基于Fredlund&Xing模型的渗流分析在川东红层梯田滑坡中的应用

四川省巴中市通江县新场镇七家沟村二社水头上滑坡为川东典型红层梯田滑坡,区内类似斜坡覆盖范围广泛,但针对该地区此类滑坡的渗流分析研究较少。在对滑坡区进行大量野外调查、勘查、资料收集的基础上,综合运用卫星遥感、无人机航拍、机载LiDAR、室内试验等技术手段,基于Fredlund&Xing土水特征曲线数学模型,采用Geo-Studio中SEEP/W模块进行渗流分析,将不同时间阶段分析结果与SLOPE/W模块耦合,继而得到稳定系数与降雨、时间之间的动态变化关系,揭示了滑坡的变形过程和形成机理。研究显示:(1)连续降雨促使坡体地下水位升高,稳定性降低,最终导致水头上滑坡整体失稳破坏;(2)滑坡变形过程、地下水出露特征与Geo-Studio计算结果基本吻合,说明基于Fredlund&Xing数值模拟在类似地区能提供较为准确的模拟结果;(3)开垦梯田(水田)会降低坡体稳定性。研究结果可为四川山区类似滑坡灾害进行隐患排查和主动防范提供理论支撑,为防灾减灾提供参考依据。

基于Fredlund&Xing参数下不同雨型边坡渗透稳定性分析

为研究Fredlund&Xing模型不同非饱和土参数a、m、n在不同雨型下对边坡渗流特性以及稳定性影响,利用Geo-slope软件中的Seep/W和Slope/W模块进行流固耦合计算,分析了总降雨量为0.1m下不同参数在平均型,前锋型,中锋型以及后锋型降雨下对坡顶和坡脚监测点的孔压以及边坡稳定性的变化规律,得出了安全系数的变化曲线,计算结果表明:不同参数下,坡顶处孔压先增大,后逐渐降低,坡脚处孔压先增大,后保持不变;安全系数总体上呈现持续下降的趋势;参数a与进气值相关,a值越小孔压变化越剧烈;参数m与剩余含水量有关,但不同m值之间孔压相差不大;参数n与土-水特征曲线的斜率有关,n越大,孔压变化速率越大,安全系数降幅越大;不同降雨雨型影响了坡顶和坡脚孔压达到最大值的时刻,对安全系数影响较小.研究成果为不同非饱和参数土体在不同降雨雨型下边坡稳定性分析和治理提供了参考.

高庙子膨润土的土水特征曲线与渗透系数

在土水特征测定试验的基础上,分析了历史上提出的各种模拟土水特征曲线的方程与试验结果的拟合程度。在非饱和渗透系数试验结果的基础上,分析了由分维理论得到的非饱和渗透系数模拟方程与试验结果的拟合程度。得出以下结论:Fredlund and Xing土水特征曲线方程对于试验结果有较好的模拟效果;Brooks和Corey土水特征曲线方程与试验结果的曲线形状更为接近,但在模拟接近309MPa的吸力段的土水曲线时与试验结果有偏差。分维理论的修正公式能更好模拟非饱和渗透系数。

降雨条件下体积含水率对堆积体边坡渗流特性的影响研究

锦屏水电站对外交通专用公路K48＋722～800段滑坡受降雨影响明显，其深层稳定性关系到工程安全。本文依据实验数据，采用Fredlund-Xing方法拟合出滑坡体材料的土水特征曲线，以体积含水率反应土体初始湿润状态，研究了降雨条件下边坡压力水头的演化规律，体积含水率对压力水头以及边坡稳定性的影响。结果表明，降雨初期，坡体表面以及滑面处压力水头先增大，并向坡体内部逐渐扩展。雨停一段时间后，坡体表面以及前缘区压力水头逐渐消散，滑面后缘局部地区压力水头会有所升高，压力水头随着体积含水率的增大而增大。体积含水率较小时，在一定的时间内，边坡的稳定性系数先保持稳定，后缓慢降低；当体积含水率较大时，雨停一定时间后边坡的稳定性系数会出现上升的趋势。

非饱和膨胀土的土-水特性试验研究

以南宁高速铁路弱膨胀土填筑路堤在干湿循环下,土体非饱和特性的变化规律为依托,采用压力板仪法和滤纸法测试,对南宁重塑非饱和弱膨胀土室内的土-水特性进行了研究,并与现场监测情况进行对比分析。研究结果表明:土体土-水特性在干湿循环下,存在明显滞回效应;滤纸法试验值与现场监测值更为接近,所得方程对路堤土-水特征稳定性预测效果更佳。

9种土样高吸力下的持水特征

持水特征曲线(SWRC)是非饱和土重要的本构关系。大部分SWRC由轴平移方法获得,其所能控制的吸力范围较小;然而工程实践中相对湿度常低于95%(吸力高于7.1 MPa);因此采用动态露点法测定Wyoming膨润土、宁明膨胀土、荆门黄褐色膨胀土、Denver黏土岩、荆门棕褐色膨胀土、武汉黏土、三门峡粉质黏土、郑州粉土、开封黄河砂相对湿度3%~95%范围的吸脱湿过程SWRC。采用相对湿度95%下吸湿质量含水率w95量化高吸力下持水能力,采用吸脱湿SWRC间滞回区域面积HHA量化高吸力下SWRC滞回效应强弱,采用同一吸力下吸脱湿SWRC含水率之差最大值Δw_(max)量化水力滞回导致的含水率偏差范围。获得了w95,HHA,Δw_(max)与液限、塑性指数、阳离子交换量、比表面积等土性参数间的量化关系,建议了w95作为膨胀潜势判别标准并验证其可行性,改进了Fredlund-Xing(1994)模型以描述高吸力下上述9种土样吸脱湿过程SWRC,以期为高吸力下相关土力学工程实践提供依据和参考。