施工時(shí)序?qū)吰路€(wěn)定性影響的離心模型試驗(yàn)及數(shù)值分析

從降雨入滲對(duì)邊坡土體吸力的影響、降雨對(duì)邊坡地下水位的影響、降雨對(duì)邊坡土體強(qiáng)度的影響以及對(duì)坡面沖蝕四個(gè)方面，分析了降雨誘發(fā)邊坡失穩(wěn)的作用機(jī)理，并以此為基礎(chǔ)介紹了降雨邊坡穩(wěn)定性的預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)分析模型。

從降雨入滲對(duì)邊坡土體吸力的影響、降雨對(duì)邊坡地下水位的影響、降雨對(duì)邊坡土體強(qiáng)度的影響以及對(duì)坡面沖蝕四個(gè)方面,分析了降雨誘發(fā)邊坡失穩(wěn)的作用機(jī)理,并以此為基礎(chǔ)介紹了降雨邊坡穩(wěn)定性的預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)分析模型。

降雨是誘發(fā)邊坡破壞的重要因素之一,在連續(xù)強(qiáng)降雨作用下,降雨入滲導(dǎo)致邊坡的孔隙水壓力及基質(zhì)吸力的減小,地下水位線的抬升,水與邊坡結(jié)構(gòu)的相互作用,會(huì)對(duì)邊坡的穩(wěn)定性產(chǎn)生不利影響?；谶吰路治龅娘柡汀秋柡屠碚摵瓦吰路€(wěn)定性理論,運(yùn)用geo-studio軟件模擬了3d時(shí)間內(nèi)連續(xù)強(qiáng)降雨300mm情況下湖北武漢某隧道出口處邊坡孔隙水壓力和安全系數(shù)的變化特征,預(yù)測(cè)了邊坡的穩(wěn)定性變化情況。強(qiáng)降雨引起邊坡的剪切力強(qiáng)度減小,導(dǎo)致邊坡的安全系數(shù)降低,應(yīng)采取防護(hù)和加固措施避免強(qiáng)降雨引起邊坡發(fā)生破壞。

水對(duì)邊坡穩(wěn)定性的影響及邊坡的加固措施分析 趙　艷　郭明珠　周　智　黃鑫峰 (北京工業(yè)大學(xué)建筑工程學(xué)院　北京　100022) 摘　要:通過(guò)分析影響邊坡穩(wěn)定性的因素,指出水是影響邊坡失穩(wěn)的主要誘發(fā)因素。分別對(duì)地表水和地 下水對(duì)邊坡的影響進(jìn)行了分析,列舉了一些常用的方法,指出在邊坡防治中應(yīng)根據(jù)不同邊坡的特點(diǎn)設(shè)置可靠 有效的排水系統(tǒng),及針對(duì)不同的邊坡失穩(wěn)情況采取不同的加固方法,以提高邊坡的穩(wěn)定性。 關(guān)鍵詞:邊坡　穩(wěn)定性　地表水　地下水　排列系統(tǒng) analysisofeffectofwateronslopestabilityand strengtheningmeasuresofslopes zhaoyan　guomingzhu　zhouzhi　huangxinfeng (schoolofarchitect

本文以非飽和土力學(xué)理論為基礎(chǔ),考慮了降雨入滲過(guò)程中的滲流-應(yīng)力耦合過(guò)程,采用geo-studio軟件對(duì)非飽和土邊坡進(jìn)行數(shù)值模擬分析,得出不同降雨歷時(shí)對(duì)邊坡孔隙水壓力和位移的影響規(guī)律,以及邊坡穩(wěn)定性系數(shù)的變化。該研究成果為正確認(rèn)識(shí)降雨條件下滑坡發(fā)生的機(jī)理提供了科學(xué)依據(jù),為降雨型滑坡的監(jiān)測(cè)預(yù)警分析提供了基礎(chǔ)。

為研究近斷層地震動(dòng)特性及其入射方向?qū)吰碌卣痦憫?yīng)的影響,首先,考慮邊坡對(duì)地震波的散射規(guī)律,提出了一種能夠考慮地震波任意角度入射的地震動(dòng)輸入方法,該方法能夠準(zhǔn)確考慮模型邊界兩側(cè)的動(dòng)力相互作用且簡(jiǎn)單易操作。其次,運(yùn)用提出的地震動(dòng)輸入方法,通過(guò)有限元參數(shù)分析研究了地震波入射角對(duì)邊坡地震響應(yīng)的影響規(guī)律。結(jié)果表明:當(dāng)同時(shí)考慮p波及sv波入射時(shí),由于兩種波形的疊加作用,邊坡的放大效應(yīng)較一種波形單獨(dú)作用時(shí)更加顯著,且坡面上加速度分布更不均勻。地震波的入射角能夠顯著影響邊坡的地震響應(yīng),隨著地震波入射方向與坡面間夾角的增加,邊坡對(duì)地震動(dòng)的放大效應(yīng)越明顯,坡面上加速度分布越不均勻。

針對(duì)汶川地震區(qū)邊坡,介紹了邊坡的工程背景和滑坡現(xiàn)狀,研究了地震和降水耦合條件作用對(duì)邊坡穩(wěn)定性的影響。探索了加筋擋土墻在地震區(qū)邊坡應(yīng)用的可能性,使用基于極限平衡法的slide軟件進(jìn)行不同工況條件下邊坡穩(wěn)定性的計(jì)算,分析了不同的加筋方案對(duì)加筋擋土墻性能的影響。研究表明:在地震作用下,邊坡土體原有的結(jié)構(gòu)體系遭到破壞,土體變得較松散,甚至產(chǎn)生張拉裂縫,為雨水的滲入提供了通道,對(duì)邊坡的穩(wěn)定性產(chǎn)生不利影響。數(shù)值模擬計(jì)算得出,邊坡在排水條件下基本處于極限平衡狀態(tài),最危險(xiǎn)滑動(dòng)面位于邊坡下部,但滑動(dòng)區(qū)域相比飽水條件下明顯減小,危險(xiǎn)滑動(dòng)面面積也隨之減小,而合理的削坡、建立有效的坡表排水系統(tǒng)和加筋擋土墻加固可較大程度的提高坡體穩(wěn)定性。

影響邊坡穩(wěn)定的因素有靜力的動(dòng)力的，內(nèi)在的和外在的。爆破振動(dòng)作為動(dòng)力影響因素之一，主要表現(xiàn)了它的人為性和可控性特點(diǎn)。爆破振動(dòng)對(duì)邊坡的影響基本上可以由爆破技術(shù)（方式）和爆破規(guī)模加以控制。本文初步討論了爆破振動(dòng)動(dòng)對(duì)邊坡穩(wěn)定性影響的分析方法，探討了適于邊坡穩(wěn)定性分析的爆破振動(dòng)破壞判據(jù)，提出減小爆破振動(dòng)對(duì)邊坡破壞的措施和方法。

影響邊坡穩(wěn)定的因素有靜力的動(dòng)力的，內(nèi)在的和外在的。爆破振動(dòng)作為動(dòng)力影響因素之一，主要表現(xiàn)了它的人為性和可控性特點(diǎn)。爆破振動(dòng)對(duì)邊坡的影響基本上可以由爆破技術(shù)（方式）和爆破規(guī)模加以控制。本文初步討論了爆破振動(dòng)動(dòng)對(duì)邊坡穩(wěn)定性影響的分析方法，探討了適于邊坡穩(wěn)定性分析的爆破振動(dòng)破壞判據(jù)，提出減小爆破振動(dòng)對(duì)邊坡破壞的措施和方法。

為了研究西藏林芝特有土質(zhì)邊坡在降雨入滲條件下的穩(wěn)定性,在飽和-非飽和土理論的基礎(chǔ)上,利用有限元軟件對(duì)邊坡在發(fā)生降雨入滲后土體的孔隙水壓力和變形兩個(gè)方面進(jìn)行研究.通過(guò)數(shù)值模擬結(jié)果可知,發(fā)生降雨后邊坡的孔隙水壓力與降雨前相比有所上升,并且隨著降雨歷時(shí)的增加,孔隙水壓力的影響深度也在持續(xù)增加,但在15m以下的土體中,孔隙水壓力隨雨水入滲的變化相對(duì)較小,說(shuō)明達(dá)到一定的深度后降雨對(duì)土體的抗剪強(qiáng)度影響較小;另一方面,雨水的入滲導(dǎo)致了邊坡在水平和豎直兩個(gè)方向的變形,變形的形式主要表現(xiàn)為坡頂?shù)南蛳鲁料莺推履_處向外側(cè)的移動(dòng),并且隨著降雨時(shí)間的增長(zhǎng)變形在不斷地增加,導(dǎo)致邊坡存在發(fā)生滑動(dòng)變形的趨勢(shì).

影響邊坡穩(wěn)定的因素有靜力的動(dòng)力的，內(nèi)在的和外在的。爆破振動(dòng)作為動(dòng)力影響因素之一，主要表現(xiàn)了它的人為性和可控性特點(diǎn)。爆破振動(dòng)對(duì)邊坡的影響基本上可以由爆破技術(shù)（方式）和爆破規(guī)模加以控制。本文初步討論了爆破振動(dòng)動(dòng)對(duì)邊坡穩(wěn)定性影響的分析方法，探討了適于邊坡穩(wěn)定性分析的爆破振動(dòng)破壞判據(jù)，提出減小爆破振動(dòng)對(duì)邊坡破壞的措施和方法。

隨雨水入滲和蒸發(fā),土質(zhì)邊坡的含水率在逐漸增加,基質(zhì)吸力也在不斷變化,這對(duì)土質(zhì)邊坡的穩(wěn)定性會(huì)產(chǎn)生較大影響。本文利用geostudio軟件以三峽庫(kù)區(qū)典型滑坡樹(shù)坪滑坡為模型,分析了不同時(shí)步浸潤(rùn)線的位置變化及孔隙水壓力變化,說(shuō)明滑坡所經(jīng)歷的降雨過(guò)程、降雨量大小、蒸發(fā)量及其變化規(guī)律,也相應(yīng)影響了邊坡體內(nèi)部地下水滲流的變化以及滲流場(chǎng)浸潤(rùn)線的變化,因此,可以依據(jù)降雨量和蒸發(fā)量的變化情況對(duì)堆積層滑坡穩(wěn)定性進(jìn)行分析和預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)。

提出降雨對(duì)邊坡穩(wěn)定性影響研究的意義,指出降雨入滲是導(dǎo)致邊坡失穩(wěn)的主要誘發(fā)因素,從理論研究、現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)和室內(nèi)試驗(yàn)3方面綜述了降雨入滲對(duì)邊坡穩(wěn)定性影響的研究現(xiàn)狀。歸納和總結(jié)了飽和-非飽和理論和邊坡穩(wěn)定性分析方法、邊坡穩(wěn)定性變化規(guī)律及影響因素。其中,重點(diǎn)介紹了極限平衡法﹑極限分析法﹑有限元法等相關(guān)方法,并且指出了它們的優(yōu)點(diǎn)和存在的相關(guān)問(wèn)題,在此基礎(chǔ)上綜述了相關(guān)試驗(yàn)研究現(xiàn)狀,并指出其中的不足。最后針對(duì)目前研究中所存在的問(wèn)題就今后的發(fā)展方向提出了自己的看法。

降雨是邊坡失穩(wěn)破壞的主要誘因之一,邊坡的滑動(dòng)和破壞與雨水入滲密切相關(guān)。本文選取銅綠山古銅礦遺址ⅶ號(hào)礦體西側(cè)的露天采場(chǎng)東側(cè)邊坡為分析對(duì)象,根據(jù)工程水文地質(zhì)條件和邊坡產(chǎn)狀建立數(shù)值計(jì)算模型,利用geo-studio軟件的seep/w模塊,模擬不同降雨強(qiáng)度下的邊坡內(nèi)部滲流特征,并結(jié)合slope/w模塊計(jì)算出各種降雨工況條件下邊坡穩(wěn)定性系數(shù)。模擬結(jié)果表明,隨著降雨強(qiáng)度的增加,露天采場(chǎng)東側(cè)坡體內(nèi)部的滲流場(chǎng)發(fā)生顯著變化,且邊坡穩(wěn)定性系數(shù)與降雨強(qiáng)度呈負(fù)相關(guān)的變化規(guī)律。

某大型水電站近壩庫(kù)區(qū)一高陡邊坡局部開(kāi)挖有臨時(shí)施工道路,為分析該施工道路開(kāi)挖及附屬支護(hù)對(duì)邊坡穩(wěn)定的影響,本文采用極限平衡理論,借助slide邊坡計(jì)算軟件對(duì)該處邊坡進(jìn)行穩(wěn)定性分析.通過(guò)對(duì)比該邊坡布置有施工道路+錨索和未布置的情形,研究局部施工道路和錨索對(duì)該高陡邊坡穩(wěn)定性的影響.計(jì)算表明,局部的開(kāi)挖和支護(hù)對(duì)該邊坡的整體穩(wěn)定性影響較小,但對(duì)工程擾動(dòng)附近的潛在滑體有一定影響,錨索對(duì)局部滑體穩(wěn)定有一定加強(qiáng)作用,但影響不太明顯.

抗滑樁施工期間對(duì)邊坡的影響是比較大的，雖然抗滑樁的開(kāi)挖可以減輕滑坡的荷載，但是又會(huì)形成新的，臨空面，所以在抗滑樁施工期間對(duì)邊坡變形的監(jiān)測(cè)是必不可少的，本論文就詳細(xì)的說(shuō)明了，在抗滑樁施工期間對(duì)邊坡變形的影響，所采用的監(jiān)測(cè)方案，以及當(dāng)出現(xiàn)大變形情況所采取的措施。

將距離判別分析法(dda)應(yīng)用于巖體邊坡穩(wěn)定性預(yù)測(cè)中,建立了邊坡穩(wěn)定性預(yù)測(cè)的距離判別模型。模型選取重度、黏聚力、摩擦角、邊坡角、邊坡高度和孔隙水壓力比等6個(gè)指標(biāo)作為判別因子;以邊坡實(shí)測(cè)樣本作為訓(xùn)練樣本,建立相應(yīng)線性判別函數(shù)對(duì)待判樣本進(jìn)行分類。研究結(jié)果表明,距離判別分析模型是邊坡預(yù)測(cè)的一種有效方法,可以在實(shí)際工程中應(yīng)用。

運(yùn)用plaxis巖土工程有限元分析軟件對(duì)于季節(jié)性凍土地區(qū)邊坡安全系數(shù)進(jìn)行分析,計(jì)算的結(jié)果與采用條分法理論計(jì)算得到的結(jié)果基本吻合,說(shuō)明這種計(jì)算方法用來(lái)計(jì)算邊坡穩(wěn)定性是可行的,并且隨著邊坡坡度的增加,邊坡安全系數(shù)在不斷減小;同時(shí),可知隨著邊坡融化深度的增加,邊坡安全系數(shù)也在不斷減小。

為了解爆破后由急傾斜且具有水平裂隙發(fā)育巖體組成的邊坡穩(wěn)定性及其內(nèi)部破壞規(guī)律,最終總結(jié)出爆破高度對(duì)邊坡穩(wěn)定性的影響特征,使用基于顆粒流理論的pfc3d進(jìn)行該工況模擬.利用pfc3d中的jset和bonds模擬非連續(xù)和連續(xù)性的巖體構(gòu)造形式,以對(duì)實(shí)際的巖體中巖塊和裂隙發(fā)育進(jìn)行模擬.針對(duì)存在該類型構(gòu)造發(fā)育邊坡的實(shí)際工況,設(shè)置了13個(gè)爆破點(diǎn)的6個(gè)爆破方案進(jìn)行模擬.研究了模擬結(jié)果表現(xiàn)出的邊坡內(nèi)部裂隙和位移隨爆破高度的變化規(guī)律.其表明了對(duì)于同時(shí)起爆各爆破點(diǎn)而言,爆破高度越高爆破后邊坡越穩(wěn)定的結(jié)論,并分析了出現(xiàn)該現(xiàn)象的原因.說(shuō)明了結(jié)論的普適性,同時(shí)該邊坡實(shí)際的爆破情況也支持了該結(jié)論.

巖堆路基是山區(qū)公路建設(shè)中遇到的特殊路基形式。根據(jù)云南水(富)—麻(柳灣)高速公路巖堆路基條件,通過(guò)離心模型試驗(yàn)研究了不同土石組成、不同容重、不同厚度的巖堆路基沉降變化規(guī)律和影響因素,提出了用片石換填、加筋土換填、穩(wěn)定土換填減小巖堆路基沉降的措施;測(cè)試了三種換填處治措施減小巖堆路基沉降的效果,得出了穩(wěn)定土換填和片石換填對(duì)減小巖堆沉降效果較好的結(jié)論。研究成果對(duì)巖堆路基沉降穩(wěn)定性分析和減小沉降的合理處治措施有重要參考價(jià)值。

研究降雨入滲對(duì)滑坡的影響,選擇降雨強(qiáng)度、降雨持續(xù)時(shí)間、坡比、坡高、巖土體滲透系數(shù)5個(gè)參數(shù),采用灰色系統(tǒng)理論中的灰色關(guān)聯(lián)分析方法,建立灰色關(guān)聯(lián)模型,進(jìn)行降雨入滲對(duì)邊坡穩(wěn)定性影響的敏感性分析。結(jié)果表明,降雨強(qiáng)度和降雨持續(xù)時(shí)間是主要影響因素,降雨強(qiáng)度對(duì)邊坡穩(wěn)定性的影響最大最敏感。通過(guò)分析,發(fā)現(xiàn)進(jìn)行邊坡優(yōu)化設(shè)計(jì)和滑坡災(zāi)害防治處理時(shí),應(yīng)對(duì)邊坡場(chǎng)地周邊的降雨強(qiáng)度和降雨持續(xù)時(shí)間的統(tǒng)計(jì)資料予以足夠的重視。

在盾構(gòu)施工過(guò)程中,軟黏土地層開(kāi)挖面的變形機(jī)理和穩(wěn)定性研究仍處于經(jīng)驗(yàn)階段.利用離心模型試驗(yàn),研究了上海黏土地層盾構(gòu)開(kāi)挖面穩(wěn)定性問(wèn)題.試驗(yàn)分析了盾構(gòu)開(kāi)挖過(guò)程中開(kāi)挖面前方土體土壓力的變化規(guī)律和支護(hù)應(yīng)力與地表沉降的關(guān)系.給出了主被動(dòng)破壞的極限支護(hù)應(yīng)力值以及施工參考范圍,這對(duì)黏土地層盾構(gòu)開(kāi)挖面穩(wěn)定性控制至關(guān)重要.