溜砂坡开挖的稳定性分析

为探明不同含水率对溜砂坡开挖稳定性的影响,文章通过对溜砂坡碎屑物进行工程地质参数测试,运用FLAC3D对不同含水率条件下的溜砂坡进行稳定性分析,并通过物理模型试验验证其开挖的稳定性。研究表明:(1)通过室内测试得到,随着溜砂坡含水率的增加,其碎屑物粘聚力呈现先增大后减小的趋势,内摩擦角则呈现出降低的趋势;(2)通过数值模拟可知随着含水率的逐渐增加,边坡开挖面应力、位移和安全系数均呈现出先增加后减小的趋势,当边坡含水率为11%时稳定性最高;(3)通过物理模型试验所得到的边坡稳定性特征与数值模拟一致,验证了数值模拟的准确性。研究结果可为类似溜砂坡的开挖研究提供参考。

高寒高烈度山区公路溜砂坡地质灾害监测预警研究

针对高寒高烈度山区公路溜砂坡地质灾害,采用理论研究与案例分析相结合的方法,得出溜砂坡监测预警预报关键参数,建立监测预报模型,判定了和田山区公路典型路段溜砂坡预警级别。研究得出溜砂坡的预警预报关键参数:挡土墙与坡间的“残余库容体积”、“挡土墙高度”、“年平均产屑率”,溜砂坡监测预报模型判定了和田山区公路5处典型溜砂坡路段的预警级别。

清水县陇东农村供水旺兴水源保障工程取水枢纽溜砂坡支护结构稳定性分析

西部地区受寒冻风化作用及地震作用影响,发育有较多溜砂坡。其不稳定性严重威胁水利工程运行安全,研究溜砂坡的稳定性及支护结构是解决问题的关键。以清水县陇东农村供水旺兴水源保障工程取水枢纽溜砂坡为研究对象,采用数值模拟方法,分析采用“钢管桩+土钉+防护网”的支护方案的可行性。结果表明:①溜砂坡整体位移得到有效约束,安全系数为1.38,没有贯通面生成,支护效果较好;②二级边坡坡脚处位移较大,数值模拟结果与实际监测结果误差小于5%,验证了数值模拟的有效性;③支护结构受力均较小,在工程允许范围内,表明工程材料选择合理。

溜砂坡的形成诱发因素及失稳破坏条件

通过对溜砂坡形成条件和诱发因素的分析,得出溜砂坡形成的3个必备条件是物质条件、地形条件和堆积条件;溜砂的主要诱发因素是地表水、地下水、河流冲刷、动荷载作用、风荷载作用、冻融作用、植物及人为因素。对溜砂坡砂样进行有关物理与力学试验,得出溜砂坡的粒度成分以中、粗砂和角砾为主;内摩擦角总体上是烘干状态大于天然状态,天然状态又大于饱和状态;粘聚力则呈现出天然时的大于饱和时的,而饱和时的又大于烘干时的规律。通过模型试验和理论分析,将双因素方差分析原理运用到砂粒粒径、含水量对溜砂坡天然休止角大小的影响分析中,结果说明这2种因素对溜砂坡天然休止角的影响都很大,并且含水量因素对天然休止角的影响,与砂粒粒径因素相比要大得多。运用线性回归理论对砂粒粒径、含水量、内摩擦角以及粘聚力等4个影响砂坡天然休止角的因素进行线性拟合,所得到的公式可用于天然休止角大小的估算。

粒状碎屑溜砂坡的形成和基本特征研究(溜砂坡系列研究之一)

通过现场考察和室内模型试验,研究了粒状碎屑溜砂坡形成的“三大要素”——砂源区、溜动区和形成区、粒状碎屑溜砂坡形成条件和演化规律、研究了粒状碎屑溜砂坡的散体结构特征和天然休止角。通过影响天然休止角的主要因素和显著性分析,研究了天然休止角的线性回归方程以及粒状碎屑溜砂坡的稳定性和判别标志。

溜砂坡遥感解译标志与方法——以川藏公路然乌—中坝段为例

溜砂坡是一种特殊的坡面堆积形式,主要发生在较为干旱的花岗岩山区,因其稳定性差,溜砂坡活动较为频繁,成为山区公路的重要灾害之一。以川藏公路然乌—中坝段为研究区,对溜砂坡的地貌形态和植被特征及其遥感影象特征进行了初步分析,确定了溜砂坡的遥感解译标志,并分析了溜砂坡和滑坡在遥感图像上的区别。将溜砂坡的遥感解译方法应用到川藏公路然乌—中坝段,查清了该路段的溜砂坡分布及其危害。

基于离散单元法的溜砂坡堆积形态数值研究

采用离散单元法模拟了溜砂坡的堆积过程,研究粒间摩擦因数和颗粒形状对溜砂坡堆积形态的影响,建立粒间摩擦因数、颗粒形状与堆积形态的相关关系。研究结果表明:颗粒堆积体上、下部的粒径分布均具有分形特性,摩擦因数越大,堆积体上部分形维数和堆积角度越大。对比不同的颗粒形状,颗粒浑圆度越差,堆积体上部分形维数和堆积角度越大。随着粒间摩擦因数的增大,强力链数目减少,弱力链数目增多,力链结构的各向异性增强,颗粒间法向接触力的水平分量变小,接触法向的主方向向竖直方向偏转。圆形颗粒堆积体中力链分布呈树根状,考虑颗粒形状后的堆积体内强力链方向基本与斜坡平行。溜砂坡下部分形维数与其内部孔隙率呈较好的线性关系,下部分形维数越大,堆积体孔隙率越小。

溜砂坡大规模失稳动力学机制试验研究

大量直剪试验结果表明,随着细颗粒含量的增加,散粒体抗剪强度不断降低。结合天山公路沿线溜砂坡的现场调查资料,在物理模拟试验基础上,证实细颗粒层在溜砂坡大规模失稳过程中所起到的控制性作用,进而构建一种由散粒层、细颗粒层和摩阻层所组成的溜砂坡3层散体结构模型,并提出一种具有整体错动特征的滑塌式大规模失稳模式。其失稳动力学机制为,在各种动荷载的强烈扰动下,由于细颗粒层物质抗剪强度相对较低,坡体沿细颗粒层发生类似滑坡的大规模滑塌。

粒状碎屑溜砂坡运动特征与动力数值分析——溜砂坡系列研究之二

通过现场观察和模型试验,研究了粒状碎屑溜砂坡平面上砂粒具有滑动、滚动和滑动-滚动相互转换的运动方式;砂粒运动具有牵引式和推动式的力学特征。砂粒牵引式运动平面上多为滚动,剖面上具有从上至下、从前至后带动运动的特征;砂粒推动式运动平面上多为滑动,剖面上具有从上到下、从后至前推动滑移的特征。从单个砂粒起动时的受力特征和条件,研究了砂粒滑动、滚动和碰撞的运动参数和动力学模型。

溜砂坡动力学特性实验及防治

溜砂坡是川藏公路中段较为严重的一种山地灾害。本文在自组织临界性理论的概念框架下,通过干燥沙石散粒体临界态单面坡沙堆实验,对溜砂坡的坍滑动力学特性进行了探索。实验发现,颗粒均匀的沙坡出现正态分布的、准周期的大规模"雪崩",而颗粒非均匀的沙坡的坍滑重量表现为难以界分的、多样化的负幂率分布,大规模坍滑的绝对规模较小,呈现自组织临界行为。基于自组织临界性系统具有的普适性,提出了溜砂坡"频率-规模"关系等灾害演化的初步规律。溜砂坡坡顶来沙和坡脚制约作用削弱,是造成坍滑发展的主要原因。针对坍滑的"牵引式"形式和实际工程条件,设计了一种能稳定溜砂坡坡脚、对基础条件要求低的新型支挡防护结构。

溜砂坡的成灾机理与防治对策

溜砂坡是我国西部山区公路的主要地质灾害之一。由于对溜砂坡的形成发展机理认识不足,目前采用的治理措施不能很好地解决溜砂灾害,有些工程措施反而会加大灾害程度。通过对川藏公路沿线溜砂坡的调查研究,阐述了溜砂坡的最基本特性是其生长性,分析了溜砂坡的成灾机理和危害性特点,有针对性地提出了符合西部地区经济条件的溜砂坡防治措施。

川藏公路典型溜砂坡形成机理与整治

溜砂坡是指高陡斜坡在风化作用下形成的砂粒和碎屑,在重力作用下发生溜动,并在坡脚堆积形成锥状斜坡。作为一种较常见的山地灾害,溜砂坡常对公路、铁路等线路工程构成极大的危害。本文以川藏公路中坝段K3930+300～K3930+493溜砂坡为例,通过野外现场试验和室内试验,研究溜砂坡的形成机理、演化规律,并提出了可供实施的整治方案,对整个中坝段溜砂坡整治工程具有重要的指导意义。

粒状碎屑溜砂坡树根桩固砂防护技术

粒状碎屑溜砂坡综合加固防护技术包含控制封闭砂源区、稳定砂坡体和保护砂坡脚3部分措施。从稳定砂坡体和保护砂坡脚的一般措施入手,通过野外调查和室内模型试验,探讨花管微型树根桩固砂机制、设计要点及固砂技术。

川藏公路西藏境内溜砂坡防治工程研究

溜砂是一种特殊的坡面破坏与堆积形式,它是陡峭坡面基岩上寒冻风化形成的砂粒、碎石或者砂砾夹石块在重力作用下沿斜坡滚动、溜动与堆积的过程。主要发生在川藏公路西藏境内沿线较为干旱的花岗岩山区,因其稳定性差,溜砂活动较为频繁,成为造成该公路断通的重要灾害之一。文章针对青藏高原处于大规模抬升阶段、斜坡不断生长的地貌特征,提出了溜砂坡新的成因分类方案,分析了溜砂坡的形成条件,对溜砂坡的工程防治进行论述,提出了目前条件下生长型溜砂坡合理的防治对策,对确保川藏公路的畅通有指导意义。

天山公路溜砂坡动力学特性及分形特征试验研究

溜砂坡动力学特性研究是寻求有效防治措施的关键。本文通过天山公路溜砂坡的动力学特性物理模拟试验,初步探索了其崩滑的动力学机制,发现溜砂坡堆积呈现分形结构,表明其堆积过程是一个典型的自组织临界过程,整个坡体是一个广延耗散动力学系统。试验中发现了一种新的崩滑动力学机制——滑塌式崩滑,其失稳过程中存在一个潜在的滑动面,坡体呈现整体失稳的特征,颗粒呈现类似冲洪积物互层现象的堆积特征。

溜砂坡防治工程安全系数实验探索

采用干燥沙石散粒体临界单面坡沙堆坍滑实验,对颗粒均匀和较大非均匀度沙石建造的临界坡面的坍滑动力学特性进行了探索.颗粒均匀的沙堆坡面出现准周期、大规模的沙石"雪崩",坍滑重量符合统计的正态分布。而非均匀度较大沙堆的坍滑规模呈现多样化的负幂率分布。从理论上探讨了这2种动力学特性对坍滑的概率风险度以及防治工程可靠度的影响关系。结合实验结果分析认为,当坍滑灾害发生概率α减小情况下,颗粒非均匀溜砂坡的防护工程所需考虑的外荷载安全系数迅速增大,并将逐渐大于颗粒均匀的溜砂坡。尤其在α较小,即对工程可靠度要求较高的情况下,安全系数的增大更为显著。

藏东南溜砂坡的发育特征与防治

溜砂坡灾害是我国西部山区一种常见的地质灾害,属于广义滑坡中一种特殊类型。我国西藏东南部的溜砂灾害十分发育,危害严重。典型的溜砂坡通常经历碎屑和砂粒的产生、溜动以及在坡脚堆积三个过程。在溜砂坡的形成过程中除重力作用外,发挥主导作用的是物理风化作用。同时,溜砂坡是特殊的环境条件下的产物,研究区溜砂坡多发生于6 000年BP以来,对应于中国石笋记录的季风区在早全新世以来降雨量的减小,是对全球气候变化的响应。溜砂坡可按其砂源形成模式、发育地貌部位与溜砂特征分为原生型溜砂坡和再生型溜砂坡两大类。其中原生型溜砂坡适宜采用避让与清除、排砂工程与拦砂工程等措施,而再生型溜砂坡则应采用砂源区控制工程、固砂工程及拦砂工程等措施。

溜砂坡滑塌特性及内在演化结构实验探索

溜砂坡滑塌特性与内在演化结构的认识,有助于对该高寒地区山地道路灾害的防治与预报。通过非连续与连续加沙两种形式的干燥沙石散粒体临界态单面坡室内模型实验,初步探索了溜砂坡的滑塌规模统计特性与演化动力学规律。发现其受颗粒级配非均匀度影响而异差异很大。非均匀沙堆呈现明显负幂率分布统计特点。对滑塌演化动力学的相空间分析进一步揭示,非均匀沙堆的演化结构复杂,动力学吸引子分维数较大;而均匀沙堆演化结构相对简单,体现准周期特点,可以自相关分析进行主周期预测。利用小波变换,分析了非均匀沙坡滑塌演化的复杂内在结构,即演化过程由不同周期、不同规模的滑塌-回复过程复合而成。尝试以选择合适预报精度进行时间尺度变化,用小波系数截线对演化活跃周期初步估计。

天山公路典型溜砂坡防治措施研究

溜砂坡是我国西部山区公路的主要地质灾害之一。由于对溜砂坡的形成发展机理认识不足，目前采用的治理措施不能很好地解决溜砂灾害，有些工程措施反而会加大灾害程度。通过对天山公路沿线溜砂坡的调查研究，以K612＋750～K613＋850段特大溜砂坡群为例，阐述该溜砂坡的最基本特性，分析溜砂坡的成灾机理和危害性特点，并对溜砂坡防治措施进行研究。

天山公路溜砂坡防治工程参数试验研究

天山公路北段地处北天山褶皱冲断区,构造运动强烈,物理风化十分严重。溜砂坡广泛分布于公路沿线,严重影响天山公路的畅通和安全。本文针对溜砂坡防治工程进行了室内物理模拟试验研究,并提出了具体的工程设计参数。