考虑植被力学水力作用的洪泽湖堤防加固效果分析

为研究植被力学水力作用的机理,引入根系吸水分布函数描述不同根系构型的吸水特性,建立了一个用于边坡稳定计算的植被力学水力加固模型,并结合试验结果验证了模型的合理性和有效性。考虑不同根系构型的力学水力作用,对洪泽湖堤防岸坡的典型断面进行加固效果分析,结果表明:根系吸水显著提高了土体基质吸力,其影响范围大约为2.5倍根系深度;在根系吸水的初始阶段,不同根系构型所产生的差异较小,但随着时间逐渐增加,不同根系构型的差异逐渐增大;植被力学水力作用可以显著提高堤防岸坡的稳定性,24 h降雨后,根系加固下的安全系数约为裸土岸坡的1.4倍。

水力作用下贵州红黏土基本物理力学特性试验研究

为了深入了解贵州红黏土的物理力学特性及其相应机理,对通过物理特性试验、直剪试验对贵州地区红黏土的基本物理力学特性进行了研究。研究结果表明贵州红黏土具有典型的反剖面特性,红黏土强度的发挥很大程度上依赖于粒间较强的铁质胶结;随着含水率的增大,红黏土强度指标呈现有规律的递减趋势;随着深度的增加,红黏土的强度呈现先增大后减小的趋势,呈现明显不同于其他土类的性质。通过研究,旨在为红黏土地区的工程设计和建设提供科学依据。

水力作用下钢管桩围堰受力变形现场试研究

文中为预测大桥施工过程中钢管桩围堰变形情况,及时做好预防措施,对现场施工进行监测,并安装监测点,通过对桩顶水平位移、桩身水平位移以及桩身应力情况进行研究分析,得出钢管桩围堰受力位移情况。结果表明,桩顶水平位移情况随着施工时间的变化呈先往围堰外侧水平位移,后往围堰内侧,最后往围堰外侧位移;当河流湍急时,桩身总体向围堰内侧方向变形;桩身悬臂段应力最大值均出现在桩身下方,且与桩身深度成正比。

考虑水力作用的顺层岩质边坡稳定性图解分析

通过分析顺层岩质边坡中的水力作用,建立了出流缝未被堵塞和出流缝被堵塞两种情况下顺层岩质边坡的水力学模型;推导出了用无量纲参数(Q、P、S)形式表达的边坡稳定性安全系数Fs的表达式;绘制了边坡后缘张裂隙充满水后几何要素岩层倾角?、张裂缝高度Z/边坡高度H与无量纲参数(Q、P、S)的关系曲线,能为分析不同的边坡几何要素、水深、不同抗剪强度对边坡稳定性的影响提供方便。选取宜巴高速公路典型顺层岩质边坡进行研究,结果表明:对于出流缝未被堵塞的情况,水力作用使边坡稳定性安全系数降低程度为33.33%,是触发顺层岩质边坡滑移破坏的主要因素;出流缝被堵塞情况下边坡稳定性安全系数要比出流缝未被堵塞情况下约降低0.458。其研究成果对顺层岩质边坡工程设计和施工优化具有重要指导意义。

水力作用下顺层岩质边坡稳定性分析

通过对顺层岩质边坡中地下水力作用进行分析,认为地下水力作用主要为沿结构面分布的裂隙水压力和拖拽力。分析了滑动破坏中的控稳优势结构面,认为该面上的张裂隙静水压力、滑动面扬压力以及拖拽力的大小均取决于后缘张裂隙的充水高度。将典型岩石边坡进行简化假设,利用简化后的边坡水力学分析模型,推导出边坡稳定系数和决定边坡稳定性的张裂隙充水临界高度的表达式。选取实际边坡进行分析和计算,验证了公式的合理性,结果表明地下水作用下边坡稳定系数的降低主要与静水压力有关,而渗透力的影响很小。

水力作用下砂岩三轴卸荷试验及破裂特性研究

高应力、高水压卸荷条件下岩石的非连续性微缺陷演化过程研究对揭示隧道围岩裂纹的起裂孕育、碎胀裂化和峰值破坏,分析围岩稳定性具有重要意义。利用MTS815型程控伺服刚性试验机开展了砂岩在固定围压、不同水压条件下的水力三轴卸荷试验。试验结果表明:岩石变形在卸荷前以压缩为主,变化微小;卸荷后不久开始快速扩容,直至损伤破裂。水力条件下应力–应变曲线上的各个特征应力值比无水压条件下的饱和试样有不同程度地提高,增加了应变能储备,从初始扩容到峰值强度的历时更短,曲线斜率更陡。随着水压的不断增大,各个特征应力值有所减小,表现在起裂条件降低,压缩极限减小,扩容时间提前,表明了砂岩在高水压条件下的脆性特性进一步增强,抵抗变形破坏的能力逐渐降低。通过扩容特征值与扩容点后的体应变关系,求得初始扩容点后的相对扩容应变与变形模量差,建立了多项式回归关系。研究结论揭示了水力作用下砂岩扩容变形行为的强烈性和突发性,可为水–力双场条件下的围岩变形预测及控制提供参考。

水力作用下缓倾顺层岩质边坡滑移破坏机制分析

顺层岩质边坡的稳定性主要取决于滑动面的物理力学性质和地下水对边坡岩体的水压力。通过对缓倾顺层岩质边坡中的地下水力作用进行分析,在建立出流缝未被堵塞和出流缝被堵塞2种情况下的边坡水力学分析模型的基础上,推导出了边坡稳定系数和张裂隙临界充水高度的表达式,从而建立了边坡滑移破坏判据,认为当张裂隙充水高度或临界降雨强度达到临界值后,边坡在水力作用下将发生滑移破坏。选取实际边坡进行计算和分析,验证了公式的合理性,结果表明顺层边坡滑移破坏的实现取决于外界水力作用的触发,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静水压力有关,而动水压力的影响很小。其成果对设计和施工有重要的指导意义。

水力作用下岩质斜坡破坏机制和稳定性分析研究现状

基于国内外研究现状和岩质滑坡案例,总结出岩质滑坡的水力致灾机制,归纳考虑水力作用下的岩质斜坡主要失稳破坏模式,评述了岩质斜坡稳定性分析方法。岩质滑坡的水力致灾机制主要由于水对滑体产生的静水压力(岩体侧面的推力、滑面的扬压力和岩体的浮力)和动水压力(向坡外的渗透力)作用。从渗流—应力耦合的角度可较全面评价水渗流对坡体稳定性的影响。斜坡的岩体结构决定了水力作用方式和坡体的失稳破坏形式,考虑水力作用下的岩质斜坡失稳破坏形式主要有:顺层滑动、平推式滑动、楔形体滑移和危岩的崩塌。对于水力作用下岩质斜坡的稳定性分析方法主要有极限平衡法、有限元强度折减法、基于断裂力学的危岩稳定性分析法和渗流—应力耦合模型分析法,其中前两种方法应用较为广泛。

水力作用下单层后缘张裂型顺层岩质边坡稳定性计算方法

针对水力作用下顺层岩质边坡稳定性问题,建立顺层边坡水力简化模型,对水力作用下边坡受力状态进行分析;通过干湿循环室内试验,对水作用下软弱滑动面强度衰减规律进行研究;综合考虑边坡的水力作用及软弱滑动面强度衰减,对水力作用下单层后缘张裂型顺层岩质边坡稳定性计算方法进行优化;依据达西定律,提出顺层岩质边坡滑移破坏判断指标;最后采用降雨条件下边坡开挖模型试验对理论计算结果进行验证。研究结果表明:边坡水力作用大小与后缘张拉裂隙充水高度呈正比;水作用下软弱滑动面黏聚力呈幂函数形式衰减,内摩擦角呈二次函数形式衰减;边坡后缘裂隙充水高度和降雨强度主要受软弱滑动面的强度影响;实例分析结果与理论计算结果具有较好的一致性。

水力作用对颗粒污泥形成的影响

本文从水力学角度探讨了厌氧反应器中颗粒污泥的形成机理,数学模型表明,颗粒污泥的最终沉降速度随颗粒污泥的密度、粒径的增大而增加,随溶液密度及粘度的增加而减小,并且与进水有机物浓度和悬浮物含量以及水力条件有关。

膨胀土的水力作用机理及膨胀变形理论

膨胀土的水力作用主要是指水分(吸水、失水)和应力变化(卸荷、加荷)造成胀缩变形、裂隙发育和强度降低的作用,是膨胀土边坡失稳滑动的根本原因。由于膨胀土矿物表面带电,膨胀土在纯水和盐溶液中的膨胀行为差异很大,总是割裂开来各自研究,缺乏统一的膨胀变形理论。根据等温吸附理论,建立膨胀土的吸水体积Vw与上覆压力p和表面分维Ds的理论关系,基于膨胀变形等于膨胀土吸附水的体积,由此计算膨胀土的膨胀变形。膨胀土在盐溶液中的膨胀变形和剪切强度受渗透吸力影响,根据膨胀变形的分形模型,将盐溶液的渗透吸力π转化为修正有效应力pe(区别于Terzaghi有效应力),不同浓度盐溶液中的膨胀变形与修正有效应力p^e表示为同一曲线,得到已有的膨胀变形试验数据的验证。

水力作用下近水平边坡变形力学机制分析

通过分析斜坡的水力作用,建立了出水口未被堵塞和出水口堵塞两种水力学模型,探讨了在水力作用影响下斜坡稳定性变化规律,推导出出水口堵塞前后安全系数Fs表达式,研究表明,当斜坡出水口被堵塞后,前缘岩土体安全系数降低幅度较大,后缘岩土体安全系数变化较小;出水口堵塞后,当斜坡体形态适当,斜坡前缘失稳概率较大,容易发生牵引式变形破坏。

水力作用诱发硬土软岩滑坡启动机制研究

在我国西北地区,降雨诱发了大量的新近纪硬土软岩滑坡灾害。为减轻该类灾害造成的损失,以蔡家坡老滑坡为例,采用地质分析与降雨离心机模型试验相结合的方法,进行了两组不同水力条件的离心机模型试验,研究水力作用下硬土软岩质滑坡的启动机制。结果表明:(1)在水力作用下,硬土软岩质滑坡呈多级、渐进式破坏,变形演化具有初始变形阶段、加速变形阶段和流动破坏阶段;(2)孔隙水沿着裂隙和结构面渗流扩散使孔隙水压力持续累积,微地貌陡变区与坡脚强变形挤压区内的张裂隙为水体富集的主要空间;(3)孔隙水压力的增量呈加速式变化导致了固态滑体短时流体化运动。今后在灾害风险防控过程中,应加强裂隙化区域孔隙水压增长速度监测。

基于岩石损伤与水力作用的顺层岩质边坡临界失稳高度研究

顺层岩质边坡溃屈破坏一直是岩土工程领域的研究热点。首先介绍了直立层状岩质边坡在自重荷载作用下发生溃屈破坏的欧拉压杆失稳破坏模型,在考虑地下水对边坡稳定性影响的基础上,将该模型推广到顺层岩质边坡,建立了考虑水力作用的顺层岩质边坡失稳破坏模型及其临界失稳高度的计算方法,并对其进行了验证分析,结果表明岩层倾角α和内摩擦角?对顺层岩质边坡临界失稳高度有较大的影响,水力作用导致边坡的稳定性降低;然后,将岩石看作损伤地质材料,建立了考虑水力作用与岩石损伤的顺层岩质边坡临界失稳高度的计算模型;最后,结合具体工程案例对建立的模型进行验证,结果表明采用该模型计算得到的顺层岩质边坡临界失稳高度与实际边坡失稳破坏高度吻合度较高,证明该模型在工程应用中具有一定的可靠性和可行性。

水力作用下陡倾顺层岩质斜坡的倾倒破坏

陡倾顺层岩质斜坡的倾倒变形破坏与水力因素密切相关。将陡倾顺层斜坡的岩层概化为受自重及水力作用的悬臂梁。通过建立陡倾顺层岩质斜坡不同阶段水力作用下倾倒变形破坏的力学模型,揭示了陡倾顺层岩质斜坡的倾倒变形破坏过程。通过定量分析滑移面中产生的静水压力及后缘拉裂缝中的充水高度对坡体稳定性的影响,得出坡体稳定性系数及临界充水高度的表达式。结果表明:水力作用产生的倾倒力矩是引起该类斜坡发生倾倒变形与破坏的重要原因,坡体的稳定性系数降低亦是由水力作用引起的,排水是防治该类斜坡倾倒变形破坏的首要措施。

冻结钻施工中发挥水力作用的浅见

冻结钻钻孔要求高垂直度,通过对施工过的高垂直度钻孔偏斜原因分析,提出并介绍了冻结钻施工中发挥水力作用有利于冻结钻钻孔的防斜降斜。

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。

水力作用下同向双平面滑移型岩质边坡稳定性分析

同向双平面滑移型岩质边坡的滑移破坏多属于推动式滑动破坏,其稳定性主要取决于滑动面的物理力学性质和地下水对岩体的水压力。通过分析此类边坡中地下水力的作用,发现水压力主要为沿结构面的静水压力和拖拽力。在建立边坡水力分析模型的基础上,推导出后缘结构面临界充水高度的表达式,并根据与降雨强度的关系建立水力驱动型边坡滑移破坏判据。最后选取实际边坡算例,验证公式的合理性,并运用Matlab编程分析了边坡稳定性系数在不同滑动面水深、滑动面倾角、坡高等影响因子影响下的动态演绎规律。结果表明:边坡的滑移破坏取决于水力作用的触发,边坡稳定性系数的降低主要与静水压力有关,渗透力的影响很小;在这些影响因子中,坡高、滑动面水深对稳定性系数影响较显著。

顺层岩坡优势面水力学作用研究

本文分析了地下水对顺层岩坡优势面水力学作用的机理。指出了水头高度与稳定性系数之间的关系，提出了用于岩坡预测预报的预警水头值ｈａ以及水力学稳定性判据ｈｃ的概念并给出了计算方法。

水力破裂作用及在板中北储气库评价中的应用

在调研大量国内外文献的基础上,对狭义和广义的水力破裂作用进行区分,详细阐述水力破裂的作用过程,划分水力破裂作用的类型,并且推导出发生不同类型水力破裂作用所需的差应力和孔隙流体压力条件,进而得到水力破裂作用的判别准则,分析水力破裂作用的影响因素,系统论述断层水力破裂作用风险性的定量评价方法,指出各种评价方法的优缺点以及适用条件,归纳出各种水力破裂作用定量评价方法的实质。综合考虑各种评价方法的适用条件,运用断层封闭性分析技术(FAST)对板中北储气库的控圈断层进行水力破裂风险性定量评价,确定出板中北储气库的风险部位为板桥断层的控圈高部位,该处发生水力破裂作用所需的孔隙流体压力增加量为2.99 MPa,为板中北储气库进行安全注采提供科学依据。希望本文系统的论述能够对流体运移、油气保存、油气田安全开采以及储气库安全运行等方面的研究起到一定的指导意义。