基于SBAS-InSAR技术的膨胀土边坡变形失稳特征

针对传统现场监测手段造价高、易损坏且难以复现边坡整体区域形变历史的不足,引入SBAS-InSAR技术获取试验边坡大面积整体时序形变结果,探究膨胀土边坡在降雨入渗条件下的变形失稳规律。选取昭通西环高速公路膨胀土路堑边坡为试验区域;对覆盖该区的31景Sentinel-1A SAR影像开展前期差分干涉处理、高相干点选取、相位解缠、时序形变建模和总形变生成;获取了研究区域为期28个月的整体面状形变结果,还原了该膨胀土路堑高边坡从开挖到支护再到滑塌的变形全过程,揭示了其历史失稳变形特征。结果表明:边坡区域最大累计沉降为198 mm,坡顶、坡中和坡脚特征点的时序沉降曲线可分为4个阶段;利用水准测量结果进行了精度验证,得出内符合精度为±2.9 mm,外部精度为±1.5 mm;结合降雨量数据分析得出边坡变形破坏具有浅层性、阶段性、蠕变性、滞后性、季节性等特征,且在单日降雨量不超过15 mm的情况下,特征点沉降呈现沉降速率变缓或小幅度抬升。本研究将SBAS-InSAR技术用于膨胀土公路边坡滑坡形变灾后重建,拓宽了InSAR技术应用领域,也为膨胀土边坡失稳早期识别提供了一种新型遥感监测手段。

膨胀土强度特性的研究进展与探究

【目的】进一步研究膨胀土抗剪强度的影响因素,深入探讨膨胀土最本质的膨胀特性对抗剪强度的影响机理。【方法】在总结国内外膨胀土抗剪强度特性主要研究成果的基础上,将膨胀土抗剪强度的影响因素归纳到膨胀土的胀缩性、裂隙性和超固结性三种特殊性质中。基于非饱和土抗剪强度理论,针对膨胀土膨胀前后有效抗剪强度指标的变化做出了科学假说,并采用改进的直剪试验装置和激光粒度仪进行了试验验证。【结果】膨胀土抗剪强度的变动性与自身的三种特殊性质密不可分;饱和直剪试验中有效黏聚力与有效内摩擦角均随干密度的减小而呈双曲线下降趋势;膨胀土膨胀后粒径小于0.1 mm的颗粒含量明显增加,且干密度越大,其累积含量变化越大。【结论】膨胀土强度衰减的微观机制是膨胀土固相颗粒在晶格膨胀作用下产生破碎与分离,使颗粒级配发生改变,这是造成膨胀土强度指标出现差异的重要因素。

膨胀土柔性面层土钉支护结构设计研究

介绍了一种具有抗侵蚀和生态性能的柔性面层土钉支护技术,通过向边坡内钻孔注浆打入土钉来保证边坡的整体稳定性,并在土体增湿膨胀时通过面层材料的隆起变形释放一定膨胀力来维持边坡的稳定;根据膨胀力和膨胀应变符合椭圆模型的分布规律,提出考虑膨胀土各向膨胀异性的柔性面层土钉支护结构设计计算方法,结合工程实例计算出当边坡土体膨胀应变达6%时,各层土钉的内部整体稳定安全系数均满足大于1.3的要求。

膨胀土路堑边坡柔性加固方法及现场监测

为了提出一种用于新开挖膨胀土路堑边坡加固的方法并揭示其作用机理,设计了一种柔性面层+土钉加固结构,并建立了相应设计方法;依托云南某高速公路弱膨胀土路堑边坡加固工程,进行了加固结构设计计算及现场试验;开展了加固结构的受力及变形监测,探究了加固结构的作用机理。研究结果表明:当柔性面层允许边坡法向发生3.0%的膨胀变形时,所受到的法向膨胀应力可较不允许发生膨胀变形时下降61.1%,设计的柔性加固结构可满足稳定性的要求。一年内,在雨季土钉中部轴力普遍出现增长,在旱季离坡面较近的土钉端头轴力显著减小;土钉轴力沿土钉长度方向总体呈现“中间大,两端小”分布,与锚杆框架梁相比,受力更为均匀;柔性面层网面的最大拉应变均出现在阶段性停雨后,具有明显的滞后性,且远小于材料极限伸长率;坡面土压力变化与高强加筋三维网应变变化规律基本一致,雨季呈波动增长,旱季缓慢回落,坡面土压力增值与计算所得膨胀力接近;随着土体雨季增湿膨胀、旱季干燥收缩,钢缆绳轴力变化呈现出缓慢增长、持续衰减及逐渐稳定3个阶段;3个监测点位中边坡坡顶水平位移最大,为5.4 mm,边坡整体稳定。监测结果综合反映了柔性加固结构“以柔治胀”的作用机理。所得结论可为新开挖膨胀土边坡的加固设计和施工提供参考。