斜入射地震作用下坡面形态对碎石土边坡稳定性影响研究

本文研究了在震源近场时,地震波斜入射条件下,不同坡面形态对碎石土边坡稳定性的影响。利用FLAC3D有限差分软件,建立了多种坡面形态的边坡模型。采用对比方法,分析了边坡在地震波作用下的稳定性。结果表明:临空坡面对输入地震波有放大效应;坡面的水平位移与加速度峰值随高度增加而增大,随坡度增加而增大;随着坡面凹度的增大,剪应力增量向坡肩处集中,坡肩愈加不稳定;随着坡面凸度的增大,剪应力增量向坡腰处集中,坡腰愈加不稳定;台阶对坡面的加速度放大效应有削弱作用,台阶数越多越稳定。同时给出了边坡防治的几点建议:减小坡面的坡度;对凹型坡加强坡肩位置处的防治,对凸型坡加强坡腰位置处的防治;对高边坡可设置多级台阶增加稳定性。     

白鹤坪边坡稳定性分析

边坡监测可为掌握边坡变形特征和规律提供依据,指导在边坡发生严重变形时的应急处理。白鹤坪边坡是三峡库区的典型边坡,依据边坡的变形特征定性地认为该边坡为潜在的推移式滑坡。1998年调查发现白鹤边坡存在一定的滑移,为了对其实施监测预报、预警,减轻因其滑动而引起的地质灾害,在该边坡上建立了由10个GPS观测点组成的边坡位移观测系统,以监测边坡的变形。本文以2014年5月至2016年4月近两年的白鹤坪边坡变形观测系统所获得的位移数据为基础,对边坡的位移变形进行了统计,并结合数值模拟分析了边坡的水平向相对位移。分析表明,在边坡由缓变陡处变形显著增加,边坡现处于基本稳定状态,其变形主要受降雨影响,每年汛期时（5-10月）边坡变形量偏高。其次为库水作用影响,江水对坡脚冲蚀,使边坡前缘局部产生了小规模崩滑现象。     

典型斜坡地形地震动特征分析

以云南鲁甸6.5级地震中房屋建筑破坏严重的龙头山集镇斜坡地形为例,通过地脉动测试分析得出斜坡及坡顶测点相对于坡脚参考点谱比峰值均＞1,顺坡向谱比峰值大于垂直坡向谱比峰值,且谱比峰值从斜坡坡脚到坡顶逐渐增大,坡顶处约为3;顺坡向谱比峰值对应的频率为4.57～5.39 Hz,垂直坡向谱比峰值对应的频率稍高,为5.42～5.96 Hz。通过结合黏弹性边界的时域动力有限元方法分析斜坡地形在垂直入射地震动作用下的响应,数值模拟结果表明,斜坡坡顶处的位移放大作用显著,坡脚处放大作用较小;介质剪切波速对斜坡地震动的影响较明显,尤其是坡顶点处不同介质剪切波速模型位移峰值差异较大。由于斜坡地形复杂的散射效应,在斜坡及附近测点均出现明显的转换面波,坡顶点处波形转换最显著。数值模拟结果进一步验证了龙头山集镇依坡而建的房屋建筑破坏严重是由局部地形地震动放大效应与地震动差动共同作用引起的。     

SIMULATION STUDY OF ROAD-CUT EFFECTS ON SLOPE STABILITY

Landslides and rock falls along the highway are common geological hazards in Southwest China. As an influencing factor on potential landslides behavior, roads or distance to roads have been successfully used in landslide susceptibility assessments in mountainous area. However, the relationship between the road-cut and the slope stability is not clear. Therefore, we performed two-dimensional slope stability calculation using the general limit equilibrium (GLE)method incorporated in the software SLOPE/W of GeoStudio for stability analysis of slopes. Our studies show that the man-made roads influence on the slope stability mainly exists in two ways:One is to create a new steep slope, which will result in rock falls and shallow landslides along the roads; the other is to influence the stability of the original slope, which will result in comparatively huge landslides. For the latter, our simulation study reveals that the road location, namely at which part of a natural slope to construct a road is important for the slope stability. For a natural slope with a potential slip surface, if a road is constructed at or near the slope toe where the potential slip surface surpasses, it will greatly degrade the slope's factor of safety (Fs) and make the slope unstable; however, if a rode-cut is near the top of the slope, it will increase the slope's Fs and make the slope more stable. The safety location is different for different slope angle, steeper slope needs a higher location for a safety road-cut in comparison with gentle slopes. Moreover, the slope stability decreases when loading a seismic force and it varies with the slope angle. Firstly, the Fs decreases when the slope angle increasing, and when the slope angle reaches 45°, the Fs then becomes greater with the slope angle increasing.     

坡地地形对地震动特性的影响分析

采用有限元有限差分方法，结合人工透射边界理论，研究局部坡地地形对地震动特性的影响，分析坡高、坡角对地形放大效应的影响。研究结果表明:坡地地形斜坡段各点反应谱谱比最大值沿坡高逐渐增大，坡脚点对地震动反应谱谱比呈缩小效应；坡底段各点反应谱谱比接近1；坡起平台段空间点受地形效应的影响较大；坡高和坡角对地形效应的影响较明显，当坡角不变时，不同坡高反应谱谱比曲线形状基本相同，峰值点对应的特征周期随着坡高的增加呈增长趋势，峰值点对应的反应谱谱比随着坡高的增加呈增大趋势，斜坡顶点阿里亚斯烈度比值在地形坡高超过一定数值后随着坡高的增加呈增大趋势；当坡高不变时，大部分频段内反应谱谱比最大值随着坡角的增加逐渐增大，斜坡顶点阿里亚斯烈度比值在坡角达到一定数值后随着坡角的增加呈增大趋势。     

特厚煤层开采引起上覆黄土斜坡裂隙化试验研究

为探究特厚煤层开采对上覆黄土斜坡的破裂效应,以彬长矿区斜坡为例,运用物理模型试验与数值模拟相结合的方法,分析黄土斜坡中裂隙的产状和力学特征。结果表明：由于煤层开采,在上覆黄土斜坡中产生的裂隙可分为与坡面近垂直的裂隙和与坡面平行的裂隙两组,表现出了明显分异性和序次;与坡面近垂直裂隙首先出现,具有拉张裂隙特征,起到了切割坡体的作用;与坡面近平行裂隙是由坡面近垂直裂隙逐渐派生的,具有剪切裂隙特征,控制着黄土斜坡中潜在滑面的形成。两组裂隙呈网状分割坡体,使斜坡土体结构碎裂化和散体化。     

地震作用下土质边坡类型划分

本文研究分析了多种因素对土质边坡地震稳定性的不同影响程度,认为影响作用较大的前8个因素分别为坡度、坡高、斜坡结构类型、降水、水系距离、黏聚力、内摩擦角和地震动参数.利用层次分析法计算各因素的影响权重,以综合性、操作性和适用性为原则,将影响权重较高的因素作为划分指标,将土质边坡划分为4大类,每大类中再根据坡度的大小划分为缓坡、缓陡坡、陡坡和急坡等4个亚类.划分结果可为地震作用下土质边坡稳定性的评价提供参考依据.      

考虑边坡地形效应的地震动力响应分析

地震滑坡往往会造成巨大的人员伤亡和财产损失,而边坡在地震作用下的响应规律是研究地震边坡稳定性的首要问题。本研究利用FLAC3D有限差分软件建立多个边坡模型,进行边坡地形效应的地震动力响应分析,考虑的地形主要包括坡高、坡角、坡面形状等三方面的因素。将选取的地震波作用于不同模型,分析坡面加速度、速度放大比及坡顶坡脚傅里叶谱值,研究边坡几何形态对边坡地震响应的影响。结果表明,坡高对坡面的速度放大影响明显,坡角对坡面加速度放大效果较强,而不同的坡面形状会造成不同的加速度响应规律,凹面坡加速度放大效果更小一些。该研究有助于地震边坡的稳定性分析并为边坡工程的抗震设计提供参考。     

含泥化夹层反倾岩质边坡动力响应的大型振动台试验

针对含泥化夹层反倾岩质边坡制作相似比为1∶30的试验模型进行大型振动台试验,研究泥化夹层饱水前(天然含水状态)和饱水状态下边坡的加速度和位移响应规律,探讨边坡的破坏模式。试验结果表明:泥化夹层饱水后坡面水平向加速度放大系数小于饱水前;泥化夹层饱水前和饱水后随着相对高度的增加,坡面水平向加速度放大系数呈现非线性增加的趋势,其整体上大于坡体内部的加速度放大系数;坡面位移从下至上在泥化夹层饱水前,呈现出非线性增长特性;饱水后位移呈先增大后减小,临近坡肩处坡面最大,坡面呈现鼓出形态。泥化夹层饱水前,在幅值为0.3g的地震波作用下坡体仅出现坡肩局部掉块;饱水后,输入地震动幅值≥0.4g时,坡体先出现坡肩的局部掉块,随后坡体沿中上部的饱和泥化夹层滑动剪出,与此同时,坡体中上部出现纵向裂隙并与水平裂隙贯通,坡顶被震碎。     

兰桥排土场边坡失稳模式及其稳定性数值分析

以兰桥矿区排土场边坡工程为例,在掌握排土场边坡工程地质条件的基础上,详细分析该多台阶排土场边坡失稳的破坏模式和主要影响因素,采用极限平衡法和有限元强度折减法对其稳定性进行分析。计算结果表明,该边坡可能沿着排土场下卧腐殖土层滑动,塑性区首先在腐殖土层贯通,接着主要向上产生2条塑性区变化带,其中沿着中部台阶边坡发展的塑性区较早贯通,而塑性区朝坡顶的贯通相对滞后;随着地下水位的升高,竖向拉应力区有扩展趋势,其产生的附加位移越大,对边坡的安全越不利;以竖向增量位移的变化趋势作为监测和分析边坡稳定性的依据时,应避开位移为零或变化很小的坡段;水平增量位移集中于坡脚,并且在边坡中部偏下的位置开始产生剧变,这种不连续的过渡,更加剧了边坡失稳的可能性。     

水平地震作用下黄土多级高填方边坡动力响应规律及稳定性分析

为研究水平地震作用下黄土多级高填方边坡动力响应规律及稳定性，本文以某高填方边坡工程为背景，利用GeoStudio2012有限元分析软件建立模型进行分析，并对比分析多级高填方边坡与单级填方边坡动力响应结果。计算结果表明，边坡坡面和挖填交界面上动力响应规律表现为:位移幅值基本随着高程的增加而增加；速度幅值随着高程的增加先增大后减小再增大；加速度幅值随着高程的增加有减小趋势；多级高填方边坡动力响应规律与单级填方边坡动力响应规律不同，单级填方边坡位移幅值、速度幅值、加速度幅值均随着高程的增加递增；地震波在坡体内传播时，随着高程的增加具有滞后性。边坡稳定性随着地震加速度峰值的增大有所下降，相比静力作用，水平地震作用下边坡稳定性下降明显。本文相关研究可为西北地区黄土高填方边坡工程抗震提供一定理论依据。     

How hydrological factors initiate instability in a model sandy slope

Knowledge of the mechanisms of rain‐induced shallow landslides can improve the prediction of their occurrence and mitigate subsequent sediment disasters. Here, we examine an artificial slope's subsurface hydrology and propose a new slope stability analysis that includes seepage force and the down‐slope transfer of excess shear forces. We measured pore water pressure and volumetric water content immediately prior to a shallow landslide on an artificial sandy slope of 32°: The direction of the subsurface flow shifted from downward to parallel to the slope in the deepest part of the landslide mass, and this shift coincided with the start of soil displacement. A slope stability analysis that was restricted to individual segments of the landslide mass could not explain the initiation of the landslide; however, inclusion of the transfer of excess shear forces from up‐slope to down‐slope segments improved drastically the predictability. The improved stability analysis revealed that an unstable zone expanded down‐slope with an increase in soil water content, showing that the down‐slope soil initially supported the unstable up‐slope soil; destabilization of this down‐slope soil was the eventual trigger of total slope collapse. Initially, the effect of apparent soil cohesion was the most important factor promoting slope stability, but seepage force became the most important factor promoting slope instability closer to the landslide occurrence. These findings indicate that seepage forces, controlled by changes in direction and magnitude of saturated and unsaturated subsurface flows, may be the main cause of shallow landslides in sandy slopes. Copyright © 2013 John Wiley & Sons, Ltd.     

进洞高程对黄土隧道洞口衬砌和仰坡动力响应的影响

针对黄土边坡与隧道洞口段衬砌的相互作用问题,运用数值模拟的方法分析了以不同进洞高程进洞时黄土隧道洞口段衬砌的动力响应特征和洞口仰坡的动力稳定性。结果表明:进洞高程越大,洞口段隧道衬砌的位移响应与内力响应越大;随着进洞高程的增大,坡面位移放大系数在减小,不同进洞高程进洞时坡面位移放大系数均呈先增大后减小再增大的变化趋势。在0.2~0.6H时变化最为剧烈,0.4H左右时位移放大系数达到了最大值;不同进洞高程进洞时坡面中心和水平方向距离隧道结构1.5D处的坡面位移放大系数变化趋势基本一致,其大小关系为:纯边坡位移放大系数 < 有隧道结构中面位移放大系数 < 距隧道1.5D位移放大系数;随着进洞高程的增大,剪应变增量和坡面位移均在减小,坡面的稳定性在增强。该研究可为黄土地区隧道进洞高程的选择提供一定的参考。     

强震作用下坡顶建筑荷载对边坡稳定性影响研究

为研究强震作用下坡顶建筑荷载对边坡稳定性的影响,结合黄土地区典型建筑的临坡分布特点,在利用模型试验探讨黄土边坡破坏特点的基础上,结合有限元模拟软件建立不同临坡距离建筑荷载下的三维边坡模型。通过分析边坡总位移云图、水平向位移云图及最大剪应变云图,判断坡体潜在危险区域的变化规律。研究结果表明,随着坡顶建筑临坡距离的增加,顶部荷载变形区域与边坡潜在滑动面的重合区域递减,在距坡顶20 m外不再受到来自边坡潜在风险滑动面的影响。     

基于振动台试验的纯黄土边坡动力响应研究

黄土地区地震岩土灾害严重,本文以兰州新区一纯黄土边坡为原型,开展了大型振动台模型试验,研究纯黄土边坡在地震荷载作用下的动力响应规律与破坏机制。结果表明:与其他岩性或土性的边坡一样,纯黄土边坡表层加速度放大效应明显,在坡肩附近达到最大,呈现出高程效应即随高程的增加放大效应增强,同时放大效应也会随地震烈度的增加而增强,当烈度达到600 gal时,坡肩处放大系数最大为2.06;边坡表层土压力远小于与其同一高程的内部土压力,表层变化规律基本一致且随地震动的增加数值相差不大,在临空面上,坡脚附近土压力为最大,其值在0.7~0.75 kPa;随地震烈度的增加,边坡表面裂纹逐步由细小短裂缝演变为横向贯穿的深裂缝,在坡肩附近尤为显著,试验中,最大沉降约10 cm,坡肩最大水平位移为5~8 cm,模型边坡最终发生拉裂滑移式破坏。该研究结果可为纯黄土边坡在地震荷载作用下的稳定性研究提供一定参考。     

A PRIMARY STUDY ON IONIC MATERIAL MOVEMENT WITH DIFFERENT VEGETATION─With an Example of Niujiatong Small Catchment,Guangdong Province

MovementofsoilnutrientsappearedwithionicconditionSymbolizesecologicconditionOfaregionandrelatescloselytosoilerosionandtransportthere.ItisoneoltheimpoftalltelementsingeoecoSystem.TheymayeitherbedissolvedbywateranddischargedOutwithitorabsolbedbysacmentgrainandmovedoutwiththem.Thusitcanbeenseenthattheyshouldrelatetoraillfallandrunoff.InSOothChinachacterizedbyrichprecipitationandrunoff,backweather-layerOftheearthsurfaceaswell,thereisveryseriouslossofionicmaterial,andconsequently,declineinecoSy…     

地震作用下节理岩质边坡稳定性影响因素研究

汶川地震灾害调查表明,在基岩山区地震滑塌主要发育在局部强度相对较大、节理较发育的厚层或块状岩体中.以岩石中含两组节理的岩质边坡为例,输入实际的地震记录,采用离散单元法进行数值模拟,分别探讨坡高、地震烈度、坡角及节理倾角组合对节理岩质边坡稳定性的影响.结果表明:地震作用下坡体中质点的加速度、速度具有高程放大效应;节理岩质边坡稳定性随着坡高、坡角和地震烈度的增加而降低;两组节理不同组合的岩质边坡,其稳定性变化较为复杂,受节理倾角与坡角的关系、节理的倾向、两组节理之间夹角等因素的影响.节理岩质边坡在地震作用下是受拉区逐渐向受剪区扩展而最终导致边坡失稳破坏,是受拉和受剪的复合破坏.上述初步结论为评价山区节理较发育的岩质边坡在地震作用下的稳定性提供一定的依据.     

断裂构造对斜坡应力场影响的数值模拟及成灾机理研究

断裂构造及活动强度对斜坡体的应力场分布具有重要的影响。采用基于强度折减法的有限元法,分别以正断层和逆断层与斜坡体的组合关系为例,剖析了断裂构造对斜坡体应力场的影响及成灾机理,揭示了含有断层的斜坡体塑性区的贯通过程。研究表明,包含断层的斜坡体在应力分布特征及斜坡变形破坏机理方面与无断层的斜坡体有较大差别：含断层的斜坡体在坡面和断层面附近的最大主应力迹线与坡面或断层面相平行,在天然状态下,塑性区同时出现在坡脚和断层面后方,随着折减系数的增大,塑性区分别从坡脚和断层面后方向坡体深部和上部发展,直至断层面前后两个塑性区相贯通,坡体发生破坏,并且对坡体变形破坏的影响程度以逆断层最强,其次为正断层,断层不活动时较弱。     

地震作用下均质土坡动力特性的振动台试验研究

设计并完成比例尺1∶100的边坡振动台模型试验,讨论模型的相似关系、传感器的布置及模型的建造,并编制相应的动荷载加载方案。通过输入不同类型、不同幅值、频率的动荷载,分析模型边坡在地震作用下的动力响应规律以及地震动参数对边坡动力特性和动力响应的影响。试验结果表明,在坡体的表面和坡内的竖直方向上,加速度放大系数均随着高程增加而明显增大。当输入不同压缩比的地震波时,压缩比越大坡体的动力响应越明显,即随着输入动荷载的频率增加,越接近土体的自振频率加速度放大效应越明显;在坡体的同一高程处,坡面的加速度放大系数略大于坡体内的加速度放大系数,表现出一定的趋表效应,同时随着输入地震波振幅的增加,加速度放大系数整体出现递减的趋势。实验结果分析有助于揭示土质边坡在地震作用下的失稳破坏机制,为今后边坡工程的抗震设计提供积极的参考。     

Slope form and basal stream relationships: A case study in the westend basin of the Southern Pennines,England

Relationships between slope form and stream magnitude, drainage area and stream gradient are investigated in a small upland catchment experiencing active stream incision. Profiles selected on a stratified random basis provide data on five slope form variables. The observed relationships suggest a spatial sequence of slope form, associated with a downstream increase in discharge, characterized by decreasing overall slope convexity and increasing mean slope angle and attributed to a reduction in the relative length of the upslope convexity with respect to the essentially stream-controlled main slope.