边坡工程

2024, 44(5):17-24,38. DOI: 10.14048/j.issn.1671-2579.2024.05.002

[摘要](43) [HTML](5) [PDF 1.56 M](249)

摘要:
为深入研究高寒区上覆岩石层膨胀土条件下高速公路路堑边坡失稳的治理方法，依托张（北）—尚（义）高速公路失稳边坡工程，提出了不良地质下的边坡失稳综合治理方法，即通过刚性防护系统、排水系统、保温系统、柔性防护系统和隔水系统组成 “五位一体 ”的边坡防护结构。其中，刚性防护系统为抗滑桩，在一级边坡 1/3高度处设置，其参数基于失稳区域的岩石层削坡减载后剩余土体所需的抗滑力进行计算；排水系统由岩石层与膨胀土层的内置仰式排水管、失稳区域土体开挖后膨胀土层外设置的碎石排水层、碎石层内的排水横管、各个平台的排水沟、截水沟和边沟等结构组成；保温系统由碎石层外设置的回填土层和耕植黏土层组成；柔性防护系统为土工格栅加筋体，兼具保温作用；隔水系统由回填土层平台耕植黏土层下的两布一膜隔水层、碎石层和抗滑桩接触区域的两布一膜隔水层组成。现场治理结果表明：该方法能够有效防止边坡再次发生失稳破坏。

2 坡顶超载下倾斜桩和直桩加固边坡效果的数值模拟分析

陈娥梅，李红顺，颜棕松，闵建刚，张磊，杨旭峰，王创业

2023, 43(6):15-20. DOI: 10.14048/j.issn.1671-2579.2023.06.003

[摘要](628) [HTML](0) [PDF 1.73 M](1098)

摘要:
为研究坡顶超载作用下倾斜桩加固边坡的效果，该文采用 Flac3D建立数值分析模型，考虑桩土相互作用，并基于强度折减法探讨桩体倾斜度及位置对边坡稳定性的影响，对比分析坡顶超载作用下倾斜桩和直桩的水平位移和弯矩变化规律差异。研究结果表明：随着“负斜 ”抗滑桩倾斜度增大，边坡安全系数随之增大、而水平位移和弯矩随之减小；“负斜 ”抗滑桩的水平位移、桩身弯矩随桩体深度的变化规律与直桩一致。水平位移随深度增加而减小，随坡顶超载增加而增加，桩顶增长率最大。桩身弯矩沿桩长先增大后减小，弯矩最大值出现在 0.58L（L为桩长）附近；实际工程中，可将抗滑桩设置成 “负斜 ” ，增强抗弯能力，桩体设置在边坡中上部的效果更佳。

3 框架梁锚固边坡支护结构研究进展综述

张军辉，周勤伟，黎峰，张石平

2023, 43(3):17-23. DOI: 10.14048/j.issn.1671-2579.2023.03.002

[摘要](207) [HTML](0) [PDF 5.93 M](836)

摘要:
该文综述了国内外边坡支护加固工程中框架梁锚固结构的研究现状，主要对结构设计、模型试验、现场施工 3个方面的成果进行简要总结和分析。通过归纳分析发现：当前框架梁锚固结构设计有一定局限性，需要形成普适性的设计理论和方法；框架梁锚固边坡支护结构的模型试验受限于试验设备和条件，尚无法大规模开展；框架梁锚固结构施工质量控制要点和标准还不够明确，缺乏完善的框架梁施工工艺，需要从人、物、环、管等角度对施工安全风险开展系统研究；框架梁锚固结构与装配式结构的结合应用值得进一步研究。

4 抗滑桩桩位对边坡稳定性影响机理的宏细观分析

刘平，王美静，张少强，张永生，王登华，李栋栋

2023, 43(3):37-41. DOI: 10.14048/j.issn.1671-2579.2023.03.005

[摘要](123) [HTML](0) [PDF 6.79 M](432)

摘要:
为了研究抗滑桩桩位对边坡稳定性的影响机理，合理优化抗滑桩支护参数，以西南某高速公路路堑边坡为工程背景，结合有限差分理论和离散元理论，建立边坡三维连续 ?离散耦合数值模型，从宏细观多角度分析抗滑桩桩位对路堑边坡稳定性的影响机理。研究结果表明：滑面上下颗粒力链表现为上疏下密，颗粒旋转状态有明显的分层现象，离散域颗粒的接触力链和旋转状态可以从细观层次上表征坡体的稳定状态；抗滑桩桩位影响滑面位置和形态，桩位由下向上移动过程中，边坡最大位移量先减后增；且抗滑桩弯矩曲线呈近似抛物线形，最大值位于抗滑桩嵌岩段顶端，剪力最大值发生在桩的嵌岩端以下。

5 基于全尺寸斜面模型试验的降雨边坡破坏机理研究

张永闯

2023, 43(2):43-50. DOI: 10.14048/j.issn.1671‐2579.2023.02.008

[摘要](83) [HTML](0) [PDF 16.46 M](334)

摘要:
通过对泥石流发生的源头区域勘察发现：边坡花岗岩裸露在外，而坡顶部砂土状的风化残积土分布较薄。该文针对边坡基底与上部风化土层的渗透性存在明显差异的现象，实施了全尺寸边坡模型试验并分别在地表裸露和铺设无纺布过滤棉的条件下进行了降雨渗透模拟，以再现这类特征并探究泥石流发生机理。研究结果表明：① 诱发泥石流是由于砂土层与非透水土层之间存在着高渗透性的粗粒层，粗粒层促使地下水的渗透和层间地下水的流动从而引起孔隙水压迅速增大，并发生流土现象；② 研究证实了无纺布过滤棉在降雨期间的渗透抑制效果。

6 水力环境变化条件下夹软岩顺层边坡稳定性分析

潘荣建，钟启锋，刘先林，吕玺琳

2023, 43(5):9-13. DOI: 10.14048/j.issn.1671-2579.2023.05.002

[摘要](478) [HTML](0) [PDF 1.98 M](776)

摘要:
为研究含水率变化及降雨入渗对含软岩夹层顺层边坡稳定性的影响，以广西某高速公路边坡为例，考虑夹层软岩强度参数随含水率的变化特性，分析顺层边坡含水率变化及降雨入渗条件对边坡安全系数的影响规律。结果表明：夹层软岩强度参数与含水率呈近似负指数关系，且存在一个临界含水率，当夹层软岩含水率超过该临界值时，最危险滑动面将由坡脚圆转变为沿软弱夹层滑动。降雨入渗条件下，降雨初期导致的下滑力增大对边坡安全系数影响不明显，随着降雨的持续，边坡浅表层受降雨入渗作用较大的区域更易失稳。

7 路堑高边坡桩板墙加固方案设计优化研究

严琼，曹振生，王猛，吴顺川，韩龙强

2022, 42(6):12-17. DOI: 10.14048/j.issn.1671-2579.2022.06.002

[摘要](166) [HTML](0) [PDF 1.19 M](511)

摘要:
高速公路深挖路堑形成的高陡边坡加固支护方案的合理性,尤其是采用大型桩板墙结构加固支护,一直是公路路基工程界科研及技术人员普遍关注的问题。该文以云南红河州建水(个旧)至元阳高速公路项目 K50+758.5~K50+ 850段右侧深挖路堑边坡为研究对象,利用 FLAC^3D 有限差分软件,基于强度折减理论,结合边坡施工的正常、地震和暴雨工况,通过对比设计方案优化前后的边坡安全系数、坡体最大位移、锚杆(索)轴向应力和剪应变增量云图等边坡稳定性指标,优选了路堑高边坡加固设计及分析模型。计算结果表明:该边坡可取消桩板墙的加固支护结构,且方案满足合理性和效益性的双重指标。最后,结合坡体与加固结构的稳定性监测数据,验证了优化方案契合低碳理念并取得了显著的经济效益。

8 改进搜索者算法在边坡稳定分析中的应用

周亮，李刚

2022, 42(5):12-18. DOI: 10.14048/j.issn.1671-2579.2022.05.003

[摘要](117) [HTML](0) [PDF 1.38 M](413)

摘要:
针对边坡稳定分析中安全系数计算复杂和滑裂面优化变量之间相互关联等问题,采用改进搜索者寻优算法 (ISOA)搜索边坡临界滑裂面,ISOA 引入混沌策略,提高了局部搜索能力。用7个基准函数进行测试,结果表明:ISOA 相比原始搜索者寻优算法(SOA),准确性、稳定性与效率都有很大提高。进一步将ISOA 算法与有限元应力代数和法结合分析边坡稳定性,对两道 ACADS考题算例进行分析,结果表明:基于ISOA 的应力代数和法与传统极限平衡法的安全系数误差较小,滑裂面位置基本一致;ISOA 能更高效、准确搜索到临界滑裂面,适合应用于土层非均匀的复杂土坡中。

9 不同干湿作用下山区公路边坡土体性质劣化研究

吴国鹏，于翔鹏，崔凯，高虹

2022, 42(5):24-29. DOI: 10.14048/j.issn.1671-2579.2022.05.005

[摘要](103) [HTML](0) [PDF 1.53 M](396)

摘要:
白龙江中游山区公路边坡土体物理力学性质在夏季集中式降雨与高地表温度形成的强烈干湿环境作用下极易发生劣化,致使公路边坡土体发生变形失稳等现象。为研究该类干湿作用下公路边坡土体劣化过程,选取化马滑坡土体为研究对象,对经历多次强烈干湿和日常干湿作用后土体的颗粒级配、密度、液塑限、抗剪强度、单轴抗压强度等指标进行测试。结果表明:以上指标在经历多次不同干湿循环后,均发生明显变化,且强烈干湿循环后试样各项指标变化速率均大于日常干湿循环;多次干湿作用下,土体内部砂粒含量降低,黏粒含量增多,孔隙增大致使试样颗粒均匀性增加,疏松度增大,磨圆度变差。

10 基于不安定指数法的运营公路边坡风险评价模型研究

田卿燕，张青青，殷全春，杨军

2022, 42(5):30-37. DOI: 10.14048/j.issn.1671-2579.2022.05.006

[摘要](115) [HTML](0) [PDF 1.10 M](398)

摘要:
该文基于大量运营公路边坡检测案例提出可用于公路边坡破坏潜势风险评估的理论计算模型及评定标准,探讨影响公路边坡技术状况的各主要因素及影响程度,并以实际工程为例进行边坡风险程度预测分析。分析结果表明:基于大量边坡案例的不安定指数方法能够较好地揭示影响运营公路边坡风险的各主要因素,公路边坡破坏的关键因素主要是边坡本体技术状况,边坡防护结构技术状况和坡面地形地貌等因素所占权重相对不高。采用数学统计方法进行边坡破坏潜势风险的评定分级具有一定合理性,建立的边坡破坏潜势风险区域计算误判率能够有效降低。

11 地震荷载作用下松散体边坡的渐进破坏机理分析

邱懿，尚羽

2022, 42(3):15-21. DOI: 10.14048/j.issn.1671-2579.2022.03.003

[摘要](133) [HTML](0) [PDF 2.97 M](459)

摘要:
松散体边坡是一种特殊的岩质边坡,其物质组成具有非线性、非均质以及非连续性等特点,而中国又是地震高发国家,松散体边坡的稳定性问题尤为突出。该文结合现场调研情况,运用颗粒流程序 PFC对雅康高速公路的实际松散体边坡 MK0+455进行数值模拟,分析研究其在地震荷载作用下的力学行为和动力特性,揭示出松散体边坡的渐进破坏机理。结果表明:在地震动力荷载下,松散体边坡的渐进破坏主要分为松散体堆积层的松动和滑坡以及基岩层的黏结破坏和裂隙发展;松散体边坡内黏结状态和裂隙分布的渐进发展过程具有一定的时间性和空间性;并通过对空隙率、应变率以及动能等时程变化的分析,初步总结了松散体边坡的渐进破坏特性。

12 弃土场边坡稳定性降雨预警标准及锚固排水耦合处治研究

彭楠琦，高惠瑛，吕文舒

2022, 42(2):7-14. DOI: 10.14048/j.issn.1671-2579.2022.02.002

[摘要](149) [HTML](0) [PDF 1.71 M](421)

摘要:
该文以某山区公路旁弃土场边坡作为研究对象,首先从理论角度分析降雨对边坡稳定性的影响,其次结合 Geo-Studio软件中的Slope/W 模块与 Seep/W 模块对边坡进行天然状态与降雨状态下稳定性的数值模拟,得出安全系数与降雨时间的关系,从而建立弃土场边坡稳定性降雨预警标准;探究不同处治方式对边坡安全系数的提高效果,合理优化锚固排水耦合处治条件下排水段和锚固段长度。研究表明:① 弃土场边坡在降雨条件下,孔隙水压力升高,随着暂态饱和区的扩大,部分区域孔隙水压力逐渐发展为正值,引起基质吸力下降和抗剪强度衰减;② 持续大~暴雨会降低边坡稳定性,在降雨20d条件下,该弃土场边坡安全系数由天然状态下的1.373衰减为1.032,可以采用9、19、21d作为降雨预警等级阈值;③ 不同处治措施的效果如下:排水与锚固耦合＞仅排水＞仅锚固＞天然状态,在总长一定的前提下,排水段长度与锚固段长度存在最优长度比3/7。

13 宽台阶对路堑高边坡变形破坏的阻断机制研究

张朔，李斯涛，李培锋，尹小涛

2022, 42(2):24-31. DOI: 10.14048/j.issn.1671-2579.2022.02.004

[摘要](113) [HTML](0) [PDF 6.93 M](435)

摘要:
路堑高边坡经常由于开挖卸荷造成变形破坏事故,急需对其变形破坏的阻断机制进行研究。该文以云南临沧某路堑深挖高边坡为研究对象,设计不同台阶宽度和宽台阶位置的二维极限平衡法计算工况,据此确定宽台阶的最优宽度和最佳位置。在此基础上,建立宽台阶不同宽度和位置的 Flac3D 有限差分三维数值模型,目的在于分析宽台阶对变形破坏的影响机制。结果表明:在2m 常规宽度台阶下7级路堑高边坡开挖会造成边坡的渐进变形破坏,破坏过程可分为卸荷回弹、剪切破坏及整体失稳3个阶段,现场施工过程发现的变形开裂现象也证实了上述破坏阶段特征;分别设置5、10m 宽台阶下的7级坡开挖,边坡处于欠稳定状态,但不会产生整体变形失稳,塑性区和剪应变增量云图均证实了宽台阶对于变形破坏的阻断机制,宽台阶的设置将高边坡分割为几个高度相对较低的边坡,每部分的变形量和施工扰动范围大大减小,且有效阻断了整体滑动面的形成;两个5m 宽台阶所组成的“宽窄台阶交替”设计方案对变形破坏的阻断效果优于一个10m 宽台阶所组成的“单个超宽台阶”的加固效果;基于费效比原则,采用宽台阶方案的挖方量相对于常规开挖增加5.0%~13.6%,锚索数量减少20.4%~27.2%,保证了施工期间坡体的自稳。

14 公路软岩边坡稳定性及支护设计优化研究

严琼，张化进，吴顺川，侯圣均

2022, 42(1):1-6. DOI: 10.14048/j.issn.1671-2579.2022.01.001

[摘要](3644) [HTML](0) [PDF 2.80 M](5687)

摘要:
高速公路深挖路堑形成的边坡稳定性及支护方案,一直是公路路基工程普遍关注的问题。该文以红河州建水(个旧)至元阳高速公路项目 K10+900~K11+08 0.段左侧路堑边坡为研究对象,利用 FLAC 3.D 有限差分软件,基于等比/非等比强度折减法,通过对比原边坡设计方案,获得了优化前后的边坡稳定性状态研究模型。结果表明:结合边坡施工工况,通过对比边坡设计方案优化前后安全系数,坡体最大位移和剪应变增量云图潜在滑面等边坡稳定性指标,并结合传统强度折减和非等比强度折减的分析方法,证明该边坡可以在施工过程中取消所有锚杆(索)支护结构,既满足设计要求,又减少工程成本,极大地满足了该边坡设计的合理性和效益性双重指标。

15 降雨对山区高速公路弃土场边坡稳定性影响分析

夏怡，柳治国，邹飞，罗红明，罗世鑫

2022, 42(1):7-11. DOI: 10.14048/j.issn.1671-2579.2022.01.002

[摘要](248) [HTML](0) [PDF 3.16 M](750)

摘要:
弃土场是山区高速公路建设的附属工程,其稳定性是工程设计人员重点关注的技术难题。该文采用饱和-非饱和渗流分析方法对贵州省六盘水至威宁高速公路 YK53+750 右侧40m 弃土场边坡降雨条件下的渗流场进行数值模拟计算,在此基础上采用刚体极限平衡法对其安全系数进行计算,并探讨降雨对弃土边坡稳定性的影响。研究结果表明:在降雨条件下弃土边坡的基质吸力减小,并随着降雨的持续,在弃土边坡表面部分区域会形成暂态饱和区,但雨停之后边坡表面的暂态饱和区逐渐消散,基质吸力逐渐增大,坡体内的基质吸力先减小后缓慢增大;降雨对边坡稳定性的影响是显著的,降雨会导致弃土抗剪强度参数降低, 引起弃土场边坡的安全系数减小,进而降低弃土场边坡的稳定性;采用假定岩土体全部饱和来进行暴雨工况条件下弃土边坡的安全系数计算,得到的边坡安全系数相比采用渗流稳定计算的偏小,相对工程而言该方法偏于安全。