植被覆盖下黄土凸型复合坡面水流特征

针对黄土凸型复合坡面侵蚀产沙规律研究现状的薄弱问题,该文通过对野外凸型复合坡面进行不同流量(14、18、22 L/min)、不同植被覆盖度(30%、50%、70%)和不同植被覆盖坡位(凸型复合坡面的上坡坡底和下坡坡底)的放水冲刷试验,对黄土凸型复合坡面径流侵蚀发生过程中的水流特征进行了深入研究。结果表明,当植被覆盖度为70%,且植被布设在凸型复合坡面上坡坡底时,复合坡面的水流流态属于缓流过渡流,其他情况下凸型复合坡面的水流流态属于急流过渡流。植被布设在凸型复合坡面下坡坡底时的雷诺数和佛罗德数大于植被布设在凸型复合坡面上坡坡底时相应的雷诺数和佛罗德数。用达西阻力系数和曼宁糙率系数这2个参数表达径流阻力结果一致。植被布设在凸型复合坡面上坡坡底时的达西阻力系数和曼宁糙率系数大于植被布设在凸型复合坡面下坡坡底时相应的达西阻力系数和曼宁糙率系数。研究结果可为植被覆盖下黄土凸型复合坡面侵蚀产沙过程机理的研究和植被措施在黄土凸型复合坡面中的合理配置提供科学参考。

聚丙烯酰胺应用对黄土复合坡面降雨产流的影响

复合坡是自然界常见的主要坡型。通过室内人工降雨模拟试验，研究了复合坡面降雨产流规律以及聚丙烯酰胺（polyacrylamide，PAM）应用对其的影响。试验采用2种复合坡型（凹型坡和凸型坡）的12个坡度组合和4个PAM施用量，共48个试验处理。结果显示，PAM应用显著缩短了初始降雨产流时间，初始产流时间平均比对照处理提前63.7%～71.6%。PAM应用明显改变了坡面径流随降雨历时的变化规律。PAM应用后，除了大坡度（≥10°）、小量PAM应用（0.5 g/m2）的凸型坡外，降雨径流系数在整个降雨过程中基本维持稳定。PAM应用增大了降雨径流系数和径流量，且径流系数和径流量随着 PAM 施用量的增大而增大。凸型坡的径流量平均比凹型坡的大14.7%～31.8%。当PAM施用量为0.5、1.0和2.0 g/m2时，凹型坡和凸型坡的径流量分别比对照处理增加55.7%、100.2%、147.3%和16.6%、69.3%、108.9%。在黄土坡地上大剂量（≥1.0 g/m2）应用PAM可明显增大坡面径流量，实际应用中应制定合理的PAM施用量。

黄土凸型复合坡面产流产沙过程的坡长与植被效应

通过对野外凸型复合坡面进行3种流量(14L/min,18L/min,22L/min)、3种植被覆盖度(剪草裸坡,30%,70%)和2种坡长组合(上坡长5m,下坡长3m;上坡长8m,下坡长5m)的冲刷试验,对坡长和植被对黄土凸型复合坡面的产流产沙特性进行了深入研究。结果表明,(1)剪草裸坡时,在流量为14L/min时,产流量随坡长的增大而减小,产沙量随坡长的增大而增大;在流量为18L/min和22L/min时,产流产沙量均随坡长的增大而增大。当植被覆盖度为30%时,在各流量下,产流产沙量均随坡长的增大而增大;当植被覆盖度为70%时,在流量为14L/min和18L/min时,产流产沙量随坡长的增大而增大,在流量为22L/min时,产流量随坡长的增大反而减小,产沙量随坡长的增大仍呈增大趋势。(2)剪草裸坡时,在流量为14L/min时,复合坡面的产流速率随坡长的增大呈递减趋势,产沙速率随坡长的增大却呈递增的趋势,在流量为18L/min和22L/min时,复合坡面的产流产沙速率均随坡长的增大而增大。当植被覆盖度为30%和70%时,在各冲刷流量下,复合坡面的产流产沙速率均随坡长的增大而增大。(3)不同植被覆盖度、不同冲刷流量和不同坡长组合的复合坡面,累积产沙量和累积产流量间呈递增的函数关系,但函数表达式不统一,即复合坡面的累积产沙量与累积产流量之间的关系不仅与坡长、植被覆盖有关,而且还与冲刷流量有关。

黄土凸型复合坡面径流能量变化特征试验研究

通过对室内凸型复合坡面进行2种不同流量(6,8L/min)的放水冲刷试验,对凸型复合坡面的径流能量变化特征进行了研究。结果表明:(1)不同流量的径流能量和径流动能呈现出相似的变化规律,即径流能量随断面远离坡顶呈下降趋势,径流动能总体呈增大趋势,但变化规律较为复杂;随着径流流程的增加,径流能量急剧下降,当径流进入复合坡面的下坡后,这种趋势更显著。(2)径流能耗随断面位置的增加不断增加,不同流量均有相似的变化趋势,随着径流流程的增加,能耗呈明显增加趋势,当径流进入复合坡面的下坡面后,这种趋势更显著。(3)复合坡面径流势能远大于径流动能,径流能量消耗过程与侵蚀产沙量过程的变化基本一致,并建立了产沙量和能耗之间的相关方程。

路基单坡及复合坡面降雨侵蚀强度研究

根据坡面径流理论,对降雨坡面侵蚀产沙进行分析,得出不同雨强条件下单坡及复合坡总体产沙侵蚀强度计算方法;提出了最小侵蚀量复合坡地系统设置方法,边坡、路堤路肩排水措施对下边坡的减蚀作用等。试验证明,其对边坡排水防护、水土流失预测具有参考价值。

绿色居住建筑复合坡屋顶优化设计研究

基于建筑空间及造型设计同时满足绿色建筑评价标准对围护结构无大量装饰构件的要求,提出采用复合坡屋顶模式,以解决建筑造型、节能和热工要求与绿色建筑评价标准要求之间的矛盾的设计方法。为绿色居住建筑复合屋顶构造设计提出最佳方案,并通过现场实测验证复合坡屋顶在冬季工况下对顶层房间室内而环境的改善作用。

复合坡泥沙起动机理及起动流速的探讨

分析了泥沙起动流速的研究现状,对众多起动流速公式进行分析、评述,根据实测实验数据分析指出复合坡起动流速较平坡起动流速的差别,分析其原因,对工程实际或科研中起动流速的应用有所帮助.

复合多层顺倾岩质边坡最优锚固角研究

锚杆支护是一种加固边坡的有效方式,但目前针对复杂多层岩质边坡的锚杆最优锚固角研究较少,且未考虑中间主应力对锚固效果的影响。采用统一强度理论,以全长粘结型锚杆为对象,根据锚杆失效模式及锚固段与围岩的作用方式,推导出复合多层岩体中锚杆的极限抗拔力公式。通过计算不同岩层锚固段微元体的单位长度抗力比,提出了复合多层顺倾岩质边坡的锚杆最优锚固角模型与最优锚固角的确定方法。将该方法应用到三峡库区巴东县一公路边坡工程,结果表明模型计算所得最优锚固角与均匀试验方案确定的最优锚固角一致。新方法计算所得的边坡单位宽度锚杆总长与规范法计算结果相比减少约11.2%,与传统莫尔-库伦理论计算结果相比减少约8.9%。研究结果可为复合多层顺倾岩质边坡的锚固支护设计提供一定的参考和借鉴。

复合多层地层边坡组合式圆截面抗滑桩受力变形特征及其应用研究

组合式抗滑桩在各类大型、复杂地层结构边坡防护工程中得到了广泛应用,但复合多层地层边坡中组合式抗滑桩加固机理的研究仍有待深入。基于统一强度理论建立了复合多层地层边坡组合式圆截面抗滑桩群地质力学模型,提出了一种适用于复合多层地层边坡组合式圆截面抗滑桩变形与内力计算的有限差分方法。以提出概化的复合多层地层边坡模型为算例,通过对综合传统等效m法与有限差分数值模拟结果进行对比,研究了复合多层地层边坡组合式圆截面抗滑桩受力变形特征,并进一步结合浙江梅店公路边坡开展了工程应用研究。结果表明:相较传统等效m法,改进算法所得桩顶水平位移、最大正值弯矩和最大负值弯矩均有所增加,其计算结果更接近于数值模拟结果,计算结果更准确;组合式抗滑桩前、后排桩桩顶水平位移相等,受连系梁的影响,最大正值弯矩出现在滑动面以上;采用组合式圆截面抗滑桩支护的浙江梅店公路边坡的稳定性系数从1.05提升至1.83,公路边坡稳定性提升显著。研究成果可为组合式抗滑桩加固设计提供依据。

含泥质粉砂夹层的土质边坡稳定性分析

为探究双层砂质软弱夹层不同参数下边坡安全系数的变化规律,基于极限平衡理论构建了含双层软弱夹层的复合土层结构边坡计算模型,选取上层软弱夹层厚度(贴近地表)、下层软弱夹层厚度(远离地表)、重度、黏聚力、内摩擦角作为边坡稳定性的影响因素,并设计相关正交试验。研究表明:上述5个参数对边坡稳定性的影响程度从大到小依次为内摩擦角、黏聚力、重度、上层软弱夹层厚度、下层软弱夹层厚度;在一定范围内,软弱夹层黏聚力、内摩擦角越大,重度、厚度越小,边坡则越稳定;自然工况下边坡滑移面多沿上层软弱夹层发展,而最危险的滑移面位于上层软弱夹层中。

山区公路岩土复合型高切坡稳定性分析

山区路基开挖容易形成岩土复合型高切坡,在研究其破坏机制以及稳定性时通常会将其作为单一岩质或者是土质边坡进行处理,在治理过程中分析结果不具备针对性和有效性。结合岩土复合型高切坡的特征,可以将其破坏形式划分为上部土体内部破坏、上部土体沿土岩界面破坏、下部岩层平面滑动、下部岩层倾倒破坏四种类型,从而制定了岩土复合型高切坡稳定性分析方案。

山区公路岩土复合型高切坡稳定性分析

山区路基开挖易形成岩土复合型高切坡,其破坏机制和稳定性分析通常当作单一岩质或土质边坡进行处理,并造成治理缺乏针对性和有效性。基于岩土复合型高切坡特点,将其破坏模式归纳为上部土体内部破坏、上部土体沿土岩界面破坏、下部岩层平面滑动、下部岩层倾倒破坏四种类型,进而提出了岩土复合型高切坡稳定性分析流程,并通过重庆某主干道山区公路工程算例进行了验证。结果表明:在对边坡进行优化设计的基础上,其稳定性能满足《建筑边坡工程技术规范》的要求。

软硬岩互层式复合岩层边坡稳定性分析及其加固技术研究

复合岩层边坡稳定性一直是土木工程建设者所关注的热点问题。文章以软硬岩互层式复合岩层边坡为研究对象,对其变形破坏机理、破坏模式进行了研究,并分析了边坡稳定性影响因素;采用大型通用有限元软件ABAQUS对垄茶高速公路典型复合岩层边坡进行了稳定性分析计算;最后针对复合岩层边坡特点,提出了"基脚挡墙、深层锚固、浅层防护"的加固方案。研究结果表明,软硬岩互层式复合岩层边坡变形破坏模式可分为滑移—拉裂—剪断破坏、平面旋转式的滑移—拉裂破坏、弯曲—倾倒破坏及块体滑移破坏四种类型;影响边坡稳定性的因素主要包括结构面、地层岩层、水及风化作用;复合岩层边坡综合加固方案能有效地提高边坡的稳定性,确保边坡在运营过程中的稳定性。文章的结论对以后类似工程的建设具有较好的指导意义和应用价值。

复合型边坡岩体变形的灰色预测

边坡变形与破坏是一个复杂的过程,其影响因素众多、且具有不确定性,一般很难用确定的函数式来预测。在丘陵地区进行人工边坡开挖,地面变形对环境的破坏非常大,从而严重地影响到周边环境安全。应用灰色预测模型对人工开挖边坡与山坡复合体的移动与变形发展趋势进行预测与分析,以便为后续开挖与环境安全服务。

垄茶复合岩层岩质边坡稳定性影响因素及破坏模式研究

为了得出垄茶高速沿线复合岩层岩质边坡稳定性主要影响因素及破坏模式,进行了现场调研及室内试验,得出水大大降低边坡岩体的抗劈裂强度和抗剪切强度,较天然状态下抗劈裂强度降低55.7%,岩体粘聚力下降75%内摩角下降26%,复合结构面的结构面连续性﹑结构面表面状况及结构面充填物等3个方面对边坡稳定性的影响较大,总结得出水和多层软弱结构面是影响垄茶沿线边坡稳定性的主要因素,滑移-拉裂-剪断破坏是边坡最主要破坏模式。

聚丙烯酰胺对凹凸型坡土壤侵蚀影响的室内试验

通过室内人工模拟降雨试验,研究了聚丙烯酰胺(polyacrylamide,PAM)施用量(0、0.5、1.0和2.0 g/m2)对凸型坡(上、下坡坡度分别为5°、10°、15°和20°、25°)和凹型坡(上、下坡坡度分别为20°、25°和5°、10°、15°)土壤侵蚀规律的影响。结果显示,无PAM应用时,凹型坡或小坡度凸型坡(上坡坡度为5°)径流含沙量随降雨历时逐渐减小,而大坡度凸型坡(上坡坡度≥10°)径流含沙量在降雨过程中会急剧增大。凸型坡平均土壤流失量是凹型坡的8.4倍。PAM应用显著增大了凹型坡和小坡度凸型坡径流含沙量和土壤流失量(P<0.05),但减小了大坡度凸型坡土壤流失量。PAM应用后,土壤流失量与坡度大小无明显关系,此时凸型坡平均土壤流失量为凹型坡的1.2倍。在生产实践中PAM可用于控制较陡(≥10°)凸型坡的土壤流失。

复合支护结构在深基坑边坡加固中的应用

粉喷桩——喷锚网复合支护是当前应用非常广泛的支护结构,它具有很大的优势,它在实际的施工中技术要求相对较低,施工难度小,而且也不会在施工时花费很长的时间,具有很强的安全性和可靠性,这项技术主要应用在地基比较深,含水量高,空隙大,强度低、透水性也相对较弱的施工地点。本文结合了相关的实例综合分析了复合支护结构在深基坑边坡加固中的应用。

较窄场地的高填方边坡处理

在实际工程中,常常会遇到很多填方边坡,其中多数边坡不受场地限制可采取直接放坡的形式处理,然而有少数边坡受到用地界线的限制,没有足够的空间放坡。本文结合一工程实例介绍一种实用可行的方法,即挡土墙与放坡复合法,安全、经济、合理地解决了这一问题。此方法在边坡坡脚处修砌一定高度的挡土墙,挡土墙上方再填筑边坡,这种方法可以有效地缩短边坡水平占地范围,成功地解决了较窄场地上高填方边坡稳定问题。

水力作用下缓倾顺层复合介质边坡滑移破坏机制分析

以宜巴高速公路上的彭家湾上覆堆积体及其下伏软硬岩互层构成的缓倾顺层复合介质边坡为例,在分析边坡滑移破坏形成与演变的基础上,探讨地下水力作用对边坡稳定性的影响机制。通过对边坡中水力作用特性进行分析,认为地下水力作用主要包括堆积体层处的动水压力和软硬岩层处的后缘张裂缝静水压力、潜在滑动面的扬压力及动水压力,堆积体层处的水力大小与岩层面的倾角有关,软硬岩层处的水力大小均取决于后缘张裂隙的充水高度;推导出不同滑动面下决定边坡稳定性的张裂隙临界充水高度和临界降雨强度的表达式,建立边坡滑移破坏判据,认为当张裂隙充水高度或临界降雨强度达到临界值后,边坡在水力作用下发生滑移破坏。通过计算和分析,验证公式的合理性,结果表明边坡滑移破坏的实现取决于外界水力作用的触发,地下水力作用下边坡稳定性系数的降低主要与张裂缝中的静水压力和滑动面上的扬压力有关,而动水压力的影响很小。

顺层缓倾复合介质边坡水力驱动型滑移破坏机制研究

为了对水力作用下顺层缓倾复合介质边坡稳定性进行定量研究,以沪蓉高速公路彭家湾某同类边坡为例,基于极限分析上限法原理建立针对性的简化力学计算模型。首先,根据位移协调条件以及塑性力学关联流动法则,构建出一个机构允许的应变速度场;其次,根据流体力学原理,在Hoek和Bray假设的基础上,建立适合顺层缓倾复合介质边坡的水压分布模型。通过边坡内水压分布特性分析,得出水力作用(潜滑面扬压力、潜滑面动水压、后缘张裂隙静水压)均与后缘张裂隙内充水高度直接相关;在此基础上,分别建立临界充水高度与临界降雨强度表示的边坡滑移失稳判据。通过该力学模型,计算工程案例边坡滑坡时后缘张裂隙临界充水高度值与临界降雨强度值,确定边坡滑移失稳时滑移面具体位置,并进行边坡稳定性的敏感性因素探讨。研究结果表明:当后缘水位达到临界充水高度或降雨强度达到临界值时,边坡沿着稳定性系数最小的潜滑面发生滑移破坏;底层滑体厚度仅影响底层滑体的稳定性;岩层倾角小于15°时,各潜滑面稳定性受倾角影响较大;水力作用下边坡稳定性下降主要由潜滑面扬压力与张裂隙静水压引起,动水压几乎没有影响。