驷马山分洪道高切岭段右岸渠坡稳定性勘察评估与阻滑措施分析

驷马山分洪道高切岭段渠道因其特殊地形地貌条件,且渠坡揭露地层具膨胀性,历年来屡次发生滑坡现象。本文通过分析其滑坡的特点和成因,并在高切岭段右岸渠坡选取典型断面进行勘测评估,探索一种膨胀土边坡勘察的方法,分析膨胀性土边坡滑动带或潜在滑动带的发育深度和力学特性,在此基础上根据边坡特点进行稳定性分析,为膨胀土边坡的阻滑防治提供参考。

考虑表层植物生长特征的高标准农田渠坡生态改良试验研究

为研究农田灌渠表层植物生长特征对渠坡土体改良效果,开展了根系土的力学试验与渠坡可靠性仿真计算。试验得到,植物生长期1-3月与4-6月下根系土应变破坏特征各有差异;植物生长期愈大,则根系土应力愈高,但在生长期4月后,应力受生长期影响减弱,同时渠坡安全系数增幅也会减小。植物根径参数对根系土应变破坏特征影响较小。生长期不会改变渠坡断面含水量分布趋势。论文可为渠坡土体生态改良设计及渠坡稳定性分析提供参考。

土工格栅加筋膨胀土渠坡数值模拟研究

对土工格栅加筋膨胀土渠坡这种较新的膨胀土处理措施进行研究,在考虑土工格栅与填土之间的相互作用、膨胀土吸水膨胀、软化特性等膨胀土渠坡关键影响因素的基础上,提出了土工格栅加筋膨胀土渠坡数值计算的新思路,并采用有限差分软件Flac3D进行了验证。数值算例结果表明,土工格栅对膨胀土渠坡有明显的水平位移约束作用,是有效的处理措施,可以在实际工程中采用。

渠坡上基桩的水平承载机制试验研究

南水北调中线工程建设中,交通桥和生产桥的支承结构大部分坐落在两侧渠坡上;运行期间的荷载(特别是水平荷载)通过桥墩和承台传到置于渠坡的桩基础上,在一定的深度范围内将产生桩、土分离及不均匀沉降,拉裂基础与渠坡结构层的结合,影响渠道的防渗效果。为了采取有效的防治措施,需要掌握渠坡斜面上基桩的变形机制。作为研究环节之一,通过物理模型试验研究了渠坡上基桩的水平承载机制,结果表明:基桩处在渠坡上的抗变形能力要比处在水平地基上的抗变形能力弱,水平承载能力比基桩处在水平地基上的要小。

复杂渠坡稳定性分析方法比较

目前边坡稳定性分析方法主要有刚体极限平衡法、有限元极限平衡法以及有限元强度折减法3种.为了分析这3种方法以及不同屈服准则在边坡稳定计算中的差异性,以南水北调工程中某典型复杂渠坡为例进行比较计算.结果分析表明,3种计算方法所得渠坡稳定安全系数相近,其中强度折减法中不同的屈服准则对计算结果影响较大.鉴于M-C准则在应力空间中屈服面棱角会对数值计算稳定性产生影响,建议优先采用与M-C准则相匹配的D-P3或D-P4作为强度折减法的屈服准则,由此计算得到的边坡稳定安全系数合理,且参数折减时能保持计算过程具有良好的稳定性.

降雨入渗下膨胀岩渠坡失稳的原位试验研究

为研究在降雨入渗条件下的膨胀岩(土)渠坡土-水相互作用机理及滑坡成因,在河南新乡南水北调中线工程潞王坟试验段裸坡试验区对不同坡比的2个膨胀岩渠坡进行人工降雨试验,试验中跟踪观测渠坡下渗强度、含水率、吸力及水平位移对降雨的响应规律。对观测成果进行分析后认为,在供水强度大于渠坡下渗能力的情况下,降雨强度及坡度对下渗强度没有影响;裂隙发育深度以内土层受降雨影响最为严重,其含水率在干湿循环过程中大幅波动;不论是陡坡还是缓坡,滞水层的存在均使浅层吸力大幅下降;水分入侵只是膨胀岩(土)渠坡滑动破坏的一个诱发因素,干湿循环所引起的裂隙发育与强度衰减才是其根本原因。

降雨渗流及超载影响下膨胀土渠坡失稳模式研究

采用极限平衡理论,对南水北调中线工程膨胀土-换填土渠坡,在降雨渗流及堤顶超载影响下的失稳模式进行计算研究及超载试验研究,得到了渠坡的最危险失稳模式及其失稳破坏状态。结果表明:(1)最危险渠坡滑裂面是位于膨胀土渠坡浅表范围内含有块间破裂面的复合曲面或单一曲面。(2)堤顶超载对渠坡稳定有显著不利影响,极限堤顶超载值约为0.44倍渠坡高度的土柱荷重或1.4倍汽-20加重车均布荷重。该结果可为工程合理设计及安全施工、运行提供有益的参考。

膨胀土(岩)渠坡现场监测技术研究

膨胀土(岩)因其具有特殊的工程特性,易造成渠坡失稳,渠坡处理难度大,从而对工程监测技术提出了更高要求。系统总结了监测仪器选型、布置、埋设技术以及包括水平位移、含水率、吸力、孔隙水压力、土压力等物理量的监测方法和手段。渠坡稳定性监测表明,膨胀土(岩)渠坡的破坏与膨胀土(岩)裂隙性和膨胀性均是有关系的,它们或单独作用或共同作用;渠坡处理防护监测表明,换填压重处理措施对浅层失稳防护是有效的,处理后坡内含水率变化受大气影响减小,但仍有波动,其反应的灵敏程度与土体所处的起始状态相关。同时对吸力与含水率关系、孔隙水压力与渠道水位关系、土压力变化等监测成果也进行了探讨。

南水北调中线工程某引水渠坡稳定的可靠性分析

讨论了复杂边坡可靠性分析方法,建立了边坡可靠性分析的模型;以南水北调中线工程某引水渠为例,着重研究了渠坡稳定的失效概率计算方法,将土的容重、内摩擦角、粘聚力作为随机变量,建立渠坡稳定可靠度分析模式,并将可靠度计算的Monte Carlo法和全局寻优的遗传算法相结合,用FOR TRAN90编制了计算程序。

玻璃钢螺旋锚在修复膨胀土渠坡中的应用

一种新型的玻璃钢螺旋锚被试生产出来,该锚不会锈蚀、可自旋入土,锚杆具有柔性。介绍了玻璃钢螺旋锚、土工格栅和土工泡沫在修复膨胀土渠道滑坡中的应用,土工泡沫用以减小混凝土板衬砌下的膨胀力,土工格栅提高渠坡抗整体滑动的安全系数,玻璃钢螺旋锚用来锚固水上坡的混凝土框架梁和水下坡的混凝土板。给出设计方法和监测方案,并将该法与其他修复方法,如换填非膨胀土法、抗滑桩法以及土工格栅分层加筋法做了技术和经济比较,说明了该法的优越性。

降雨条件下多裂隙膨胀岩渠坡稳定性分析

对南水北调工程中线某膨胀岩渠坡进行降雨条件下抗滑稳定计算,其中细微裂隙尝试采用平面无厚度单元进行模拟.重点分析了降雨条件下裂隙、降雨强度、降雨历时及初始基质吸力对渠坡渗流场及稳定性的影响.结果表明:表层裂隙能明显增加雨量的入渗,对渠坡稳定不利;随着雨强和降雨历时的增大,渠坡稳定安全系数不断减小;降雨前越为干燥的渠坡其稳定性相对越好.

EPS用于膨胀土渠坡稳定的压缩与蠕变特性试验研究

聚苯乙烯塑料泡沫(EPS)用于膨胀土渠道水下坡面的混凝土衬砌板下,发挥其减载、防水和保温功能,可减小作用于衬砌板上的膨胀压力,同时能保持膨胀土的基质吸力,从而对维护渠坡稳定起到十分积极的作用。为了更深入地研究EPS在受压时的力学特性,开展了3种密度EPS无侧限的单轴压缩与蠕变试验。结果表明:EPS单轴压缩的应力-应变关系呈明显的非线性特征,据此提出了能完整描述其受压过程的本构模型;3种EPS即使在较小压缩应力的长期作用下,也会发生明显的蠕变。进一步指出了在寒区膨胀土渠坡衬砌结构应用的EPS选择中,应综合考虑EPS密度对其减载、防水和保温特性的不同影响;同时也应考虑EPS的压缩蠕变效应对于衬砌结构的影响。

膨胀土渠坡破坏机理及处理措施研究

膨胀土渠坡失稳破坏频率大,是渠道运行的最大安全隐患。通过对膨胀土渠坡破坏机理深入分析认为,土体膨胀性及结构面发育程度是控制渠坡稳定的内因,雨水、地表水、渠水入渗是引起渠坡失稳的主要外因。结合国内外大量工程实例分析,特别是南水北调中线南阳段膨胀土试验成果,指出了针对膨胀土渠坡不同的破坏机理与地质环境条件,所采取的坡面防护、工程抗滑、坡顶防渗等综合措施,以及加强观测与反馈分析,深入进行工程研究的建议。

跨渠建筑物桩基与渠坡非协调变形的处理措施研究

南水北调中线工程沿线布置的交通桥和生产桥,其基础结构设置于两侧渠坡上,施工、运行期间的荷载(特别是水平荷载)作用于渠坡上的桩基础,在桩周一定的范围内将产生桩基与渠坡非协调变形,使基础与渠坡结构层的结合部产生裂缝,影响渠道的安全运行。本文通过理论分析、物理模型试验,研究了几种工程措施,以适应减少桩基与渠坡之间的非协调变形。结果表明:素混凝土措施对桩头变形有较大的抑制作用,同一水平荷载作用下桩头的水平位移明显减少;该措施还可以显著地降低桩身弯矩,减少配筋使用量。橡胶土措施及高塑性粘土措施适应非协调变形的能力相对较强,但是,在采用高塑性粘土措施时,需要校核桩体的抗弯能力。

土工格栅加固膨胀岩渠坡的施工技术

介绍了土工格栅+开挖料回填加固膨胀岩渠坡的原理、施工技术。现场施工证实了土工格栅+开挖料回填处理加固膨胀岩渠坡在施工工艺上的可行性。由于处理措施充分利用了开挖出来的膨胀岩,减少了对环境的破坏,避免了资源的浪费,为膨胀岩开挖料的再利用提供了一条有效途径。

浅谈渠坡衬砌机在城镇河道整治施工中的应用

针对城镇河道护坡面板施工,对传统的滑模施工方案和新型的衬砌机施工方案进行了比选,详细介绍了衬砌机系统及施工工艺,结合工程实际应用取得的经验,可提高混凝土施工质量、节约施工成本,值得在市政工程中推广应用。

特殊岩土渠坡排水方案计算分析及实施

在膨胀岩渠坡采用换填黏性土方案处理的基础上,对其排水方案进行了计算分析,得出不同边界条件下的相关渗流分析结果。依据对成果的分析,提出了预测地下水水位或施工期地下水水位低于渠底的渠段、预测地下水水位或施工期地下水水位高于渠底3 m以内和高于渠底3 m以上渠段渠坡排水的处理措施。所采取的排水系统相对独立,根据地下水水位及膨胀岩渠段所处位置的不同,采取了不同形式的排水布置,并对坡顶截流沟进行防渗处理。

降雨入渗对膨胀土渠坡稳定性的影响研究

膨胀土是一种遇水膨胀,失水收缩的特殊岩土,水对其力学特性影响显著。以南水北调工程中线河南境内某膨胀岩渠坡为例,考虑渗流场与应力场的双向耦合作用,采用有限元强度折减法,研究降雨入渗对膨胀土渠坡的抗滑稳定性影响。计算表明,随着降雨强度和降雨历时的增加,渠坡抗滑稳定安全系数所有减小。考虑降雨入渗对膨胀土抗剪强度的影响后,渠坡安全系数显著下降。

桩基与渠坡间的非协调变形特性数值模拟研究

南水北调中线总干渠交叉建筑物桩基与渠坡间的非协调变形问题是渠道大面积施工前必须解决的技术难题,为了设计有效、合理的结合部防渗结构,建立ABAQUS数值计算模型,对桩体与渠坡土体的非协调变形特性进行了数值模拟研究,并对某一工程实例的非协调变形作了分析计算。研究结果表明:所建立的计算模型可以较好地模拟桩体和渠坡土体的非协调变形的发展过程;随着水平荷载的增大,裂隙深度逐渐加深,极限状态时裂隙开展深度可达到地表以下1/2桩长处。在竖向荷载作用下,当荷载较小时,桩土间未产生滑移变形,随着荷载的进一步增大桩体的沉降量逐渐增大由线性段向非线性段转化,而桩侧相邻土体的沉降量基本上呈线性增加。在水平荷载作用下,与竖向荷载作用情况不同的是荷载较小时桩土间也会产生分离变形,随着荷载进一步增大,桩体的水平位移非线性逐渐增大,而桩侧相邻土体的水平位移(回弹位移)基本上呈线性增加。根据实例分析,实际荷载作用下所产生的非协调变形相对较小,初步设计所采用的沥青填缝措施基本上能够适应非协调变形,防止渠水、雨水入渗。

“动态设计”是提高膨胀土(岩)段明渠渠坡处理措施设计质量的关键

中线总干渠膨胀土(岩)段渠坡处理措施设计研究是正在建设中的南水北调工程的重大关键技术之一。中线总干渠初步设计阶段膨胀土(岩)段渠坡处理方案充分借鉴国内外已有工程经验和新乡潞王坟膨胀岩、南阳靳岗膨胀土两试验段的试验成果,因国内外类似已有工程经验不多,且新乡和南阳两试验段地下水位相对较低、并且无强膨胀土(岩)渠坡,对于地下水位或上层滞水高于渠底以及强膨胀土(岩)渠段渠坡情况,初步设计阶段膨胀土(岩)段渠坡处理设计方案是否可保证渠坡的稳定是关注的问题。2010年汛期,正在施工中的安阳膨胀岩渠段出现了换填土体的失稳现象等表明,确保中线总干渠膨胀土(岩)段渠坡处理设计质量的关键是在施工过程中实行"动态设计","动态设计"可有效保证因地制宜实施适合于膨胀土(岩)段开挖渠坡的处理方案。