膨胀土边坡稳定性非连续变形分析新方法

许多膨胀土边坡在长期的地质和干湿循环的自然气候作用下裂隙逐渐发展,以致被裂隙分割成块体系统。将膨胀土边坡看成是一个具有非饱和土本构关系、块体间存在摩擦力和膨胀力和具有牵引式滑动及时空效应特点的块体系统,建立了一种新的边坡稳定性非连续变形分析方法,并应用于某高速公路段膨胀土边坡稳定性的分析中,获到了很好的效果。     

膨胀土路堑边坡的滑坡机理分析

膨胀土作为一种特殊土,其路堑边坡开挖之后若不及时防护易出现小规模的浅层滑坡;这类滑坡呈圈椅状体,后缘多出现在坡腰及其附近。为了研究膨胀土路堑边坡的滑坡机理,本文采用数值方法研究了这类边坡浅表风化层、裂隙性及时间效应对滑坡机理及稳定性的影响。研究表明:强度分层、裂隙的存在和蠕变效应共同决定了膨胀土路堑边坡的失稳具有浅层、小规模、渐进性和滑坡后缘通常出现在坡体中部的特点。工程实例和监测结果表明:锚杆框架梁可以有效抑止膨胀土边坡裂隙的扩展和发展,阻止坡体的变形,是这类边坡一种有效的加固方式,值得推广。     

基于多场耦合数值分析的膨胀土边坡浅层膨胀变形破坏机制研究

膨胀土地区大量工程实践表明,发生在膨胀土边坡浅表层一定深度范围内的牵引式滑坡现象非常普遍,对于该种渐进性边坡破坏模式,传统极限平衡分析无法反映其失稳状态和破坏机制。借鉴温度场中温度膨胀系数的定义和数值处理方法,以室内无荷/有荷膨胀率试验成果为依据,对膨胀土的湿度膨胀系数进行了反演拟合,得到低荷载条件下含水率-膨胀系数近似符合线性关系。基于降雨作用下膨胀土边坡破坏的大型静力物理模型试验成果,采用FLAC非饱和二相流模型模拟降雨引起的边坡湿度场分布变化状态,引入含水率-膨胀系数的线性关系,提出一种适用于膨胀土边坡的湿度场-膨胀变形场-应力场的多场耦合数值分析方法,并藉此对物理模型试验进行仿真。结合模型试验和多场耦合数值分析,阐述膨胀土边坡浅层渐进性破坏机制的本质是水力边界条件变化引起的膨胀土膨胀变形作用。     

膨胀土边坡失稳机理和稳定性分析

从微观的角度阐述了膨胀土的胀缩性、裂隙性和超固结性,从而根据膨胀土的三个特性和外部环境因素对膨胀土边坡失稳机理、稳定性进行了分析,揭示了导致膨胀土边坡失稳的机理及影响稳定性的外部环境因素,提出了边坡防护的措施。     

深挖方膨胀土边坡时空变形特征分析

深挖方膨胀土边坡受降水、地下水以及地质构造、支护措施等多因素影响,变形呈现复杂的时空异质性.以南水北调中线总干渠陶岔渠首段边坡为例,开展时空变形特征分析.借助变分模态分解、加权多尺度局部异常系数以及聚类分析等数据挖掘方法,分析变形的时间变化规律,识别空间分布特征;阐释降水量、地下水位等因素对边坡变形趋势性、周期性和波动性分量的影响机制;对边坡变形进行分区分析,推测潜在滑动面和滑动体;讨论边坡变形机制.结果表明,边坡变形呈现显著的趋势性变化,还表现出季节性和间歇性.下部变形值较大,往上逐渐减少.上部显著变形区深度为3 m,位于大气影响层内;中部受地下水波动和裂隙密集带影响,显著变形区较深,达11 m;下部受支护体系限制,变形主要位于浅层.上层滞水受雨水补给,波动范围大,导致中上部变形深度较深,在16.5 m深度内仍存在一定变形.潜在滑动面为折线形,前缘受地下水、裂隙密集带和边坡支护体系影响,近似水平.为减少地下水波动对膨胀土胀缩变形的影响,建议采用排水井降排深层地下水.该研究成果可为深挖方膨胀土边坡运行管理和加固处置提供技术支撑.     

南昆铁路钢管格栅膨胀土挡墙边坡加固机理模型试验研究

膨胀土边坡加固一直是铁路(公路)建设中的难题,常规刚性结构严格约束膨胀土变形,易使结构受力过大而破坏,柔性结构易使坡体变形过大而失稳,往往难以达到预期效果。本文提出钢管格栅膨胀土挡墙,合理协调结构的受力和变形,达到加固膨胀土边坡的目的:膨胀土做挡墙本体填料、土工格栅增强墙体整体性、纵向贯穿钢管提高墙体刚度。采用大比例尺相似模型试验,在模拟降雨条件下,对比该新型结构与常规结构的加固效果,通过监测挡墙水平位移、墙背土压力、钢管变形,研究钢管格栅膨胀土挡墙加固边坡机理。结果表明:钢管格栅挡墙与常规格栅挡墙相比,变形显著降低且更趋协调,承载能力明显提高,纵向贯穿墙体且深入地基的钢管有效改善了墙体的受力。研究成果可为膨胀土边坡加固结构选型及其构造设计提供理论参考。     

膨胀变形对膨胀土边坡稳定性的影响

当采用合理的强度参数时,根据常规极限平衡或极限分析方法的计算结果,很难解释一些膨胀土边坡会在极缓的坡度下发生失稳破坏的原因。事实上,由于膨胀土遇水后会发生显著的变形,在饱和区与非饱和区交界面附近会出现很大的剪应力。因此,在膨胀土边坡的稳定分析中,需要考虑这种因素的影响。根据塑性力学的上限定理,严格地导出了考虑膨胀应力作功的功能平衡方程。根据强度储备定义的安全系数即隐含在这一方程中,它可以通过迭代方法求解。边坡稳定的上限分析在数值上是利用了单元集成法来完成的。这不仅能方便地利用应力分析的成果,而且能进行滑裂面的优化,从而找到最小的安全系数。对一个坡度为1:4的膨胀土边坡的稳定计算结果表明,膨胀变形会使边坡的安全系数显著减小。当考虑膨胀时,优化得到的破坏模式是在浅层出现一个局部的滑动,它会牵动其上部的土体也相继出现局部滑动,这正好符合膨胀土滑坡时所常见的牵引性的特征。     

基于DDA方法的膨胀土边坡稳定性研究

非连续变形分析方法（DDA）是近年来发展起来的数值计算方法,其以新颖的思想、先进的数值技术,得到了学术界的认可和广泛关注。针对宁明高速公路膨胀土路堑边坡破坏的特点,建立地质模型和计算模型,编制了二维DDA程序,对DDA理论模型进行了推广和发展,将非饱和土的本构模型引入程序。对非连续变形分析方法中的控制参数设置进行了探讨,应用DDA程序模拟了膨胀土边坡破坏特征。程序计算结果与工程实际情况比较吻合,验证了程序的合理性和有效性,分析成果可为设计、施工提供参考依据。     

南阳膨胀土的宏观结构与路堑边坡病害治理

南阳盆地是我国膨胀土主要分布地区之一,在宁(南京)西(西安)铁路施工工程地质调查中,发现南阳地区上第三系中新统湖相沉积膨胀土中发育的构造裂隙、中更新统冲洪积膨胀土中发育的卸荷裂隙和全新统湖沼相膨胀土中发育的收缩裂隙控制了路堑边坡病害的形式、规模和破坏特征。施工过程中采取了针对性措施治理边坡病害,取得了明显的工程效果。     

襄荆高速公路膨胀土堑坡开挖及防护的变形监测与分析

对襄荆高速公路膨胀土试验段堑坡开挖和防护全过程进行了变形监测.通过对比研究边坡在不同干湿循环条件、不同阶段的变形特征,探讨了减少边坡变形的关键影响因素,分析了挡土墙与坡面防护的作用,提出了合理的开挖与防护建议.     

陕南地区膨胀土滑坡形成机理及防治措施

以陕西省南部汉台区地质灾害详细调查项目为依托,通过对汉王镇红星村三、四组滑坡的勘查,发现汉台地区膨胀土滑坡的形成与区内自然地理、地形地貌、地层岩性、降水、地表水和人类工程活动密切相关。研究提出以排水工程、支挡工程和地基换填为主的综合防治措施,为汉台区地方政府地质灾害的防治、减灾工作提供依据,在陕南地区具有一定的推广意义。     

公路膨胀土路基滑坡处理

某高速公路膨胀土路堑边坡在支护完成后不久即发生了滑坡,通过对滑坡过程和工勘察资料的分析及不同强度参数下的边坡稳定性计算,阐明该滑坡形成的原因,对膨胀土滑坡的防护和整治提出建议.     

岩溶区层状缓倾角岩质边坡变形破坏机制研究

在贵州岩溶区某大型工程台址工程地质环境条件研究基础上,采用地质历史过程机制分析法和数值模拟方法,对岩溶区层状缓倾角岩质边坡变形破坏机制作系统研究,总结出了4种变形破坏机制,即高陡的层状缓倾内边坡(A类坡)主要发生倾倒-崩落或拉裂-崩落破坏,低矮的层状缓倾内边坡(C类坡)则以小规模垮塌为主;缓倾外顺层边坡(B类坡)以滑移-拉裂型顺层滑坡或块状滑坡为主,而复合型边坡(D类坡)多以滑移-拉裂和弯曲-拉裂组合形式发生破坏.     

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。     

安徽省膨胀土分布及工程地质特征研究

在研究近年安徽省膨胀土调查评价、岩土工程勘察和地质灾害危险性评估的基础上,圈划出安徽省膨胀土的分布范围,阐述各区域地质环境条件、膨胀土成因特征和工程地质特征.在此基础上,采用定性半定量的方法,对全省进行膨胀土危害程度分区.     

四川巴中市南龛斜坡变形破坏机制分析与稳定性评价

在研究南龛斜坡自然地质环境条件、岩土物理力学参数以及现场勘探测试的基础上,采用地质分析、半定量的弹塑性有限元分析、定量的极限平衡法分析、因素敏感性分析以及可靠性分析等方法,分析了斜坡的成因机制和稳定性,并计算了其破坏概率。作者们认为该斜坡变形破坏的地质力学模式为溜滑－蠕滑－拉裂型;坡面上雨水入渗是斜坡溜、蠕滑、拉裂变形破坏的主导诱发因素。计算结果表明就整体而言,斜坡无论在天然和饱水状态都处于基本稳定状态,宏观上斜坡还不具备大规模滑动的条件;但在饱水状态下,局部地段特别是斜坡前缘坡体将处于不稳定或潜在不稳定状态。     

某机场高填筑体下伏地基土变形评价

某机场工程土石方总量超过4×107m3,填方边坡最大高度102m。填方地基为砂层、卵石层、粉质粘土、砾岩及泥岩等组成的第四系河流沉积,结构复杂,物理力学特性变化大,场地附近有3条大的活动断裂,地震烈度为 度。本文在研究了区域地质背景、填筑材料和施工方法的基础上,对九黄机场高填筑体下伏地基土的变形进行了分析评价。     

岩石高边坡的时效变形分析及其工程地质意义

以某拟建水电工程近坝库岸的岩石高边坡变形体为典型实例 ,结合现场勘察 ,对岩石高边坡时效变形的地质表现进行了观察分析 ,从宏观和微观上揭示了岩体时效变形这一自然高边坡普遍现象的地质特征和变形形迹。并综合分析了该高边坡的变形破坏机制 ,探讨了其稳定性。研究结果表明 ,实例高边坡是一处于轻微变形阶段的变形体 ,其存在不会对工程建设产生重大影响。     

地下采煤的缓倾边坡变形机制

通过某地边坡变形的环境条件和多年监测资料,提出地下采煤的缓倾边坡变形机制,即由地下采煤产生的岩层弯曲下沉侧推效应和央体松动扩容侧推效应,以及地下水作用产生的空隙水压效应导致的边坡变形,并对边坡变形机制进行了验证。