二元结构库岸边坡失稳机制试验研究

水位升降条件下库岸边坡变形失稳问题是水库建设中必须考虑的重要安全性问题。二元结构是库岸岩土体的一种特有结构,其变形破坏失稳有特殊的力学机制及规律。为揭示库岸边坡处于不同坡角及不同土岩界面倾角条件下的失稳机制,尤其是水位变化条件下库岸岩土体浸润线的分布及演化特征,文章通过构建水位升降条件下的二元结构库岸边坡物理实验模型,借助监测及摄影的技术手段观测边坡土体内浸润线及岩土体变形破坏特征,揭示二元结构库岸边坡的变形失稳机制。研究结果表明:二元结构库岸边坡在水位升降条件下整体坡角的改变会引发不同的变形破坏模式:55°边坡以垮塌失稳为主,35°边坡稳定性较好,45°边坡易发生由坡脚破坏牵引的局部失稳;土岩界面倾角对边坡稳定性也产生较大影响,较大的倾角易于引发坡体沿土岩界面发生滑动失稳。本研究结果可为揭示二元结构库岸边坡失稳致灾机制及有效防治提供借鉴。     

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。      

考虑坡面稳定的黄土高切坡设计研究

通过泥沙运动力学分析了在坡面流作用下土颗粒的受力情况,建立了临界坡度的计算公式。在此基础上,综合考虑坡角的优化设计、单级坡高的确定及平台的约束三个方面研究了黄土高切坡的设计。通过工程实例分析表明,考虑坡面稳定的黄土高切坡设计方法是合理的。因此,建议边坡开挖时开挖坡角以及开挖形式既要满足坡体稳定性的要求也要满足坡面稳定的要求。     

一个极限稳定坡角与坡高的经验关系式——以云南省为例

由于岩土边坡系统的复杂性,边坡工程的设计和决策在工程实践中仍很难依赖于理论分析和数值计算,而主要依赖于专家的经验。因此,将已有成功经验知识运用在边坡稳定性分析中具有重要的实际意义。论文从岩土边坡极限平衡条件出发,理论导出极限稳定坡角与坡高的关系式。通过对云南元-磨公路大量的泥岩、粉砂岩边坡典型病害的实例进行计算和研究,发现该类岩土边坡的极限破坏(稳定)角并非一个定值,而明显与其内摩擦角呈显著线性相关。从而可以建立相应的岩土边坡稳定性分析的数学类比判别方程。     

浙江三门核电厂人工高边坡稳定性评价

拟建浙江三门核电厂人工边坡长约180 m,边坡最高约53 m。该边坡坡脚与拟建的核岛、常规岛或其他重要建（构）筑物之间的距离仅为50多米,故需对边坡的稳定性进行评估。采用工程地质类比法、赤平极射图解分析法及MARC有限元对拟建边坡进行稳定性评价,认为边坡总体开挖角不大于60°时,整体上是稳定的。建议实际开挖坡角55°左右,采用分级放坡,边坡阶段高度可按8.0～10.0 m考虑,马道宽度3.0 m左右,并设截水沟等排水设施。     

大连新林巷边坡稳定性分析及治理

在详细勘察的基础上,查明了大连新林巷边坡的工程地质条件,由边坡要素面的组合关系以及岩土发育状况利用赤平投影对该边坡各个坡段的稳定性进行了分析,找出了各坡段的不稳定因素。通过室内试验得到了该边坡及断层结构面岩土体的物理力学参数,利用室内试验参数通过计算得到了各个坡段不稳定滑面的安全系数,对该边坡的稳定性进行了综合评价。在此基础上,提出了该边坡的治理措施。     

坡积松散体稳定性模型试验研究

云南西北部三江源高海拔、高深切地区,坡积松散体稳定性是公路边坡面临的主要问题之一,模型试验是研究松散体稳定性各影响因素最有效的手段。根据相似原理,设计模型试验的主要几何相似常数,采用一系列手段改造模型试验材料,使其达到材料强度、重度相似。一系列模型破坏条件真实再现现场坡积松散体的滑坡条件,试验结果分析对相关设计、施工和科研人员有较好的借鉴作用。模型试验材料从松散状态到较密实状态,开始破坏的自然坡角提高42%～100%,c值提高约50%～120%, 值提高约6%～8%,密实状态提高,坡体的强度提高,相应坡体的稳定性提高,起始破坏的自然坡角也显著提高;降雨使坡体含水率提高近饱和时,充分软化的c值下降约70%, 值下降约7%,表明雨水下渗软化是导致坡积松散体产生滑动的最根本、最直接的因素。模拟降雨的土体强度变化过程对松散体边坡稳定性研究有较好的参考价值。     

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。     

清江隔河岩电站厂房超高边坡的稳定性评价

本文从该边坡的工程地质条件、区内新构造运动、坡体变形特征的观测;自然边坡角,稳定边坡角与设计边坡角的关系;极限平衡稳定计算分析及有限元分析等方面来评价它的稳定性,并提出了防滑措施。     

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。     

西南某机场高填方边坡滑塌机制分析与处理措施研究

西南某高填方机场土石方工程竣工后不久遭遇了持续半月的强降水,在一次突发暴雨后4h,边坡发生了滑塌。采用监测、检测、现场调查、原位试验、室内试验、数值模拟等手段进行综合分析。结果认为,该机场高填方边坡滑塌主要是采用含碎石黏性土填筑的土面区、边坡影响区,因强夯补强破坏了填筑体内原有的碎石排水层,造成了采用碎石填筑的道槽区入渗的降水不能及时排出而引发的高地下水压力、渗透变形、浸泡软化等共同作用所致。最后针对性地采取填筑体顶面薄膜覆盖,坡面出水点网装级配碎石反滤和引流、滑塌坡面袋装碎石回填的应急处理措施,以及填筑体顶面黏性土回填、坡面碎石换填、仰斜管排水的永久处理方法,有效地控制了边坡的进一步变形、滑塌,取得了良好的灾害治理效果。     

顺层岩质边坡静力开挖物理模拟试验研究

利用大型室内模型试验,开展了含软弱夹层顺层岩质边坡的静力开挖试验,试验结果表明:随着开挖角度的增大,边坡完成开挖卸荷松弛的时间大幅缩短。开挖角度为47°时,边坡位移稳定时间为214.56 h;开挖角度为60°和72°时,边坡位移稳定时间缩减为107.28 h。随着开挖角度增大,坡面位移稳定值逐渐增大,且位移稳定值随着高程的增加而增大。通过布设于坡体内部的位移传感器可以获得边坡在开挖过程中坡内及坡面的位移场,分析不同高程水平参考线处坡体位移分布曲线,并结合位移限制值可以得到边坡开挖位移松弛区范围。通过试验研究发现,含软弱夹层顺层岩质边坡开挖松弛区范围随着开挖角度的增大不断向坡脚和坡顶延伸,开挖松弛区范围增大。     

某水利工程岸边坡稳定性影响分析研究

水位变化对将对库岸边坡的稳定性产生影响,为了提高水库的安全管理水平,通过BIM及FLAC3D软件对某水库边坡水位变化下边坡稳定分析。结果表明天然工况下,边坡处于稳定状态;暴雨工况下,边坡基本为稳定的,但可能出现局部垮塌,尤其是在其中部陡坎带和北侧的前缘;蓄水条件下,正常蓄水位以上坡体基本不受影响,坡体前缘在长期浸泡作用下,坡体内粉砂质泥岩对堆积体位移具有控制作用。     

露天矿顺倾软岩边坡稳定性三维效应及其应用

为揭示并充分利用露天矿顺倾软岩边坡稳定性的三维效应,以白音华二号露天煤矿横采南端帮为工程背景,应用FLAC3D对不同空间形态条件下的边坡稳定性进行了数值模拟研究,分析了边坡破坏模式、稳定性、滑坡规模随横采工作帮与内排土场间追踪距离及开挖坡角的变化规律。结果表明,随着追踪距离和开挖坡角的增大,三维滑体的底界面首先由浅部弱层过渡为台阶状,最终过渡为深部弱层;边坡的稳定系数随着追踪距离的增大呈负指数规律减小,随着开挖坡角的增大近线性减小;滑体走向长度随追踪距离的增大近线性增大,倾向宽度随开挖坡角的增大而减小。绘制了白音华二号露天煤矿南端帮边坡开挖坡角与允许追踪距离间的关系曲线,据此提出了边坡稳定性控制开采方案,经现场实施,效果显著。     

陕西旬阳县210国道6号边坡变形特征初步研究

通过现场工程地质勘探、室内物理力学实验并利用FLAC2D数值分析软件对陕西旬阳县某堆积层边坡进行变形特征的实例分析,考查了坡体岩土体的粘聚力、内摩擦角数值与坡脚开挖深度的变化后,得出浅层岩土体较深层岩土体的滑动趋势与滑动位移均较大,并且浅层岩土体滑移变形对深层岩土体具有牵引力作用。最后对该类型堆积层坡体滑动的防治措施提出了一些看法。     

九寨沟地震区公路沿线地质灾害发育规律及防治对策

九寨沟7.0级地震诱发公路沿线大量地质灾害,通过对公路沿线地震地质灾害的遥感解译和现场调查,表明地质灾害以中小型崩滑灾害为主,高陡斜坡路段岩土体失稳灾害突出,地震诱发岩土体失稳部位坡度一般在36°以上,树木对坡面滚石拦挡作用显著。地震诱发地质灾害主要分布在地震烈度为VIII度和IX度的区域,在川主寺至九寨沟公路的上四寨至九寨天堂段、九寨沟景区公路的五花海至箭竹海段形成2个地质灾害密集发育区。震后边坡上残留崩滑堆积物、拉裂变形岩土体、植被丧失,易于产生坡面滚石、泥石流、溯源侵蚀等次生灾害,对公路造成危害,应采取绕避、被动及主动防护、生态修复等措施。     

强度折减法在高含水滑坡稳定性分析中的应用

文章依据滑坡体岩体破碎、地下水丰富、坡体含水量高、滑坡面积大、厚度小、稳定性差等特点,选取青海省麦秀山1^#滑坡为例。结合麦秀山地区的工程地质特点,利用FLAC-3D有限差分程序,基于强度折减法对该滑坡进行了稳定性分析。通过对滑体岩土体强度指标的折减,模拟地下水对岩土体的影响,当边坡的塑性区由坡脚贯通至坡顶、坡体上特征点的位移值产生突变,且无限制的增长时,认为边坡达到临界破坏状态,此时的强度折减系数即为滑坡的稳定系数,同时可得到滑坡失稳破坏的潜在滑动带,以揭示滑坡的失稳破坏机理。分析计算表明：强度折减法不仅能够模拟出滑坡渐进破坏的过程,而且所求得的稳定系数更符合滑坡的实际状态,在滑坡稳定性分析中具有明显的优势。     

潮州某大型高陡滑坡数值模拟分析及治理措施

潮州市某处高陡边坡受连日强降雨影响,发生小规模滑塌,造成坡体后缘段开裂。通过工程勘查及数值模拟,对现有边坡稳定性进行分析,提出综合治理方案设计,为后续施工及监测提供参考依据,以达到消除隐患的目的。     

砂黄土高边坡稳定性的数值模拟研究

基于野外调查和室内试验分析,阐述了黄土高原北部砂黄土边坡破坏的主要形式及其影响因素。结合陕北高等级公路建设,采用弹塑性有限元法模拟了不同工程开挖条件下坡形、降雨和地震作用等因素对砂黄土高边坡稳定性的影响。结果表明,随着坡角或坡高的增大,边坡稳定性不断变差,阶状坡形比一坡到顶的坡形更利于边坡稳定和防护;降雨作用对边坡稳定影响极大,在坡脚积水的情况下,坡脚处塑性应变值比常态增加近20倍;地震作用促使坡脚应力和应变值升高,并且随着地震动峰值加速度的增大而变化显著。模拟分析结果为砂黄土高边坡优化设计和灾害治理提供了科学依据。      

纵波作用下边坡动力响应规律研究

地震工程的观点认为水平地震力是引起岩土体破坏的决定性因素,竖向地震力的影响则微不足道。鉴于汶川地震中表现出竖向地震力对边坡和建筑造成极大破坏,本文利用FLAC软件对不同坡高、坡角的边坡在不同周期、振幅的纵波作用下边坡动力响应规律做了数值模拟研究。结果表明:坡高较低时,振动加速度在1/2坡高以下范围内随高程逐渐增大, 1/2坡高以上则保持不变,当坡高增大时,振动加速度变化出现律动性,坡顶附近较其他部位存在明显的放大; 坡角的增大会造成振动加速度放大幅度的增大; 振动加速度随动力振幅的增大而增大,并呈明显的线性关系; 振动加速度随地震波周期的增大逐渐减小。