工程边坡规模大,所处的地质环境条件更加复杂。随着我国水电工程的大开发,在高山峡谷中修建了不少高坝,边坡开挖高达300m以上,而且在开口线之上还可能存在数百米甚至千米以上的自然边坡,坡度陡峻,高边坡的稳定性问题已经成为工程建设中的关键技术问题。为揭示边坡特征,方便描述、交流和评价,进行科学的边坡分类就具有重要的理论和现实意义。在收集分析国内外边坡分类体系的基础上,笔者结合多年来的工程实践认为,已有的边坡分类方法不能完全适应水电工程边坡状况,有必要进行改进与完善。根据针对性、体现本质、层次性和系统性等4个原则,本文提出了水电工程边坡分类框架:第1层次按边坡与所在工程位置关系划分; 第二层次按边坡重要性和危害性进行边坡分级; 第三层次按边坡特征、几何特征和变形破坏特征进行分类; 在第四层次分类中,再依据其物质组成、坡体结构、坡度、高度、变形机制、破坏形式、变形范围和边坡的危险源分别进行了进一步的分类。文中首次提出了边坡分级表、峻坡与悬坡、高边坡与超高边坡的分界线、以及环境边坡按危险源的分类方法。建议峻坡与悬坡的分界为60,高边坡与超高边坡分界为80m,300m的边坡为特高边坡,并指出采用坡体结构进行分类,能揭示边坡可能变形破坏的边界条件和失稳模式,其工程应用性更强。