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不均匀地基条件下淤泥质河道整治开挖岸坡稳定性分析

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水利科技与经济 2024年第1期30卷 41-47页

作者：王启凡钟琦皓刘菲菲蒋晓艳华设设计集团股份有限公司常州分公司江苏常州213000 江苏省水利工程科技咨询股份有限公司南京210000 淮安市水利勘测设计研究院有限公司江苏淮安223001

目前,常规的河道岸坡稳定性分析方法主要通过实体考察的方式提取岸坡参数,通过构建岸坡几何模型,实现稳定性分析,由于未考虑到岩土力学参数对于稳定性的影响,导致分析性能不佳。对此,提出不均匀地基条件下淤泥质河道整治开挖岸坡稳定性... 详细信息

目前,常规的河道岸坡稳定性分析方法主要通过实体考察的方式提取岸坡参数,通过构建岸坡几何模型,实现稳定性分析,由于未考虑到岩土力学参数对于稳定性的影响,导致分析性能不佳。对此,提出不均匀地基条件下淤泥质河道整治开挖岸坡稳定性分析方法。通过建立岸坡几何模型,探究岩土力学参数、水文条件以及边坡几何参数对于岸坡稳定性的影响。通过对岸坡内部土体的渗透机理进行分析,对稳定性计算参数进行选取,最后对岸坡稳定结构系数以及位移量进行计算,实现岸坡稳定性分析。在试验中,对提出的方法进行稳定性分析性能检验。结果表明,采用提出的方法对河道岸坡几何模型进行分析时,位移计算误差值较低,具备较为理想的分析性能。

关键词：河道整治岸坡稳定性力学参数位移误差

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基于水流牵引力的河道岸坡稳定性分析

水运工程 2024年第7期 226-231+238页

作者：郭建军刘凯武臻维曹衡张伟重庆交通大学河海学院重庆交通大学国家内河航道整治工程技术研究中心

基于极限平衡理论，结合水平条分法，将Bishop法的竖直条间力关系转换到水平土条上，推导出水流牵引力作用下均质岸坡稳定安全系数的理论计算公式，将其结果与ABAQUS有限元软件的强度折减法模拟的计算结果进行对比分析。结合工程实际，... 详细信息

基于极限平衡理论，结合水平条分法，将Bishop法的竖直条间力关系转换到水平土条上，推导出水流牵引力作用下均质岸坡稳定安全系数的理论计算公式，将其结果与ABAQUS有限元软件的强度折减法模拟的计算结果进行对比分析。结合工程实际，分析水流牵引力对不同坡比河流岸坡的稳定性影响规律。结果表明，理论计算公式与软件模拟的结果基本吻合，误差不超过2.1%。河流中水流牵引力会增大岸坡土体的下滑力矩，降低河流岸坡土体稳定安全系数；当岸坡土体遭受降雨、坡脚土体劣化作用等多因素作用下而处于临界稳定状态时，水流牵引力可能成为滑坡启动的关键因素；在河流岸坡失稳滑动时，水流牵引力将导致滑体向河道方向滑移更远距离，加重滑坡对河流航道安全的危害；坡度越陡，岸坡稳定安全系数受水流牵引力的影响越大。在进行高陡河流岸坡稳定性分析时，水流牵引力是与强降雨、泥石流等因素同样重要且不可忽视的导致岸坡灾变失稳的外部荷载作用。

关键词：水流牵引力岸坡稳定性极限平衡法有限元强度折减法

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深切峡谷桥隧相连的岸坡稳定性研究

铁道建筑技术 2024年

作者：李冰中国铁建昆仑投资集团有限公司

在深切峡谷修建大型桥梁,岸坡的稳定性分析对桥梁设计、施工及后期运营安全都非常重要。以两端与隧道相连的乌长高速金旗特大桥工程为研究背景,对其所处深切峡谷的两岸坡的地形、地貌、地层岩性、水文及地质等进行了分析,确定不良地质... 详细信息

在深切峡谷修建大型桥梁,岸坡的稳定性分析对桥梁设计、施工及后期运营安全都非常重要。以两端与隧道相连的乌长高速金旗特大桥工程为研究背景,对其所处深切峡谷的两岸坡的地形、地貌、地层岩性、水文及地质等进行了分析,确定不良地质为陡崖卸荷带、危岩、崩塌堆积体等;并在此基础上采用二维离散元、强度折减、极限平衡理论等方法,对天然、暴雨、天然+施工荷载、暴雨+施工荷载、暴雨+地震+施工荷载等工况下岸坡稳定性进行数值分析及综合安全评价;对不良地质采取刷方清除、锚固+灌浆封闭、挂网防护、设置拦石墙或挡墙等处治方案,为下一步桥梁深度设计给予支撑;相关经验可为类似深切峡谷岸桥隧相连的坡稳定性研究提供参考。

关键词：深切峡谷桥隧相连堆积体危岩岸坡稳定性

冻融作用对岸坡土体宏微观特性及岸坡稳定性影响研究

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水利学报 2023年第6期54卷 706-716,738页

作者：杨震冀鸿兰李超牟献友李扒拴内蒙古农业大学水利与土木建筑工程学院内蒙古呼和浩特010018 呼和浩特市托县乡村振兴统筹发展中心内蒙古呼和浩特010200

冻融作用是季冻区岸坡失稳破坏的主要原因。以黄河内蒙古什四份子弯道岸坡土体为对象,通过三轴剪切和扫描电镜试验,研究了冻融作用下岸坡土体的宏观和微观特性,并基于强度折减法,对冻融前后岸坡稳定性进行了分析。结果表明:随冻融循环... 详细信息

冻融作用是季冻区岸坡失稳破坏的主要原因。以黄河内蒙古什四份子弯道岸坡土体为对象,通过三轴剪切和扫描电镜试验,研究了冻融作用下岸坡土体的宏观和微观特性,并基于强度折减法,对冻融前后岸坡稳定性进行了分析。结果表明:随冻融循环次数增加,土体弹性模量、黏聚力和抗剪强度均呈减小趋势,其中弹性模量大小与含水率成反比,黏聚力在15次冻融后降幅达43.6%~60.04%,内摩擦角无明显变化规律;冻融后土体颗粒真圆度和孔隙概率熵随冻融次数增加先下降后上升,颗粒分形维度变化趋势与之相反,土体定向性和孔隙率呈增大趋势;黏聚力与土体孔隙率和颗粒真圆度相关,特别是与孔隙率呈高度负相关性,且土体微观参数间有明显的自相关性;冻融后岸坡稳定安全系数降幅达41.8%,说明冻融作用会显著降低岸坡稳定性,冻融后岸坡易发生失稳破坏。

关键词：冻融循环抗剪强度指标微观结构岸坡稳定性黄河内蒙古段

冻融作用下黄河内蒙古什四份子河段岸坡稳定性及岸坡防护模拟研究

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冻融作用下黄河内蒙古什四份子河段岸坡稳定性及岸坡防护模拟研究

作者：梁志昊内蒙古农业大学

学位级别：硕士

冬季含冰冻结、夏季全部融化的岩土被称为季节冻土。中国长江以北各省区都有季节冻土分布,其面积约占中国领土的54%。黄河内蒙古段岸坡土体受气温周期性变化影响,会出现反复的冻结-融化过程,导致土体物理力学性质发生衰减,且凌汛期岸坡... 详细信息

冬季含冰冻结、夏季全部融化的岩土被称为季节冻土。中国长江以北各省区都有季节冻土分布,其面积约占中国领土的54%。黄河内蒙古段岸坡土体受气温周期性变化影响,会出现反复的冻结-融化过程,导致土体物理力学性质发生衰减,且凌汛期岸坡在水流侵蚀和冰凌撞击的作用下,岸坡的破环加剧,增加岸坡崩塌的可能性。因此明确冻融作用对土体特性的的损伤效应和规律,研究冻融作用对岸坡稳定性的影响,探究季冻区岸坡防护措施对维护黄河河道安全具有重要意义。本文基于对黄河岸坡土体在不同冻结温度、冻融循环次数下的冻融试验,探究岸坡土体在不同围压下的力学变化规律。根据土体力学强度参数,利用ABAQUS有限元软件对岸坡土体稳定性进行数值模拟分析,研究冻融侵蚀作用对岸坡稳定性的影响,探究格宾石笼护砌措施对于岸坡稳定性的防护效果。主要研究成果如下:(1)通过土壤墒情监测系统得出的数据,得出黄河什四份子弯岸坡土体冻融深度为160cm。基于岸坡土体的物理特性试验,确定黄河什四份子弯岸坡土体为低液限粉土。(2)冻融循环次数越多,冻结温度越低,对土体应力应变曲线的软化作用越明显,而在高围压下,其应力应变曲线软化作用减弱。冻融循环次数、冻结温度对土体力学参数具有一定的衰减作用,经过10次冻冻融循环后,不同冻结温度下岸坡土体粘聚力、内摩擦角、弹性模量衰减范围分别为9.24%～23.06%、3.33%～6.81%、41.45%～63.91%。(3)岸坡的破坏面为一圆弧滑动面,坡度为30°、45°、60°的岸坡在经过冻融循环后,安全系数分别衰减了4.8%、9.7%、8.3%,岸坡稳定性由于冻融作用的损伤效应而降低。岸坡坡度越大,其稳定性越差。(4)与未加固岸坡对比,斜坡式、墙式格宾石笼加固下岸坡安全系数分别提高了24.1%、26.2%。格宾石笼对岸坡的稳定性具有重要的加固作用。

关键词：黄河内蒙古段冻融循环抗剪强度岸坡稳定性岸坡防护

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库水位变化条件下黄土岸坡稳定性研究

库水位变化条件下黄土岸坡稳定性研究

作者：拓文鑫长安大学

学位级别：硕士

南沟门水库库区位于陕西省延安市,洛河支流葫芦河上游3.2km处,当前水库已经建成使用,但是在运行过程中产生了许多工程地质问题,如库区内黄土岸坡出现多段滑塌现象,对库岸周边的地质环境、部分耕地农田以及水库的淤积和水质造成一定影响... 详细信息

南沟门水库库区位于陕西省延安市,洛河支流葫芦河上游3.2km处,当前水库已经建成使用,但是在运行过程中产生了许多工程地质问题,如库区内黄土岸坡出现多段滑塌现象,对库岸周边的地质环境、部分耕地农田以及水库的淤积和水质造成一定影响。同时,雨季降水和库区水位变化导致库区岸坡一直处于不稳定状态,尤其是黄土岸坡段,岸坡滑塌时有发生。因此,本文在对库区工程地质条件调查分析的基础上,通过现场取样、室内试验和理论分析,对水库运行过程中岸坡的稳定性进行了评价。主要研究内容及成果如下:(1)对库岸黄土的粒度级配、基本物理指标以及毛细水上升高度进行了试验测试。确定了库区黄土的粒度组成,测定出库区黄土毛细水上升最大高度为1.11m。(2)对库岸原状黄土、饱和黄土及干湿循环5次后的黄土分别进行了直剪试验,研究了不同状态下黄土抗剪强度的变化规律,并通过微结构测试(SEM),从微观角度分析了抗剪强度变化的原因。(3)通过室内变水头试验得到了库区不同深度的原状黄土的饱和渗透系数,研究表明渗透系数随着深度的增大而递减,结合岸坡黄土孔隙特征对饱和渗透系数差异的原因进行了分析。(4)基于滤纸法测得了代表性库岸段深度3m、6m原状黄土的土水特征曲线,两条曲线具有明显的双“S”型,是典型的双峰土水特征曲线。采用V-G模型对两条土水特征曲线进行分段拟合,并根据非饱和渗透理论,基于CCG模型间接得到了原状黄土非饱和土渗透系数与体积含水率关系曲线。(5)采用GeoStudio软件对两个典型岸坡进行了渗流分析和稳定性评价,得到了水库水位升降时岸坡稳定系数的变化规律。水库水位处于初始水位844.23m时,P52点岸坡处于不稳定状态,P95点岸坡处于基本稳定状态;水位上升时,P52点岸坡与P95点岸坡稳定系数均下降;在水位下降情况下,岸坡的稳定系数降低更加明显,P52点岸坡处于不稳定状态,P95点岸坡在水位回落至初始水位时处于欠稳定状态。水位的下降明显增加了岸坡局部失稳的可能性。

关键词：黄土抗剪强度土水特征曲线岸坡稳定性南沟门水库

干湿循环后岸坡红砂岩力学特性及岸坡稳定性分析

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干湿循环后岸坡红砂岩力学特性及岸坡稳定性分析

作者：张励云重庆科技学院

学位级别：硕士

三峡水库作为世界上最大的水库,其消落带面积400余平方公里,长期以来,三峡水库消落带岸坡在水位升降作用下的变形变化规律及其稳定问题一直是消落带岸坡灾害防治的重点。水库蓄水后,岸坡水位升降使岩体处于“饱水”“风干”的干湿循环状... 详细信息

三峡水库作为世界上最大的水库,其消落带面积400余平方公里,长期以来,三峡水库消落带岸坡在水位升降作用下的变形变化规律及其稳定问题一直是消落带岸坡灾害防治的重点。水库蓄水后,岸坡水位升降使岩体处于“饱水”“风干”的干湿循环状态,库水的作用使岩石物理力学特性发生劣化,进而威胁岸坡的稳定。因此,研究干湿循环作用后库岸边坡岩体物理力学特性劣化规律,全面分析宏观特性劣化的微细观机理对于加强库岸边坡的稳定性及灾害防治有着重要的理论价值和现实意义。本文拟基于三峡水库消落带水位升降特征,针对库岸边坡消落带岩体受到干湿循环作用后力学特性劣化问题,采用室内宏观力学特性试验、微细观试验、数值模拟等方法,对干湿循环作用后红砂岩的物理特性、宏观力学特性、微细观结构变化特征、破坏特征及库岸边坡在不同工况下的稳定性问题进行了全面系统的研究。主要的研究内容及结论如下:(1)通过红砂岩的室内干湿循环试验,开展了不同干湿循环次数后红砂岩宏观物理试验和常规压缩力学特性试验。试验结果表明:干湿循环作用对红砂岩物理特性、力学特性有明显削弱作用。基本物理试验现象表明,随着干湿循环次数的增加,岩石的物理损伤越来越明显,岩石的干燥质量逐渐减少,而饱水质量和吸水率则不断增大。比较而言,前5次干湿循环过程中,干燥质量、饱水质量、吸水率分别先以1.14%、2.4%、59.18%的减小幅度最为迅速,随着干湿循环次数增加其变化分别以0.1%、0.01%、1.19%的减小幅度趋于平缓。干湿循环后红砂岩常规压缩试验表明,在0～5次干湿循环内,红砂岩的峰值强度、粘聚力、内摩擦角、弹性模量分别以34%、18.24%、26.87%、24.70%的幅度大幅减小,当干湿循环次数增加到20次分别以11%、4.66%、3.11%、5.60%的幅度小幅减小,表现出相对稳定下降趋势。总的看来,干湿循环作用对红砂岩物理特性的劣化与力学特性劣化规律呈现出一致特征。(2)通过干湿循环后红砂岩的循环荷载力学特性试验,研究了红砂岩力学特性变化规律。干湿循环后的红砂岩循环荷载试验结果表明,峰值强度、弹性模量随干湿循环次数的增加而降低,泊松比和滞回环面积逐渐增大,呈二次函数型变化趋势。峰值强度在前5次干湿循环后以30%的幅度减小,随着干湿循环次数的增加以11%的减小幅度趋于平缓发展,在干湿循环初期作用明显,后期逐渐呈平稳发展趋势。当干湿循环次数及加载频率固定时,循环荷载应力幅值对试样弹性模量以43.79%-12.35%幅度减小,应力幅值由8 MPa至24 MPa时弹性模量显著增加;在低应力幅值下弹性模量以43.79%-9.55%范围减小,高应力幅值下以12.35%-12.13%减小。从对比可以清楚地看到,干湿循环后循环荷载强度特性劣化程度比常规压缩强度特性更大,峰值强度和弹性模量更小。(3)对干湿循环后的红砂岩开展了微细观试验研究,从微细观角度分析了红砂岩物理力学特性劣化机理。分析表明,干湿循环作用过程中水的浸入会对岩石微观结构产生显著的损伤效应,而考虑不同程度循环加卸载作用的影响时,岩石的微观损伤累积。当干湿循环次数增加时,水解变形破坏程度增加,红砂岩粘土矿物中由于方解石溶解膨胀特征使其相对含量减少,钾/钠长石水解使其相对含量减少。吸附水膜的粒间物理膨胀、矿物颗粒的层间化学膨胀使试样内部微裂缝、孔隙增多,继而试样吸水率和饱水质量增加。随着孔隙增加,红砂岩内部颗粒级配变差,内摩擦角降低。此外,孔隙流体作用和破裂流作用使红砂岩中的微裂缝扩展连通,试样的峰值强度、弹性模量降低。在粘土矿物聚集部位发生一系列化学反应使粘土胶结弱化,继而粘聚力降低干燥质量减小,由于矿物颗粒的溶解分散使泊松比增加。总之,水会破坏岩石的物理和化学性质,从而降低岩石的强度。(4)基于室内宏细观试验结果,以三峡库区消落带岸坡为研究对象,采用数值模拟方法,利用有限差分软件,得到消落带岸坡在库水升降与荷载作用下的变形与稳定性。考虑干湿循环及荷载影响后,岸坡的沉降、位移及剪应变增量随干湿循环次数的增加而增大,而安全系数减小,最大变形集中于消落带部位。对岸坡不同测点的监测表明消落带部位具有放大效应。

关键词：红砂岩干湿循环力学特性微观分析岸坡稳定性

基于模糊综合评价和数值模拟方法的石浦港岸坡稳定性分析

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水利与建筑工程学报 2022年第4期20卷 169-175页

作者：于超云董贤哲徐鹏雷王舒锐张威内蒙古科技大学土木工程学院内蒙古包头014010 浙江省工程勘察设计院集团有限公司浙江宁波315012 浙江省水文地质工程地质大队浙江宁波315012

由于影响港岸边坡稳定性的因素较多,且许多因素难以量化,因此分析和评价港岸边坡稳定性一直是个难点。为查明石浦港岸坡稳定性,基于现场地质调查情况,选取岸坡坡度、地层岩性、岸线类型、波浪作用、人类工程活动5个评价指标,构建评价指... 详细信息

由于影响港岸边坡稳定性的因素较多,且许多因素难以量化,因此分析和评价港岸边坡稳定性一直是个难点。为查明石浦港岸坡稳定性,基于现场地质调查情况,选取岸坡坡度、地层岩性、岸线类型、波浪作用、人类工程活动5个评价指标,构建评价指标体系,分别采用模糊综合评价法和数值计算法对石浦港岸坡进行稳定性分析。结果表明,石浦港岸坡19个研究区块,其中有7个稳定性相对较差,主要分布于港区水下岸坡坡度较大,软土厚度较厚岸段,评价结果与实际情况较为吻合;石浦港岸坡部分岸段的数值计算结果与模糊综合评价结果一致,表明模糊综合评判方法的可行性和合理性。该研究对于港口边坡稳定性评价、灾害预测预报及后续工程治理具有一定的参考价值。

关键词：岸坡稳定性隶属度模糊综合评价数值模拟

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织毕铁路架盖河大桥桥位岸坡稳定性评价

铁道工程学报 2014年第6期31卷 46-49,113页

作者：江廷柱张广泽蒋良文中铁二院工程集团有限责任公司成都610031

研究目的:近年来,随着大量山区铁路的修建,高山峡谷区的岸坡稳定性评价对线路方案的确定具有越来越重要的作用,本文意在通过分析织毕铁路架盖河大桥的区域工程地质条件、桥位的岸坡稳定性及岸坡稳定角,以确定合理、经济的桥梁跨度,为桥... 详细信息

研究目的:近年来,随着大量山区铁路的修建,高山峡谷区的岸坡稳定性评价对线路方案的确定具有越来越重要的作用,本文意在通过分析织毕铁路架盖河大桥的区域工程地质条件、桥位的岸坡稳定性及岸坡稳定角,以确定合理、经济的桥梁跨度,为桥梁跨度设计提供依据。研究结论:通过对架盖河桥位工程地质条件综合分析,得出以下结论:(1)从第四道卸荷裂隙至河岸边区域为不稳定区,该区域不能放置桥墩;(2)架盖河北岸岸坡稳定,南岸有卸荷裂隙分布,岸坡稳定坡角为65°;(3)桥梁主跨度采用192 m跨度,对卸荷裂隙进行注浆封闭处理;(4)峡谷区线路选线应选择在地形开阔、山体稳定、岩体完整的地方通过,峡谷岸坡应进行稳定性评价分析,确定岸坡角,墩台基础应置于稳定岸坡线以下一定深度内;(5)本文可作为高山峡谷区桥位选址、岸坡稳定性评价的参考。

关键词：织毕铁路架盖河大桥卸荷裂隙岸坡稳定性