基于滑移线网络法的黄土隧道坍塌拱分析及其承载评价

针对隧道稳定分析计算方法复杂、计算量大等问题,基于滑移线场提出一种简洁方便的图解法具有重要的理论意义和工程意义。首先发展完善了无支护黄土隧道全断面围岩滑移线网络图分析方法,然后,通过MATLAB实现了滑移线网络法的可视化分析程序,结合试验性黄土隧道塌落监测成果验证了无支护黄土隧道全断面围岩滑移线网络图分析方法的分析程序,最后,评价分析了黄土抗剪强度内摩擦角和黏聚力对黄土隧洞围岩坍塌范围及土拱极限承载力的影响。结果表明:黄土土拱极限承载力随黏聚力的增大而增大且敏感程度升高,黄土土拱极限承载力随摩擦角的增大而减小且敏感程度降低,坍塌范围随摩擦角的增大而减小。

强降雨作用下黄土陡坡开裂特性测试

降雨诱发黄土边坡失稳具有严重的破坏性。为了研究强降雨条件下黄土陡坡的开裂特性,在陕北吴起开展了黄土陡坡现场人工模拟中雨和大雨试验,分析了坡体含水率及土压力响应,总结了边坡开裂特征、开裂模式及土工布隔离槽的工程效应。研究结果表明:24 h中雨条件下黄土陡坡含水率和土压力上升幅度有限,而144 h大雨条件下边坡表层形成较大厚度的临近饱和区且表层土压力增长明显;144 h大雨条件下黄土陡坡的破坏顺序为坡顶开裂—坡面鼓胀—局部滑动贯通,并且坡顶开裂具有易发性和先导性;边坡破坏模式为自坡顶至坡面的贯通浅层破坏。

不同雨强条件下黄土边坡降雨入渗特性模型试验研究

黄土高原是中国滑坡事故频发的重灾区,降雨是黄土边坡失稳的主要影响因素之一,因此了解降雨在黄土边坡内部的入渗规律和机理显得尤为重要。设计了室内边坡降雨模型箱和人工降雨系统,选取甘肃省庆阳地区一野外均质黄土边坡为研究对象,在满足相似理论相似前提的条件下,建立了室内缩尺的均质黄土边坡模型,进行了坡比为1∶1的边坡在4种不同雨强下的降雨入渗试验。试验通过对边坡的体积含水率和基质吸力全过程的监测,分析了模型边坡的降雨入渗规律以及基质吸力的变化特征,并比较不同雨强条件下模型边坡入渗规律之间的差异。试验结果表明:不同雨强条件下黄土模型边坡入渗深度均呈现坡脚最大、坡顶平台较大、坡中最小的规律,入渗速率则是坡顶平台最大、坡脚较大、坡中最小,且随着深度的增加,雨水入渗的能力逐渐减弱。随着雨强的增大,降雨入渗的深度越大,入渗速率越快,埋置同一深度处测点的体积含水率和基质吸力幅值变化越显著。

降雨边坡试验研究进展及关键问题

滑坡的产生与降雨有着密切联系,雨水入渗不仅可以改变边坡土体的水分分布,而且可以导致土体强度大大降低,从而可能成为触发边坡失稳破坏的主要因素。针对降雨入渗作用下的边坡稳定性,基于对近年来国内外降雨边坡试验研究成果的梳理总结,分析了降雨条件下滑坡的成因机制,着重分析了降雨入渗作用下的室内边坡模型试验和现场边坡试验的研究思路、试验方法及试验技术,探讨了目前室内降雨边坡模型试验与现场降雨边坡试验的优点及其不足之处,以及进一步发展需要解决的关键问题。

潜在滑动面对隧道衬砌承载特性影响的模型试验研究

采用一种侧向加载模型箱,开展了隧道位于黄土中(工况1)和隧道被黄土中潜在滑动面贯穿(工况2)两种工况的模型试验,研究了边坡变形过程中隧道衬砌的受力特性,分析了坡体变形、隧道围岩压力变化以及衬砌弯矩变化等规律。结果表明:两种工况下隧道衬砌临近坡面一侧附近围岩均易形成脱空区,工况1脱空区最大宽度约为1 cm,工况2约为2 cm,工况2中脱空区远大于工况1,相对增幅达到100%;工况2衬砌弯矩峰值相较于工况1增幅明显,相对增幅为159.33%,最大增幅位于临近坡面侧拱脚区域,边坡中潜在滑动面的滑动显著增大了隧道衬砌破坏的可能性。