庫水位驟降與降雨條件下深淺層邊坡穩(wěn)定性分析

在人為擾動(dòng)、地震、降雨等因素中,降雨是滑坡主要的誘發(fā)因素。以玉溪新平大戛高速公路邊坡為研究工點(diǎn),結(jié)合地質(zhì)勘測(cè)、鉆探、物探、現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查、室內(nèi)試驗(yàn)、資料收集等數(shù)據(jù),采用無限斜坡模型、瑞典條分法及極限平衡法計(jì)算分析降雨條件下斜坡的流向流量及其穩(wěn)定系數(shù),研究斜坡開挖前后的穩(wěn)定性及預(yù)測(cè)水流沖刷嚴(yán)重的區(qū)域。結(jié)果表明:開挖前在水位高度等于土層厚度的極限飽和工況下,斜坡處于穩(wěn)定狀態(tài)；開挖后按1:1.75的坡比,斜坡亦處于穩(wěn)定狀態(tài)。所以坡體開挖施工是安全的,但需做好坡面排水及防護(hù)工作。

采用有限差分軟件flac3d內(nèi)置fish語言編制相關(guān)程序,將邊坡非飽和區(qū)滲透系數(shù)和基質(zhì)吸力隨飽和度的變化關(guān)系嵌入到數(shù)值計(jì)算中,實(shí)現(xiàn)了降雨入滲條件下邊坡非飽和滲流過程的模擬,結(jié)合基于fredlund雙應(yīng)力狀態(tài)變量理論的強(qiáng)度折減法,進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)了非飽和邊坡的穩(wěn)定性分析.基于某典型抗滑樁加固邊坡算例建立數(shù)值計(jì)算模型,研究了降雨入滲對(duì)邊坡孔隙水壓力分布及邊坡穩(wěn)定性的影響,并對(duì)降雨強(qiáng)度、基質(zhì)吸力及樁頂約束形式對(duì)邊坡穩(wěn)定性的影響進(jìn)行了參數(shù)分析.研究結(jié)果表明:降雨入滲條件下,隨降雨歷時(shí)增加,濕潤鋒線不斷向坡體內(nèi)部推進(jìn),基質(zhì)吸力明顯減小,邊坡安全系數(shù)顯著降低;邊坡安全系數(shù)隨降雨強(qiáng)度增大而減小,當(dāng)降雨強(qiáng)度超過土體飽和滲透系數(shù)后,邊坡安全系數(shù)隨降雨強(qiáng)度變化不大,并趨于穩(wěn)定;基質(zhì)吸力對(duì)邊坡穩(wěn)定影響顯著,考慮基質(zhì)吸力時(shí)邊坡安全系數(shù)明顯提高;在樁頂設(shè)置預(yù)應(yīng)力錨索可使樁身位移明顯減小,邊坡安全系數(shù)提高.

結(jié)合某公路節(jié)理巖質(zhì)邊坡,采用離散單元法,考慮節(jié)理巖體應(yīng)力與滲流耦合機(jī)理,對(duì)降雨條件下節(jié)理邊坡穩(wěn)定性進(jìn)行分析。重點(diǎn)分析了邊坡主應(yīng)力分布和位移矢量圖,節(jié)理張拉和剪切位移以及邊坡滲流產(chǎn)生的空隙水壓力。分析結(jié)果表明:節(jié)理邊坡變形主要受優(yōu)勢(shì)節(jié)理面控制,產(chǎn)生平面滑移。節(jié)理張拉和剪切位移趨勢(shì)與邊坡變形規(guī)律是一致的,地下水流動(dòng)產(chǎn)生空隙水壓力會(huì)加劇邊坡的變形趨勢(shì)。

現(xiàn)今對(duì)滑坡的研究過程中大多沒有考慮坡體之上的裂隙，然而裂隙對(duì)降雨型滑坡所起的作用尤為重要。某公路滑坡坡體之上存在大量裂隙，為研究其在降雨過程中滲流及穩(wěn)定性變化規(guī)律，運(yùn)用有限單元法分別模擬有裂隙和無裂隙時(shí)坡體內(nèi)瞬態(tài)滲流場(chǎng)變化、穩(wěn)定性隨降雨歷時(shí)的變化情況。結(jié)果表明：在研究含裂隙滑坡降雨入滲過程中，考慮裂隙時(shí)的計(jì)算結(jié)果與現(xiàn)場(chǎng)觀測(cè)結(jié)果更一致，考慮裂隙對(duì)滑坡穩(wěn)定性的影響十分必要。

針對(duì)一鐵路沿線隧道施工棄渣場(chǎng),現(xiàn)有相關(guān)的資料為基礎(chǔ),采用現(xiàn)場(chǎng)調(diào)研、試驗(yàn)研究、理論分析與數(shù)值模擬相結(jié)合的研究方法,查明了棄渣場(chǎng)的工程地質(zhì)條件、變形破壞特征與邊坡防護(hù)情況,并基于邊坡地質(zhì)模型分析了該棄渣場(chǎng)在降雨條件下的邊坡穩(wěn)定性。建議對(duì)該棄渣場(chǎng)未防護(hù)坡面采用漿砌石框架植被護(hù)坡措施進(jìn)行防護(hù)。

基于飽和-非飽和滲流理論,利用數(shù)值仿真方法,模擬降雨條件下邊坡滲流場(chǎng)的變化規(guī)律。再考慮滲流產(chǎn)生的孔隙水壓力,對(duì)邊坡的穩(wěn)定性進(jìn)行分析,運(yùn)用條分法計(jì)算邊坡安全系數(shù),并采用網(wǎng)格法搜索最危險(xiǎn)滑移面。對(duì)不同降雨條件下邊坡的安全系數(shù)和最危險(xiǎn)滑移面進(jìn)行分析對(duì)比,為工程實(shí)際提供參考。

大量研究表明,主要且直接誘發(fā)邊坡失穩(wěn)的主要因數(shù)是降雨,雨水入滲對(duì)非飽和土質(zhì)邊坡穩(wěn)定性的影響最大.分析非飽和黏土邊坡基質(zhì)吸力和滲流場(chǎng)影響,采用有限元軟件flacm建立非飽和黏土邊坡的數(shù)值模型,研究計(jì)算在降雨強(qiáng)度不同條件下,降雨時(shí)間相同和降雨總量相同這兩種情況對(duì)邊坡穩(wěn)定性的影響.結(jié)果表明:非飽和黏土邊坡內(nèi)部的剪應(yīng)變?cè)隽侩S降雨強(qiáng)度的變大而增大,邊坡的位移也和降雨強(qiáng)度呈正相關(guān)關(guān)系,降雨強(qiáng)度越大越容易造成黏土邊坡表層失穩(wěn).

在西北地區(qū)進(jìn)行基礎(chǔ)工程建設(shè),遇到了大量的多級(jí)黃土高邊坡工程。邊坡工程屬于永久性工程,難免遇到降雨?duì)顩r。降雨入滲會(huì)引起邊坡土體飽和度與土體重度的變化,進(jìn)而導(dǎo)致邊坡體基質(zhì)吸力與有效應(yīng)力場(chǎng)的變化,使邊坡的穩(wěn)定性受到較大的影響。本文通過考慮邊坡體不同深度處基質(zhì)吸力隨雨水入滲的變化情況,建立了滲流場(chǎng)與應(yīng)力場(chǎng)的耦合計(jì)算模型,對(duì)降雨入滲條件下多級(jí)黃土高邊坡的穩(wěn)定性進(jìn)行分析。最后,依托實(shí)際邊坡工程,利用plaxis3d巖土有限元軟件,建立邊坡穩(wěn)定性計(jì)算模型,通過設(shè)置降雨量隨時(shí)間的變化函數(shù)與滲流邊界條件,進(jìn)行降雨入滲條件下多級(jí)黃土高邊坡的穩(wěn)定性數(shù)值計(jì)算,并與理論分析結(jié)果進(jìn)行了對(duì)比分析。根據(jù)數(shù)值計(jì)算結(jié)果可得到多級(jí)黃土高邊坡在降雨入滲條件下的變形、基質(zhì)吸力、有效應(yīng)力、潛在滑移面以及安全系數(shù)的變化情況,從而對(duì)降雨入滲影響下多級(jí)黃土高邊坡的穩(wěn)定性做出分析。研究結(jié)果可為降雨入滲條件下多級(jí)黃土高邊坡的穩(wěn)定性的研究提供一定的指導(dǎo)作用。

把降雨入滲條件下的邊坡穩(wěn)定性問題轉(zhuǎn)化飽和-非飽和滲流問題的應(yīng)力場(chǎng)和滲流場(chǎng)來計(jì)算,考慮在降雨入滲過程中滑動(dòng)面抗剪強(qiáng)度的影響,研究降雨入滲過程對(duì)邊坡的安全系數(shù)的影響。應(yīng)用瞬態(tài)的飽和-非飽和二維有限元滲流模型,對(duì)降雨條件下的邊坡的穩(wěn)定性進(jìn)行了模擬,模擬的數(shù)值計(jì)算結(jié)果表明,在降雨入滲過程中,邊坡的安全系數(shù)在不斷減小。

公路邊坡的穩(wěn)定性由內(nèi)在因素和外在因素所決定。內(nèi)在因素是邊坡本身所固有的,外界因素主要包括降雨、地震、開挖等。近年來,降雨導(dǎo)致公路邊坡失穩(wěn)進(jìn)而影響交通的情況越來越多。祥臨公路地處氣候濕潤多雨,地質(zhì)災(zāi)害頻發(fā),運(yùn)用降雨入滲相關(guān)理論,對(duì)其進(jìn)行邊坡穩(wěn)定性分析,得知該路段安全系數(shù)小于1.05,邊坡處于不安全狀態(tài),需要進(jìn)行防護(hù)加固。

基于非飽和土力學(xué)理論,利用有限元方法對(duì)降雨條件下邊坡的飽和-非飽和滲流及穩(wěn)定性進(jìn)行探討。數(shù)值分析表明,雨水入滲使邊坡非飽和區(qū)土體的基質(zhì)吸力減小,是導(dǎo)致邊坡穩(wěn)定性降低的主要因素。

通過geostudio軟件中seep/w模塊和slope/w模塊分別對(duì)非飽和土采用有限元法和極限平衡法進(jìn)行降雨條件下的二維滲流和邊坡穩(wěn)定性計(jì)算.結(jié)合算例,分析了不同降雨強(qiáng)度、不同降雨持時(shí)對(duì)邊坡穩(wěn)定性的影響,以及降雨后不同持時(shí)的邊坡安全系數(shù)的變化,并且在特大暴雨條件和產(chǎn)生存水邊界條件下邊坡安全系數(shù)的變化情況.結(jié)果表明:降雨強(qiáng)度和降雨持續(xù)時(shí)間對(duì)邊坡穩(wěn)定性有很大影響,雨后邊坡安全系數(shù)變化過程隨時(shí)間的增長(zhǎng)而下降并趨于穩(wěn)定;特大暴雨及存水邊界條件下安全系數(shù)則呈現(xiàn)先減小后驟增再驟降再緩升,最后趨于穩(wěn)定的過程.

降雨入滲的情況之下,邊坡穩(wěn)定性的分析和研究為何如此重要,主要是礦坑邊坡穩(wěn)定性受到降雨的主要誘發(fā),導(dǎo)致土地的飽和度變大,含水量增加之后土體中的基質(zhì)吸引力會(huì)變小,導(dǎo)致其抗剪的強(qiáng)度降低；更嚴(yán)重的情況是會(huì)出現(xiàn)礦坑邊坡失穩(wěn)或者出現(xiàn)滑坡等危險(xiǎn)情況。所以,必須要參考現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際工程情況,根據(jù)軟件提供的滲透張量的計(jì)算程序獲取灰?guī)r滲透張量。利用降雨的不同工況就加固前后位移以及安全系數(shù)的變化規(guī)律進(jìn)行前后對(duì)比分析,甚至要在降雨條件下對(duì)礦坑邊坡的加固結(jié)構(gòu)的軸力變化規(guī)律進(jìn)行分析；本文就是根據(jù)這樣的方式去探討降雨入滲條件下礦坑邊坡穩(wěn)定性。

結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)工程實(shí)際,根據(jù)滲透張量計(jì)算程序得到灰?guī)r滲透張量,針對(duì)不同降雨工況,對(duì)比分析邊坡在加固前后位移和安全系數(shù)變化規(guī)律,以及坡體加固結(jié)構(gòu)在降雨作用下軸力變化規(guī)律。通過降雨后邊坡位移分析,邊坡在沒有進(jìn)行加固時(shí),最大位移發(fā)生在邊坡下部,中部次之,上部位移最小。在降雨強(qiáng)度為200mm/d降雨4d后,邊坡坡腳處位移迅速增加,對(duì)應(yīng)的安全系數(shù)也降低到最小值;采用預(yù)應(yīng)力錨索加固措施后,邊坡穩(wěn)定性大幅提升,邊坡加固后,邊坡位移非常小,安全系數(shù)最小值較未加固時(shí)邊坡最小安全系數(shù)有大幅提高;預(yù)應(yīng)力軸力隨著降雨的持續(xù)逐漸增大,最大軸力出現(xiàn)在邊坡下部位移最大位置,隨著降雨持續(xù)時(shí)間增加,位移邊坡中上部分錨索軸力變化平穩(wěn),位于坡腳處錨索軸力增大幅度較大。

介紹了滲流與應(yīng)力耦合的基本原理,以及邊坡降雨入滲的過程。根據(jù)工程地質(zhì)條件及巖土的特性建立邊坡數(shù)值模型,運(yùn)用abaqus進(jìn)行降雨條件下的有限元分析,觀察邊坡土體孔壓場(chǎng)、位移場(chǎng)等的變化規(guī)律.最后對(duì)邊坡穩(wěn)定性進(jìn)行評(píng)價(jià)。

基于飽和—非飽和滲流理論和有限元強(qiáng)度折減理論,利用數(shù)值仿真方法,模擬了不考慮降雨條件和考慮降雨條件兩種情況下邊坡穩(wěn)定狀況,計(jì)算了降雨條件下邊坡的孔隙水壓力、位移等的變化情況,分別計(jì)算了相應(yīng)的邊坡安全系數(shù),并對(duì)其邊坡穩(wěn)定性進(jìn)行了評(píng)價(jià),其分析結(jié)果對(duì)降雨條件下公路邊坡的安全設(shè)計(jì)具有指導(dǎo)作用。

根據(jù)某高速公路巖體邊坡的實(shí)際情況和基本資料,選定典型邊坡,建立降雨入滲條件下該邊坡非穩(wěn)定飽和-非飽和滲流分析的有限元模型,分析在汛期暴雨和平均降雨兩種工況下邊坡內(nèi)的地下水滲流場(chǎng)及其變化規(guī)律,確定地下水荷載。進(jìn)一步模擬邊坡分級(jí)開挖、支護(hù)過程,計(jì)算分析各階段邊坡應(yīng)力變形規(guī)律和位移變化,以及在2種工況下的邊坡穩(wěn)定性。結(jié)果表明,降雨后的最小安全系數(shù)比降雨前有所減小,局部安全系數(shù)小于1.0,有滑坡危險(xiǎn);錨索支護(hù)后降雨的最小安全系數(shù)比支護(hù)前要大,較小安全系數(shù)的分布范圍有一定的減小,安全系數(shù)提高幅度較大,能滿足穩(wěn)定性要求。該結(jié)果不僅可以為工程施工提供科學(xué)的理論依據(jù),而且對(duì)邊坡加固措施以及滑坡的預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)也具有重要的指導(dǎo)作用。

邊坡是人類工程活動(dòng)中最常見的一種自然地質(zhì)環(huán)境。邊坡工程涉及到國民經(jīng)濟(jì)建設(shè)的各個(gè)方面,隨著人口的急速增長(zhǎng)和土地的過度開發(fā),邊坡問題已成為全球性三大地質(zhì)災(zāi)害之一。文中闡述了邊坡破壞的形式和特征,對(duì)影響邊坡的穩(wěn)定性因素作了深入研究,并提出了邊坡的穩(wěn)定性分析方法和目前邊坡工程中常用的一些加固防護(hù)技術(shù)。

邊坡的穩(wěn)定性影響因素較為復(fù)雜,而人工堆填的高大爐渣邊坡體由于其特殊的化學(xué)、物理力學(xué)性質(zhì),使其應(yīng)力場(chǎng)及滲流場(chǎng)更加多變,穩(wěn)定性不易控制。降雨以及江水位變化引起堆積體變形本質(zhì)原因是堆積體水巖之間的相互作用,因此本文通過對(duì)高爐渣物理力學(xué)性質(zhì)、水文地質(zhì)條件的初步分析結(jié)合滲流場(chǎng)-應(yīng)力場(chǎng)耦合理論,探究了該特殊爐渣邊坡在暴雨條件下的邊坡穩(wěn)定性,得出該類爐渣邊坡在強(qiáng)降雨條件下穩(wěn)定性較好,對(duì)強(qiáng)降雨抵御能力較強(qiáng)。

邊坡穩(wěn)定性分析——本講義主要講解邊坡穩(wěn)定，從四個(gè)方面講述：影響邊坡穩(wěn)定性的因素，邊坡工程地質(zhì)研究，邊坡穩(wěn)定性分析，邊坡治理。影響邊坡穩(wěn)定性因素：1、開采條件2、巖石的物理力學(xué)性質(zhì)3、地質(zhì)構(gòu)造4、水文地質(zhì)條件5、爆破震動(dòng)影響6、其他因素

邊坡穩(wěn)定性分析講稿——邊坡指具有傾斜坡面的巖土體（天然邊坡、人工邊坡）　　由于邊坡表面傾斜，在巖土體自重及其它外力作用下，整個(gè)巖土體都有從高處向低處滑動(dòng)的趨勢(shì)。邊坡喪失其原有穩(wěn)定性，一部分巖土體相對(duì)另一部分巖土體發(fā)生滑動(dòng)的現(xiàn)象稱為滑坡（土坡...

邊坡穩(wěn)定性分析報(bào)告 斜（邊）坡穩(wěn)定性分析方法綜述摘要斜坡穩(wěn)定性分析 方法目前主要分為定性類方法、定量類方法和非確定性方 法。 定性類方法和定量類方法都比較成熟，尤其以定量類方 法（剛體極限平衡法和有限單元法等數(shù)值計(jì)算方法）運(yùn)用較 多；而非確定性方法雖然方法較多，但目前使用相對(duì)較少。 本文主要介紹三類分析方法中的一些具體方法及其原 理，并對(duì)三類方法的特征及優(yōu)缺點(diǎn)進(jìn)行簡(jiǎn)單評(píng)價(jià)。 關(guān)鍵詞斜坡穩(wěn)定性分析,定性類方法,定量類方法,非確定 性方法abstractnowadays,themethodsevaluatingslope stabilityaremainlydividedintoqualitativemethods, quantitativemethodsandnondeterministicmethods.qualitative methods