Stability of loess high-fill slope based on monitored soil moisture changes

This paper aims to assess the influence of moisture content changes during rainfall on the stability of loess high-fill slopes by taking a loess high-fill slope in Lanzhou City as an example.First,according to the moisture content monitoring data collected from a slope online monitoring system,direct shear tests were performed on soil samples of different moisture content to determine the relationship between the shear strength parameters and moisture content.Next,a coupled hydro-mechanical model with soil shear strength related to moisture content was established and used to analyze 16 working conditions with various rainfall intensities and durations for two cases:shear strength parameters from the site exploration report and those from this study.Finally,the results from the two cases were compared regarding the changes in stresses and displacements after rainfall infiltration to analyze the influence of moisture content on the stability of loess high-fill slopes.The conclusions are as follows:(1)Segmental relationship equations of cohesion and angle of internal friction were established for loess with various moisture content.(2)Under the conditions of different rainfall intensities,significant differences were observed in the trends of slope stress and displacement changes.(3)The slope displacement occurred in the shallow soil layer within about 12.5 m from the slope top,and the plastic strain concentrated in the soil layer within about 6 m from the slope top.(4)The results of slope stability analyses based on moisture content monitoring data are more in line with the observed.

复杂地形条件下充填工艺研究及应用

在构建高效绿色环境友好型矿山指导思想下,全尾砂胶结充填采矿法因其具备处理尾砂及控制围岩变形、降低开采对地表环境影响的优点,成为了矿山安全、高效、绿色开采的关键支撑技术,得到了全面的推广应用。在矿山应用过程中,尾砂料浆多采用管道运输,而在以陡峭山谷为主的复杂地形条件下,特别是长距离、大落差、反坡输送过程中,极易出现堵管、爆管,甚至损坏输送泵等问题,成为了限制大规模充填的瓶颈问题。本文以武里蒂卡金矿为例,在开展系统性试验研究获取完整充填试验数据的基础上,结合矿山总图布置特点、地形条件及采空区空间相对区域位置等因素,进行尾砂输送方案对比优选,首次提出适应大落差山地条件的压滤尾砂缆车运输再造浆充填工艺方案,并在现场成功实施和运行。矿山生产运行情况表明:单套充填系统即可满足矿山3 000 t/d的生产需求,充填料浆似膏体态,系统运行稳定,配比参数精准,充填质量有保障。压滤尾砂缆车运输再造浆工艺方案具有流程短、占地少、效率高、运行经济可靠等优点,在大落差山地条件下该充填工艺能够实现充填物料高效运输、制备及低成本充填,具有较好的推广应用意义。

强降雨作用下含软弱带填方边坡稳定性影响因素分析

为研究强降雨作用对含软弱带填方边坡稳定性的影响,以陕西省延安市某基覆型边坡为例,测定边坡土体基本物理力学参数,并对其固结三轴试验结果进行分析,基于试验结果对参数进行标定后利用数值模拟软件Geo-Studio分析了不同降雨方式以及坡型对填方边坡稳定性的影响.研究结果表明:(1)通过三轴试验得到土体黏聚力为30.2 kPa,内摩擦角为23°,三轴压缩过程中应变曲线由应变硬化向应变软化逐步过渡.(2)降雨雨强、降雨持续时间、坡高、坡度以及软弱层厚度的增加均会导致填方边坡稳定性系数降低,递减型降雨对边坡稳定性影响最为严重.(3)软弱带厚度的增加会导致土体中的水分向软弱带迁移,使软弱带处于局部饱水状态,增加了边坡失稳的可能性.

双排桩与扶壁式挡墙组合结构在高填方边坡加固中的应用分析

陕北某住宅小区位于填沟造地形成的填方地基上,采用桩基础穿透填土层支撑于下部中风化砂岩层以满足竖向承载力要求,而小区外侧高填土边坡(高度20m)未进行防护,现状稳定性较差,不能满足规范要求。根据现状边坡勘察结果,分析高填方边坡变形失稳机理及现场施工条件等因素,采用刚度较大的双排桩与扶壁式挡墙组合结构加固高填方边坡,并对桩周进行双液法压密注浆加固,取得良好加固效果。本文就双排桩与扶壁式挡墙组合结构加固机理、设计要点及加固效果检验进行论述,希望对类似的高填方边坡加固工程提供参考。

Geo-Slope在昆明长水国际机场某高填土边坡的应用

昆明长水国际机场属山区机场,各类填土边坡较多。本文以西跑道西南端高填土边坡为例,利用Geo-Slope软件建立该边坡的稳定性分析模型,定量计算此边坡的稳定性系数,分析结果与边坡的实际状态情况相吻合,显示了Geo-Slope软件在高填土边坡稳定性分析中的实用价值和优越性。

充填型岩溶隧道仰坡滑塌机制及稳定性控制技术——以宜宾巡场至玉和公路下坝隧道出口段为例

为解决充填型岩溶隧道进洞过程中引起的仰坡滑塌问题,利用现场调查和MultiFracS多物理场断裂分析软件,对隧道进洞过程中仰坡体内裂缝发展过程和围岩变形情况进行分析,提出洞口仰坡加固措施并进行效果评价,得出如下结论:1)连续降雨是引起仰坡滑塌的直接原因,随着含水率的增加,碎石土充填物抗剪强度降低,溶腔区位移变化显著且出现微裂隙;当含水率增加至20%时,溶腔区裂缝进一步发展,局部出现开裂,地表滑动位移不断增加。2)隧道进洞施工扰动加速了地表覆盖层与下伏基岩间贯通裂缝的形成,仰坡体呈现整体滑动趋势。基于现场调查和数值分析,采用“缓坡+钢锚管/锚索框架梁”的仰坡防护形式,用注浆钢锚管替代锚杆和部分锚索,能够避免溶腔内碎石土在雨水下渗中产生变形破坏。经现场实测数据验证,加固后的仰坡在隧道二次进洞过程中处于稳定状态,隧道洞内变形和地表沉降均得到了有效控制。

钢筋混凝土扶壁卸荷板组合挡土墙卸荷效应研究

为了解决高填方边坡挡土结构内力大和工程成本高等难题,提出钢筋混凝土扶壁+卸荷板组合挡土墙形式,利用卸荷板的卸荷效应,降低墙后土压力,减小结构内力。将库伦滑动楔体理论和Klein方法结合,给出组合挡土墙土压力计算方法和挡土墙理论计算方法。针对大连20.5 m高填方边坡工程,采用组合挡土墙方案及理论计算方法,并研究组合挡土墙卸荷效应影响因素。结果表明:组合挡土墙结构剪力和弯矩的最大值均比扶壁式挡土墙的小将近1/3;现场监测结果与理论计算结果比较接近;影响组合挡土墙卸荷效应的因素主要是卸荷板埋置深度和卸荷板长度;从结构剪力及弯矩均衡的角度考虑,卸荷板最优设置方案为,卸荷板埋置深度为挡土墙高度的中间位置,卸荷板长度与其对应的挡墙段高度比值为1.2~1.5。

怒江机场高填方挡墙边坡稳定性分析

怒江机场地处西南高烈度地震山区,该机场建设采用高填方边坡形式,边坡在高填方荷载及地震荷载作用下的稳定性是制约机场建设的关键因素。采用理论分析及数值模拟方法对挡墙高填方边坡的稳定性进行分析,结果表明,高填方荷载下,挡墙基底大部分区域地基承载力不满足要求,挡墙差异沉降大;填土界面综合抗剪强度参数需满足c≥50kPa,φ≥25°时才能确保回填土体稳定;地震作用对回填土应力和变形影响较大,挡墙变形增加0.6~1.1mm,可能引起挡墙开裂。建议对基底岩体进行加固,并对挡墙进行抗震设计。

降雨条件下黄土填方边坡促滑机理研究

为了解降雨条件下黄土路基填方边坡的促滑机理,以G310号公路路基填方边坡为研究对象进行降雨数值模拟,分析孔边坡内部隙水压力、有效饱和度和位移等参数的响应情况,随着时间的增加,在降雨初期边坡的安全系数变化较慢,随着降雨的不断入渗,安全系数不断减小,8~24 h安全系数变化较大,减小趋势显著,随后变化不大。促滑机理概括为降雨过程黄土填方边坡强度劣化,加之降雨坡顶、坡脚积水,后缘坡体率先产生沉降变形,坡脚土体吸力逐渐丧失随后发生湿剪破坏,进而坡体内土体应力调整,促使塑性区贯通,最终造成边坡溃滑。

一种新型组合支挡结构在高填方边坡工程中的应用研究

为解决空间受限时修建多级高大填方挡墙(兼景观挡墙)的难题,提出了一种新型组合支挡结构,对其结构型式、受力机理及简化计算模型进行了比较详细的阐述。通过具体工程实例,介绍了其在周边环境复杂、景观要求高等特殊条件下所具备的技术优势,推演并分析了主要计算过程及可能失稳破坏模式,介绍了施工工序及应用范围。实践表明,该种新型支挡结构整体上安全可靠,并在一定程度上丰富了特殊条件下高填方边坡工程支挡结构设计选型,能够为今后同类工程提供更多有益参考。

浙西南山区填方边坡加固措施及稳定性分析

以浙西南山区填方边坡区为研究对象,结合室内试验分析水泥土的力学性质;采用有限差分软件的强度折减法和极限平衡法,研究搅拌桩结构参数变化对加固边坡的影响规律,分析搅拌桩加固后边坡的稳定性。结果表明,水泥可提高土体的强度,但效果有限;增加围压,水泥土由脆性破坏逐渐转为塑性破坏;改变桩水平分布数量,对提高边坡稳定性效果不显著;改变桩加固位置对边坡稳定性的影响较大,选取合适的加固位置是加固边坡的关键。

基于原位钻孔剪切试验的高填方边坡稳定性分析

边坡土体强度参数对边坡稳定性有重要影响,而边坡稳定性分析结果的准确性制约着工程的建设。针对某填方边坡工程,为准确分析边坡土体强度参数,同时为边坡后续加固治理提供可靠依据,采用原位钻孔剪切试验获取边坡填土抗剪强度指标,并对边坡进行稳定性分析。研究结果表明,原位钻孔剪切试验能快速、直接、有效且准确地获取土体强度指标,真实反映土体特性,对提高边坡稳定性分析评价的准确性具有重要意义。

生态砖护坡工程的应用—新县苏河镇黄坡佬填方边坡治理

由松散堆积物填方形成的边坡易发生边坡垮塌灾害,裸露堆积物与周边绿化环境的对比,亦凸显其对视觉景观的影响。结合新县苏河镇黄坡佬茶厂水泥路南侧填方边坡特征,通过多种护坡工程的对比选用铺设生态砖进行护坡工程。生态砖在护坡工程中兼有土壤固定、绿化美化的双重效果,通过工程实施可以有效地固土支撑边坡、增强边坡稳定性,同时也提供了良好的绿化效果。

充水条件下含软弱夹层顺倾岩质边坡变形破坏演化规律研究

为研究含软弱夹层顺倾岩质边坡在不同充水条件下的变形、破坏及滑动演化全过程,以云南省鹤庆县某金属露天矿山为研究对象,采用基于连续-非连续方法的数值模拟软件GDEM建立二维计算模型,模拟在充水作用下含双弱层岩质边坡的变形、破坏直至最终失稳滑动的演化过程。研究结果表明:(1)矿区充水后,在水压力作用下,抑制边坡坡面横向裂缝发育,从而横向位移及竖向位移也有所减小;(2)无水及充水条件下,含软弱夹层顺倾岩质边坡同样表现出完整的蠕变三阶段理论,即减速蠕变阶段、等速蠕变阶段及加速蠕变阶段;(3)矿坑充水后起到压坡脚效果,但需合理设置水位高度,即能抑制边坡横向及竖向变形,同时也需考虑过高水位对边坡岩体的软化效果。研究结果为采后矿区闭坑充水治理及矿坑水蓄能循环利用提供了依据。

临岩堆边坡填方高速公路稳定性评价研究

西南地区地质条件较差,广泛存在松散岩堆边坡,天然岩堆呈极限平衡状态,具有潜在失稳风险。在岩堆边坡新建填路,在外力作用下岩堆边坡极限平衡打破,填方道路可能出现失稳,填方边坡薄弱面发生局部或整体滑动,威胁高速公路工程建设。本文以云南岩堆边坡填方高速公路为典型实例,通过收集资料岩堆内部沉积结构特征,反演分析岩堆边坡稳定状态和参数,进一步分析运用数值模拟分析得到填方道路稳定性与变形破坏之间的关系,验证了加固岩堆边坡填方道路稳定特性,证明施工方案的可靠性。

含挖填界面边坡三维稳定性上限分析

针对工程实践中挖填交界面与边坡坡面走向线斜交的高边坡空间三维稳定分析问题,基于极限分析上限定理,构建拓展的三维牛角状破坏机构,通过引入机构参数挖填界面倾角α突出边坡特性,建立与之对应的功能平衡方程,采用序列二次规划优化算法求解强度折减后的边坡安全系数上限解。在此基础上,计算了宁夏黄土丘陵地区妙岭750kV变电站高边坡以及相关文献中极限状态下边坡稳定性系数γH/c工程案例,并将计算结果与有限元极限分析软件模拟值进行对比分析。结果表明:随着挖填界面倾角α的增大,边坡安全系数Fs上限解和模拟值均减小,两种方法的计算结果相对误差在5.9%以内,且拓展的破坏机构与数值模拟的剪切耗散变形模式基本一致;在极限状态下,拓展机构的上限解和数值模拟结果都十分接近于1.0,二者相对误差未超过8.3%。研究工作为此类高边坡空间稳定分析问题提供了一种简便实用的计算方法。

浙西南山区高填方地基边坡压实土长期稳定性研究

为研究浙西南山区高填方边坡压实土长期稳定性问题,结合现场取样、室内试验与数值模拟计算方法,对压实土的力学性质、变形特征和稳定性的影响因素进行研究,采用Kelvin模型对Burgers模型的改进模型,得到了压实土的蠕变参数,结合有限元模拟软件研究高填方边坡的蠕变现象。结果表明,模型参数随着荷载增大逐渐减小,蠕变模型参数与压实度呈现正相关,与含水率呈现负相关。选择填筑材料应尽量选用最优含水率的材料,同时对填筑体进行压实,压实度应在90%以上。对于高填方边坡沉降和位移的控制,需要采取优化设计、加强排水设施、控制施工工艺和实施边坡加固等综合措施。

高压旋喷型圆形复合支护桩在深厚填土质斜坡工程中的应用及探讨

以某市政道路项目为实例,阐述了普通圆形支护桩在深厚填土质斜坡实施过程中遇到的刚度不足及塌孔等问题,提出了一种较为稳定可靠的高压旋喷圆形复合支护桩。该结构主要由高压旋喷复合土及钢筋混凝土圆形支护桩组成,为桩土复合支护结构,由高压旋喷固结体及圆形支护桩一起承担水平土压力,具有防止垮孔,提高支护桩刚度及桩周土体物理力学指标等优点。在分析复合型支护桩受力特征基础上,通过理论推导,得到桩截面刚度提高公式。应用结果表明:采用高压旋喷型圆形复合支护桩可以有效提高桩身刚度,减小支护桩使用阶段水平位移,同时解决了桩基施工过程中垮孔问题,对填土斜坡上的支护桩有一定的普适性。

基于作用模型不定性整体系数的加筋土挡墙稳定性分析

作用模型不定性整体系数FSUNC是坦萨(Tensar)设计手册中加筋土挡墙设计的一个参数,现阶段我国相关规范中未设置此参数。依托山西晋中地区某二级公路改扩建项目,利用GEO5软件计算不同填土高度下该参数的取值对加筋土挡墙整体稳定性的影响,并结合计算结果提出相关建议,为加筋土挡墙设计提供参考。