降雨条件下三级桥基岸坡-BFRP锚杆体系的协同变形机制研究

为探讨降雨条件下三级桥基岸坡-玄武岩纤维增强复合材料(basalt fiber reinforced polymer,简称BFRP)杆体系的水文响应和协同变形机制,以实际工程案例为依托开展室内物理模型试验,测试得到了坡体含水率、土压力、锚杆轴力及应变响应数据。分析了边坡降雨-入渗-变形的阶段性演化规律及过程响应,提出了坡体“分级加固,兼顾整体与局部”原则的强度-渗流-变形综合防控措施。基于多属性响应数据系统,阐明了桥基岸坡-BFRP锚杆体系的协同变形机制。结果表明:降雨条件下桥基岸坡表现出由3级→2级→1级的变形演化趋势,1级边坡底部在积水软化、卸荷回弹和应力集中效应影响下更易发生累积性破坏。边坡张拉裂缝初步形成或扩展时,BFRP锚杆轴力呈受拉突增趋势,即边坡的阶段性变形特征与BFRP锚杆轴力的变化趋势较为吻合,该指标有望为降雨条件下边坡的变形监测提供可靠依据。BFRP锚杆的柔性加固性能可有效遏制降雨诱发的坡体变形,在此基础上应采取坡体排水和绿化护坡等措施对其进行补强加固。

降雨条件下山区高速公路交通事故发生风险短时预测模型

为实现对降雨条件下山区高速公路交通事故发生风险的准确判别,以云南省某典型山区高速公路2019—2020年交通事故、交通运行数据为基础,解析降雨条件下山区高速公路交通事故风险影响因素的相互作用机理,采用贝叶斯随机截距Logistic回归模型构建降雨条件下山区高速公路交通事故发生风险短时预测模型。结果表明,降雨强度与交通流特征参数之间存在交互效应,上游检测器平均交通量、上下游检测器平均运行速度差值和下游检测器运行速度标准差与事故发生风险显著相关;引入降雨强度变量能提高Logistic回归模型在山区高速公路事故分析预测中的拟合优度;基于贝叶斯随机截距Logistic回归模型构建的事故风险预测模型的预测准确率可达84.3%。

不同降雨条件下的径流小区产流产沙特征研究

在锦州市巧鸟径流场布设了荒草、山杏、侧柏和大豆标准径流小区,通过小区试验观测了2021—2022年间的降雨、径流和产沙数据。结果表明,全年降雨主要为小雨和中雨,但大雨和暴雨的降雨量占比较大;在相同降雨量下,荒草小区的径流深和产沙量明显高于其他小区,而经鱼鳞坑整地并种植山杏、侧柏和大豆的小区则显示出更高的入渗率和更低的产流及产沙量,这些措施能够有效拦蓄径流泥沙,可以为锦州市生态建设提供科学参考,并为类似地区的水土保持工作提供借鉴。

降雨条件下路基含水率变化规律分析

为分析不同降雨条件下路基含水率的变化规律,结合工程项目,开展现场监测,进行研究。分析监测结果得出:随深度的增加,路基含水率下降,且自上而下含水率增加存在滞后;路基外侧含水率增加较内侧快,且超高段内侧含水率增加持续时间长;随降雨历时和降雨强度的增加路基含水率增幅均增加,但降雨历时影响较降雨强度更明显。

降雨条件下宾格石笼护坡与浆砌石护坡稳定性比较研究

宾格石笼网结构是一种应用广泛的生态护坡方式。对此,以山西省沁源县紫红河干流防护工程为背景,建立有限元模型,分别模拟宾格石笼护坡、浆砌石护坡在降雨工况下的渗流场、位移场、应力场随降雨产生的变化规律。研究表明宾格石笼护坡能够承受较大的外力,制约坡体变形,在限制坡体屈服破坏方面具有更好的效果。结合经济与施工难易程度,建议防护工程采用宾格石笼护坡形式。

降雨条件下高边坡安全评价与变形预警机制研究

采用数值分析法开展降雨作用下高边坡稳定性分析,结合该区域的降雨强度预测模型,揭示了降雨强度对坡稳定性的影响规律。同时开展降雨条件下高边坡变形数值分析,结合强度折减方式获得了现场监测点位移变化趋势,以《公路滑坡防治设计规范:JTG/T3334—2018》中边坡稳定状态判别为依据提出了高边坡变形预警机制,并提出了降雨边坡短期变形预警指标。研究结果建议降雨边坡短期变形预警指标取值为:黄色预警位移阈值1~2mm/h、橙色预警位移阈值3~4mm/h、红色预警位移阈值5~10mm/h。

降雨条件下土工布对边坡侵蚀影响分析

自然因素和人类活动对库岸边坡稳定性有不利影响,严重时导致库岸边坡滑坡灾害。为此,本文依托水库边坡工程,设计了降雨条件下库岸边坡试验模型。通过对比裸坡、土工膜和土工布方案下降雨收集率、泥沙量以及泥沙含量结果,确定了合理的护坡方案。系统对比了不同土工布间隔和宽度下的试验结果,优化了本工程土工布参数。研究表明,土工布护坡方案比土工膜护坡方案在泥沙量和泥沙含量的改善效果更好;土工布宽度越大、间隔越小时,降雨对边坡的侵蚀作用被削弱的最为明显,土工布宽度5cm、间隔0.2m的护坡方案最佳。本文研究方法和内容可为类似工程提供指导。

强降雨条件下软土地区基坑安全性分析

在强降雨条件下,软土地区基坑的安全性面临一系列挑战。降雨会导致土壤饱和和孔隙水压力增加,进而引发基坑边坡失稳、土体塌陷、支护结构破坏等灾变。以某基坑为例,借助有限元模拟软件,分析强降雨对软土地区基坑安全的影响。研究结果表明:降雨前后直桩和斜桩的桩体水平位移基本没有发生变化,深度增加能降低雨水对基坑支护体系的影响。在实际软土地区施工中,碰到雨季应优先采用斜直交替支护的方式进行支护。对于局部深挖地区的变形在降雨前后应格外关注,并采取相应急救和布防措施。

降雨条件下路桥过渡段不均匀变形研究

针对降雨条件下公路桥梁过渡段路基的不均匀变形沉降问题,文章基于Midas有限元软件,研究了路桥过渡段沿线路方向在自重及4种降雨条件下的变形情况,比较分析了过渡段及路基段的不均匀性。研究结果表明:(1)路基某点的变形量由该点自身变形和其下方路基的变形累积两部分组成;(2)模型在自重及4种降雨条件下,沿线路方向的变形在不断变大,且过渡段路基的变形量要远大于路基段地基的变形量,过渡段不均匀系数约为路基段不均匀系数的3倍,说明过渡段的变形更不均匀;(3)降雨条件下的路基变形不但与降雨量有关,与降雨情况也有关,最大入渗深度为最小入渗深度的3.5倍。

降雨条件下土石混合堆积体水土流失研究

土石混合堆积体地区受降雨影响,水土流失问题日益突出。文中研究了土壤侵蚀加剧、坡面产流增大、生态环境恶化和土地资源损失等方面,探讨了降雨条件下土石混合堆积体水土流失的特性。为研究土石混合堆积体水土流失特性,通过人工模拟降雨,对不同土石混合堆积体侵蚀过程中的产流、产沙进行研究。研究发现水土流失加速了土壤侵蚀和流失过程,导致表层土壤肥力丧失,同时产生大量坡面产流,加剧了土壤的流失速度,对土地资源造成持续的损耗。

降雨条件下地基承载力检测技术研究

为综合检测降雨条件下的地基承载力,文章总结归纳了目前发展应用的地基检测技术,并结合降雨环境因素对24 h降水量为25.6 mm的某工程地基承载力进行检测,为较好地检测地基承载力,文章采用静力触探法这一原位试验法,对同一地基土层利用三组检测数据做加权平均分析,分析了降雨前后地基承载力的区别,并通过现场检测数据分析降雨后该项目工程的地基承载力变化情况。检测结果表明,静力触探试验法可良好应用于降雨条件下的地基承载力检测;降雨条件使地基承载力产生不同程度的损伤,黏性土损伤最大达到3.58%,杂填土损伤为1.72%。

野外模拟降雨条件下坡面降雨入渗、产流试验研究

利用野外模拟降雨试验,研究了植被类型、降雨强度、地表结皮、覆盖杂草等对荒草地和裸地降雨入渗、产流的影响。结果表明:裸地因降雨易产生地表结皮,产流时间主要取决于降雨强度,两者的关系可用幂函数描述,达显著水平;荒草地由于植被覆盖度较高,产流时间主要取决于土壤初始含水量,两者的关系可用线性公式描述,达极显著水平;与裸地相比,荒草地能延缓产流,并有效拦蓄径流;裸地形成地表结皮后,产流提前,平均入渗率降低,但坡面覆盖杂草(尤其是坡中下部覆盖杂草)能有效拦蓄径流、延缓产流、增加入渗,并促进土壤水分向深层的运移。

人工降雨条件下土壤结皮的形成以及与土壤溅蚀的关系

通过人工模拟降雨溅蚀实验,测定土壤溅蚀速率,同时采样制作土壤切片,观察分析结皮的发育特征以及与土壤溅蚀的关系。结果表明,降雨过程中有两种类型结皮形成,即沉积结皮和结构结皮。土壤结皮随着土壤表面大团聚体或者大颗粒的分散而形成,并且伴随着下层大孔隙的出现。土表结皮的完善过程。

不同降雨条件下垄作坡面地表微地形及土壤侵蚀变化特征

为了弄清垄作坡面地表微地形的变化及土壤侵蚀特征,以期有效防控紫色土区坡耕地水土流失,通过室内人工模拟降雨试验,分析递增和递减降雨系列下,紫色土区横坡垄作坡面地表微地形的空间变化特征,探讨其对地表产流和侵蚀产沙的影响。结果表明：1）在不同降雨条件下,地表高程变化均以减小为主,变化量主要集中在-2~0cm之间。2）递增降雨条件下,地表糙度在前2场降雨中无明显变化,到第3场降雨后明显增大;递减降雨条件下则先增大后减小。3）不同降雨条件侵蚀产沙量差异不大,递增降雨条件下产沙量比递减条件下大3.9%;但产流量比递减条件下小14.8%。4）递增降雨较递减降雨产流、产沙时间更晚。5）横坡垄作在小降雨强度时可有效地减少土壤侵蚀,但当降雨强度增大到1.5 mm/min时,则易发生断垄现象,反而会增大土壤侵蚀。

模拟降雨条件下施肥方法对坡面磷素流失的影响

采用模拟降雨的方法研究了 3种施肥方法对P素流失形态与流失过程的影响 .结果表明 ,P肥在土壤中的混匀程度越高 ,则越容易导致生物有效P(BAP)的流失 .混施条件下 ,径流中水溶态P(DP)与BAP含量、DP/BAP与BAP/TP(总P)比值均较高 ;其次为穴施 ;条施条件下DP、BAP含量最低 ,DP/BAP与BAP/TP比值也相对较低 ,与对照间的差异不明显 .施肥方法对径流中TP含量影响较小 .从减少P素肥料流失的角度来讲 ,3种施肥方法作用大小顺序为 :条施 >穴施 >混施 .

降雨条件下膨胀土基坑边坡稳定性分析

应用非饱和土一维降雨入渗模型模拟膨胀土基坑边坡在降雨入渗条件下的水分运移规律。通过试验研究了合肥膨胀土抗剪强度随含水量变化的关系。在此基础上,研究了考虑降雨入渗影响的膨胀土基坑边坡稳定性问题。研究表明,随降雨历时的增加边坡的安全系数逐渐变小,边坡最危险滑动面有向浅层发展的趋势。对于膨胀土边坡的浅层滑动面,采用折线滑动面比圆弧滑动面更接近于实际情况。

电解质脉冲法测量降雨条件下坡地水流速度的实验研究

在降雨强度为50mm/h的条件下,在降雨10min后,在坡面初步形成细沟时,用电解质脉冲法对4种坡度的水流速度进行了测量。测量结果表明无论土壤表面是细漫流或细沟流,用这种方法均可进行测量。从理论上和拟合结果来看,这种方法测量水流速度是可行的。若进一步研究,有可能用于解释细沟侵蚀的机理。

降雨条件下土体边坡稳定性分析

通过GeoStudio软件中SEEP/W模块和SLOPE/W模块分别对非饱和土采用有限元法和极限平衡法进行降雨条件下的二维渗流和边坡稳定性计算。结合算例,分析了不同降雨强度、不同降雨持时对边坡稳定性的影响,以及降雨后不同持时的边坡安全系数的变化,并且在特大暴雨条件和产生存水边界条件下边坡安全系数的变化情况。结果表明:降雨强度和降雨持续时间对边坡稳定性有很大影响,雨后边坡安全系数变化过程随时间的增长而下降并趋于稳定;特大暴雨及存水边界条件下安全系数则呈现先减小后骤增再骤降再缓升,最后趋于稳定的过程。

强降雨条件下非饱和粉土雨水渗透规律研究

由雨水渗透规律计算得到的雨水渗透体积是判断非饱和土粉土强度受降雨扰动的主要参数。提供一种强降雨条件下非饱和粉土雨水渗透规律的计算方法,可以根据降雨条件与土体性质预测非饱和粉土在降雨渗透过程中雨水渗透率随时间的变化规律。该方法通过扩展已有非饱和土渗透模型建立降雨渗透计算模型。在经典Green-Ampt模型基础上,根据土体含水量的不同和在降雨过程中出现顺序,依次将土体进行分层。采用毛细渗透公式与达西定律对降雨渗透过程分阶段进行计算,得到降雨渗透过程中雨水渗透率随时间的变化规律。与实验实测数据的对比表明,理论计算值与实验实测数据基本吻合,能较好的预测雨水渗透率变化规律。

强降雨条件下类土质边坡的三维数值分析与治理

针对类土质边坡易发生边坡失稳地质灾害问题,结合某边坡的地质参数,建立了三维数值模型,分析边坡内部的渗流情况和位移变化情况,得出以下结论:随着降雨的开始并逐渐增大,边坡饱和区向上拓展,延伸6~8m的高度,降雨强度降低时,饱和区域又开始退回萎缩,直至恢复到雨前状态;降雨开始后各点的孔隙水压力逐渐增加,其中坡顶处的孔隙水压力增加最大;降雨开始后,边坡地表坡脚处的水平位移坡急剧增大,呈指数型增长,在降雨24h时达到7mm的峰值,坡腰位移较小,坡顶处比较稳定,边坡的深层位移普遍较表面要小;类土质边坡除做好加固措施之外,尤其要注意加强植草防护、排水措施和日常监测工作。