甘肃黑方台黄土固结-渗透特性试验研究

室内渗透试验过程中由于土样经过了卸荷回弹,所测得的渗透系数并不是土体真实应力状态下的渗透系数,为此对传统渗透仪进行改装,并以黑方台黄土为研究对象,对不同深度的黄土试样进行不同压力下土的固结-渗透试验,对比分析了土的变形及渗透特征。结果表明,室内常规变水头渗透试验所得黄土渗透系数较固结-渗透试验所测得数据大25-40倍。将常规渗透试验和固结-渗透试验测得的渗透系数应用于SEEP/W软件进行灌溉入渗模拟,将两种模拟结果与实际调查情况进行对比,得到后者与实际情况较一致,可见进行固结-渗透试验得到的试验数据更具有实际应用价值。     

陇东黄土工程地质分层及其物理特性

对很厚的黄土地层,合理地进行工程地质分层是场地工程地质评价的前提。为此,本文利用甘肃陇东黄土塬顶开挖的-100 m深人工水井,沿井壁及剖面露头对黄土-古土壤地层序列进行了详细编录,通过与标准剖面对比,确定了其磁性地层、岩性地层及时代地层单位。在井壁及剖面露头上按0.5 m间距采样,室内测定了其颗粒成分及基本物理性质指标,对这些指标随深度的变化规律进行了分析,将整个黄土地层划分为16个工程地质层。同一时代的黄土地层在同一沉积单元内的性质相对均一,因此整个黄土高原地区可参考该方案进行工程地质分层。     

陕-甘G312高速公路彬县滑坡群稳定性数值分析

由于地质环境薄弱,在西部公路等基础设施建设中,存在很多工程地质问题。陕甘G312高速公路彬县滑坡群就座落在公路连接线经过的泾河左岸与黄土塬之间的斜坡沟壑地带。对公路的正常的运营存在潜在威胁。在探明滑坡群工程地质特征和成因机制基础上,采用边坡稳定性分析软件FLAC/SLOPE,将滑坡群分成3个相对独立的滑坡体单元(Ⅰ号滑坡、Ⅱ号滑坡、Ⅲ号滑坡),选取4个具有代表性的地质剖面,建立地质模型。并按天然状态和饱和状态对滑坡群的稳定性进行了数值分析。剪应变率云图和稳定性计算结果表明,滑坡群在天然及饱和状态下均处于稳定状态。但滑坡群剪出口以下因公路开挖而形成的边坡处于不稳定状态。与现场变形现象相吻合。     

考虑边界效应的非饱和土圆柱孔扩张问题解析

圆柱孔扩张理论是分析沉桩挤土及旁压试验等岩土工程问题的有效方法,然而已有研究中多假定土体为无限连续介质,当圆柱孔周围存在约束边界时并不适用。采用临界状态模型描述非饱和土的应力-应变关系,在此基础上引入反映土体比体积-吸力关系的液相本构方程,推导了非饱和土中存在固定边界时,圆柱孔扩张问题在不同排水条件下的半解析解。通过计算不同工况,对比分析边界效应、非饱和吸力效应和排水条件对圆柱孔扩张响应的影响。结果表明,受边界效应影响,扩孔压力随着孔径增大而持续增大,这与无边界时扩孔压力趋于某一稳定值的情况有所不同;当圆柱孔扩张相同孔径时,周围固定边界范围越小,所需扩孔压力越大。土体初始吸力越大,扩孔压力也越大,相同应力增量引起的体积压缩量减小,说明土体出现吸力硬化效应。在孔周相同位置处,不排水比排水条件下的土体饱和度高、吸力小,对应的有效应力分量也小;距孔壁越近,该差异越明显。     

土质边坡空间临界滑动面搜索的优化算法

将二维均质土坡作为平面应变问题,假定滑动面是一个圆弧,将滑弧圆心与半径转变为后缘剪入点、坡脚剪出点和过后缘点滑弧切线与x轴的交点等3个点的横坐标,然后以这3个参数为变量,给定合理的取值区间,应用黄金分割法搜索二维边坡的最小稳定系数及相应的临界滑动面。进一步假定均质土坡的三维空间滑动面为一旋转椭球体,旋转椭球体的竖向中轴面和二维的圆弧面一致,给定椭球体不同的水平轴半径值,采用以上二维滑动面搜索方法可求出不同水平半径所对应的三维最小稳定系数及相应的椭球面。结果表明：边坡的三维稳定系数没有极小值,但有极限值;对于横向延伸长的无限边坡,三维稳定系数逼近二维稳定系数,当旋转椭球长轴与短轴之比大于3时,二者很接近,边坡稳定性可简化为二维来分析;对于受地形、地下水等条件约束的短边坡,三维效应明显,在考虑实际边界条件的情况下按三维来分析。     

条形荷载下不排水土坡破坏模式判定及极限承载力估算

为了确定边坡放置地基的极限承载力,采用弹-理想塑性有限元,分析了不排水土坡(u=0)的坡肩上放置条形基础的地基极限承载力。结果表明,不排水土坡地基极限承载力仍可沿用Terzaghi水平地基极限承载力计算公式qu=cuNc。不考虑重度条件下,土坡地基的破坏模式类似于水平地基破坏模式,承载力系数Nc与极限分析法计算的结果一致;考虑重度条件下,可用土坡实际状态的Taylor数与其极限状态的Taylor数的差值N作为判别指标,当该值较小时将发生边坡破坏模式,较大时发生地基破坏模式,找出了两种破坏模式的N分界点,确定了Nc与N的关系,建立起坡肩作用条形荷载下不排水土坡极限承载力计算公式。     

三维极限平衡法通用形式的建立及应用

在满足边坡整体力平衡、力矩平衡以及边坡微条柱力平衡的条件下,提出了一个综合各种三维极限平衡法的通用形式,该通用形式包含3个表达式。通过这3个表达式利用已有方法的假定条件就可以得到原方法的表达形式,并将他们解析化,不仅大大降低了传统三维极限平衡法的计算工作量,还使得具体实现各种方法时,编程变得更方便,计算更简便,提高了计算效率。最后,通过经典算例,利用通用形式导出的各种方法的解析形式,分析了滑体宽度、滑面强度参数以及滑面剪切力方向对稳定系数的影响。结果表明,该通用形式是正确有效的。     

黄土抗剪强度与含水率的变化规律

利用三轴固结不排水试验测出了不同含水率下黄土的抗剪强度参数。原状试样取自陕西省黄陵县一高边坡的第五层黄土,将含水量配制为3%、6%、11%、16%、21%、26%、30%和32%,围压设置为0、100、200、300、400和500 kPa进行试验。结果表明,含水量对黄土有效残余抗剪强度的影响主要体现在粘聚力上,当含水率低于塑限时,有效残余粘聚力随着含水率的增加明显降低,但是当含水率大于塑限时,有效残余粘聚力基本保持不变;有效残余内摩擦角和含水率没有明显的相关性。黄土强度参数随含水量的这种变化规律体现了黄土的非饱和特性,由于有效内摩擦角体现的是有效应力和抗剪强度之间的线性关系,排除了孔隙水压力的影响,与含水率无关;粘聚力随含水量减小而增加是由于基质吸力增大而引起,黄土的粘聚力中包含了基质吸力的作用。     

抗滑桩设计计算研究现状与发展方向

关于抗滑桩设计计算,有我国普遍采用的荷载-结构法,国外学者提出的有Viggani法,Ito Tomio法,Poulos法等。这些方法分为两类,一类是以极限平衡为基础;另一类是以位移协调为基础,以极限荷载作为约束条件。抗滑桩设计计算总的发展趋势是基于岩土与结构共同作用原理的位移协调和位移控制方法,实现该方法的技术是有限单元中的子结构法,针对这一方向还有待于深入研究。     

黄土滑坡诱发因素及其形成机理研究

近年来,黄土滑坡灾害发生频率呈现增加的趋势,研究黄土滑坡诱发因素及其形成机理是有效减缓黄土滑坡灾害风险的基础。据西北黄土高原地质灾害详细调查,黄土滑坡的诱发因素有自然和人为2类。自然因素包括地震、河流及沟谷侵蚀、降雨及冻融等; 人为因素有堆载与开挖、农业灌溉、修建水库等。研究表明,降水和人类工程活动是最积极的诱发因素。地震加速度引起的抛射作用和粉尘化效应以及振动液化效应是地震诱发黄土滑坡的主要原因。河流的侧向和下切侵蚀作用在河流的不同发育期诱发机理有所不同,导致斜坡变形破坏模式也有所区别。冻融作用诱发黄土滑坡的机理类型分为冻结滞水效应型和融化强度降低型等。降水作用诱发黄土滑坡的机理按触发滑坡的降水特征分为暴雨型和淋雨型,按地下水的作用方式分为优势通道-局部地下水型、地下水位上升型和增重型等。诱发黄土滑坡的人类工程活动分为斩坡型、灌溉型、水库型、堆载型等。