中国科技核心期刊
中国建筑科学领域高质量科技期刊分级目录T2级期刊
RCCSE中国核心学术期刊
美国化学文摘社(CAS)数据库 收录期刊
日本JST China 收录期刊
世界期刊影响力指数(WJCI)报告 收录期刊

留言板

尊敬的读者、作者、审稿人, 关于本刊的投稿、审稿、编辑和出版的任何问题, 您可以本页添加留言。我们将尽快给您答复。谢谢您的支持!

姓名
邮箱
手机号码
标题
留言内容
验证码

膨胀土边坡浅层失稳及防治研究进展

吴九江 张洋 尹进 蒲龙军 胡浩东 王长宝

吴九江, 张洋, 尹进, 蒲龙军, 胡浩东, 王长宝. 膨胀土边坡浅层失稳及防治研究进展[J]. 工业建筑, 2025, 55(9): 255-265. doi: 10.3724/j.gyjzG23011208
引用本文: 吴九江, 张洋, 尹进, 蒲龙军, 胡浩东, 王长宝. 膨胀土边坡浅层失稳及防治研究进展[J]. 工业建筑, 2025, 55(9): 255-265. doi: 10.3724/j.gyjzG23011208
WU Jiujiang, ZHANG Yang, YIN Jin, PU Longjun, HU Haodong, WANG Changbao. Research Progress on Shallow Instability of Expansive Soil Slopes and Its Control[J]. INDUSTRIAL CONSTRUCTION, 2025, 55(9): 255-265. doi: 10.3724/j.gyjzG23011208
Citation: WU Jiujiang, ZHANG Yang, YIN Jin, PU Longjun, HU Haodong, WANG Changbao. Research Progress on Shallow Instability of Expansive Soil Slopes and Its Control[J]. INDUSTRIAL CONSTRUCTION, 2025, 55(9): 255-265. doi: 10.3724/j.gyjzG23011208

膨胀土边坡浅层失稳及防治研究进展

doi: 10.3724/j.gyjzG23011208
基金项目: 

国家自然科学基金项目(42007247);四川省自然科学基金项目(2022NSFSC1151);四川省住房城乡建设领域科技创新课题(SCJSKJ2022-09);工程材料与结构冲击振动四川省重点实验室开放基金项目(20kfgk08);四川省留学人员活动择优资助项目。

详细信息
    作者简介:

    吴九江,博士,副教授,主要从事地质工程与岩土工程方面的研究。电子信箱:wujiujiang1988@126.com

Research Progress on Shallow Instability of Expansive Soil Slopes and Its Control

  • 摘要: 20世纪以来,全世界膨胀土失稳事故频发,严重威胁着工业民用建筑、铁路、公路以及水利等设施。为减轻膨胀土边坡失稳地质灾害并进行更有效的防治处理,在整理国内外相关资料的基础上,通过查阅国内外相关文献,调研了膨胀土边坡典型事故案例,并重点阐述了膨胀土边坡浅层失稳试验、数值模拟和理论分析的研究现状,分析和总结了膨胀土边坡浅层失稳机理及目前研究存在的难点和热点问题,对膨胀土边坡浅层防治措施的研究进展进行了跟踪和分析,其中综述了包括支挡加固技术、坡面排水系统、化学改良处理、植被防护工程在内的多种防治技术,以及影响防治效果的含水率变化、干湿循环作用、边坡坡率、土体裂隙发育等关键因子。最后,针对现有研究的发展趋势以及存在的相关问题,对以后的研究工作进行了探讨和展望。
  • [1] 《中国公路学报》编辑部. 中国路基工程学术研究综述·2021[J]. 中国公路学报,2021,34(3):1-49.
    [2] XU Y,ZHANG H. Design of soilbag-protected slopes in expansive soils[J]. Geotextiles and Geomembranes,2021,49(4):1036-1045.
    [3] 郑健龙,张锐. 公路膨胀土路基变形预测与控制法[J]. 中国公路学报,2015,28(3):1-10.
    [4] 李生林,施斌,杜延军. 中国膨胀土工程地质研[J]. 自然杂志,1997(2):82-86.
    [5] KHAN M S,HOSSAIN S,AHMED A,et al. Investigation of a shallow slope failure on expansive clay in Texas[J]. Engineering geology,2017,219:118-129.
    [6] ZHAN T L T,NG C W W,FREDLUND D G. Field study of rainfall infiltration into a grassed unsaturated expansive soil slope[J]. Canadian Geotechnical Journal,2007,44(4):392-408.
    [7] NG C W W,ZHAN L T,BAO C G,et al. Performance of an unsaturated expansive soil slope subjected to artificial rainfall infiltration[J]. Geotechnique,2003,53(2):143-157.
    [8] PEI P,ZHAO Y,NI P,et al. A protective measure for expansive soil slopes based on moisture content control[J]. Engineering Geology,2020,269:105-527.
    [9] 刘越,陈东霞,王晖,等. 干湿循环下考虑裂隙发育的残积土边坡响应[J]. 岩土力学,2021,42(7):1933-1943.
    [10] 汪时机,王晓琪,李达,等. 膨胀土干湿循环裂隙演化及其土-水特征曲线研究[J]. 岩土工程学报,2021,43(增刊1):58-63.
    [11] CHEN X,JING X,LI X,et al. Slope crack propagation law and numerical simulation of expansive soil under wetting-drying cycles[J]. Sustainability,2023,15(7),5655.
    [12] 詹良通,吴宏伟,包承纲,等. 降雨入渗条件下非饱和膨胀土边坡原位监测[J]. 岩土力学,2003(2):151-158.
    [13] 孔令伟,陈建斌,郭爱国,等. 大气作用下膨胀土边坡的现场响应试验研究[J]. 岩土工程学报,2007(7):1065-1073.
    [14] 叶为民,孔令伟,胡瑞林,等. 膨胀土滑坡与工程边坡新型防治技术与工程示范研究[J]. 岩土工程学报,2022,44(7):1295-1309.
    [15] 陈孜,黄观文,白正伟,等. 基于低成本毫米级GNSS技术的膨胀土边坡现场监测[J]. 中南大学学报(自然科学版),2022,53(1):214-224.
    [16] 张新生. 膨胀土滑坡深部位移监测与分析[J]. 铁道科学与工程学报,2011,8(4):50-54.
    [17] 汪磊,谢彦初,孙德安,等. 基于GS-SVM的膨胀土边坡防护工程健康预测模型[J]. 中南大学学报(自然科学版),2022,53(1):250-257.
    [18] CHENG Z L,DING J,RAO X,et al. Physical model tests of expansive soil slope[C]// Geo-Congress 2013:Stability and Performance of Slopes and Embankments III. 2013:731-740.
    [19] ZHANG J M,LUO Y,ZHOU Z,et al. Effects of preferential flow induced by desiccation cracks on slope stability[J]. Engineering Geology,2021,288,106164.
    [20] 程永辉,程展林,张元斌. 降雨条件下膨胀土边坡失稳机理的离心模型试验研究[J]. 岩土工程学报,2011,33(增刊1):416-421.
    [21] 徐光明,王国利,顾行文,等. 雨水入渗与膨胀性土边坡稳定性试验研究[J]. 岩土工程学报,2006(2):270-273.
    [22] 张坤勇,徐娜,陈恕,等. 膨胀土完全软化强度指标试验研究[J]. 岩土工程学报,2020,42(11):1988-1995.
    [23] 陈生水,郑澄锋,王国利. 膨胀土边坡长期强度变形特性和稳定性研究[J]. 岩土工程学报,2007(6):795-799.
    [24] 蔡正银,陈皓,黄英豪,等. 考虑干湿循环作用的膨胀土渠道边坡破坏机理研究[J]. 岩土工程学报,2019,41(11):1977-1982.
    [25] ZHU R,HUANG Y,ZHANG C,et al. Laboratory and centrifugal model tests on failure mechanism of canal slopes under cyclic action of wetting-drying[J]. European Journal of Environmental and Civil Engineering,2022,26(7):2819-2833.
    [26] LAN T,ZHANG R,YANG B Y,et al. Influence of swelling on shear strength of expansive soil and slope stability front[J]. Earth SCI,2022,10,849046.
    [27] 石北啸,陈生水,韩华强,等. 考虑吸力变化的膨胀土边坡破坏规律分析[J]. 水利学报,2014,45(12):1499-1506.
    [28] LIU S,CAI G,JIANG P,et al. Shallow sliding failure analysis of weakly expansive soil slope during wet-dry cycles[J]. Soil Mechanics and Foundation Engineering,2022,58(6):445-452.
    [29] 杨济铭,张红日,陈林,等. 基于数字图像相关技术的膨胀土边坡裂隙形态演化规律分析[J]. 中南大学学报(自然科学版),2022,53(1):225-238.
    [30] 鲍燕妮. 干湿循环作用下膨胀土边坡失稳机理研究[J]. 路基工程,2022(1):193-198.
    [31] 韦秉旭,周玉峰,刘义高,等. 基于工程应用的膨胀土本构模型[J]. 中国公路学报,2007(2):18-22,50.
    [32] 张军辉,尹志勇,郑健龙. 南方湿热地区路基红黏土Shakedown临界应力水平试验研究[J]. 中南大学学报(自然科学版),2014,45(4):1288-1292.
    [33] 缪林昌,崔颖,陈可君,等. 非饱和重塑膨胀土的强度试验研究[J]. 岩土工程学报,2006(2):274-276.
    [34] 黄斌,程展林,徐晗. 膨胀土膨胀模型及边坡工程应用研究[J]. 岩土力学,2014,35(12):3550-3555.
    [35] 李振,周俊,邢义川. 三轴应力状态下膨胀土增湿变形特性[J]. 岩石力学与工程学报,2008,27(增刊1):3088-3094.
    [36] 韩华强,陈生水,郑澄锋. 非饱和膨胀土强度及变形特性试验研究[J]. 岩土工程学报,2008,30(12):1872-1876.
    [37] SUN Z,ZHANG Y. Failure mechanism of expansion joints in a suspension bridge[J]. Journal of Bridge Engineering,2016,21(10),05016005.
    [38] 刘静德,李青云,龚壁卫. 南水北调中线膨胀岩膨胀特性研究[J]. 岩土工程学报,2011,33(5):826-830.
    [39] GUO Y,HAN C,YU X. Laboratory characterization and discrete element modeling of shrinkage and cracking in clay layer[J]. Canadian Geotechnical Journal,2018,55(5):680-688.
    [40] 靳福杰,王叶娇,徐永福,等. 蒸发-降雨条件下膨胀土边坡裂隙演化模拟[J]. 中南大学学报(自然科学版),2022,53(1):239-249.
    [41] 胡东旭,李贤,周超云,等. 膨胀土干湿循环胀缩裂隙的定量分析[J]. 岩土力学,2018,39(增刊1):318-324.
    [42] QI S,VANAPALLI S K. Simulating the hydraulic and mechanical responses of an unsaturated expansive soil slope to rainfall:a case history[J]. International Journal of Geomechanics,2018,18(6),05018002.
    [43] 陈建斌,孔令伟,郭爱国,等. 大气作用下膨胀土边坡的动态响应数值模拟[J]. 水利学报,2007(6):674-682.
    [44] 袁俊平,殷宗泽. 考虑裂隙非饱和膨胀土边坡入渗模型与数值模拟[J]. 岩土力学,2004(10):1581-1586.
    [45] 郑澄锋,陈生水,王国利,等. 干湿循环下膨胀土边坡变形发展过程的数值模拟[J]. 水利学报,2008,39(12):1360-1364.
    [46] HE P,LI S,XIAO J,et al. Shallow sliding failure prediction model of expansive soil slope based on Gaussian process theory and its engineering application[J]. KSCE Journal of Civil Engineering,2018,22(5):1709-1719.
    [47] ALONSO PÉREZ DE AGREDA E,GENS SOLÉ A,JOSA GARCIA-TORNEL A. A constitutive model for partially saturated soils[J]. Geotechnique,1990,40(3):405– 430.
    [48] QI S,VANAPALLI S K. Hydro-mechanical coupling effect on surficial layer stability of unsaturated expansive soil slopes[J]. Computers and Geotechnics,2015,70:68-82.
    [49] LIANG C,WU Z J,LIU X F,et al. Analysis of shallow landslide mechanism of expansive soil slope under rainfall:a case study[J]. Arabian Journal of Geosciences,2021,14,584.
    [50] 陈亮胜,韦秉旭,廖欢,等. 膨胀土边坡非饱和渗流及渐进性破坏耦合分析[J]. 水文地质工程地质,2020,47(4):132-140.
    [51] 梁松林,张瑞富,杨超,等. 基于流-固耦合的膨胀土边坡渗流分析[J]. 公路与汽运,2023,(1):75-80.
    [52] 肖杰,谭越峰,童超,等. 基于三场耦合的膨胀土边坡浅层坍滑数值分析[J]. 工业建筑,2022,52(7):128-136.
    [53] 丁金华,陈仁朋,童军,等. 基于多场耦合数值分析的膨胀土边坡浅层膨胀变形破坏机制研究[J]. 岩土力学,2015,36(增刊1):159-168.
    [54] JANBU N. Slope stability computations[M]. John Wiley & Sons Incorporated,1973.
    [55] 陈祖煜,弥宏亮,汪小刚. 边坡稳定三维分析的极限平衡方法[J]. 岩土工程学报,2001(5):525-529.
    [56] 朱大勇,钱七虎. 三维边坡严格与准严格极限平衡解答及工程应用[J]. 岩石力学与工程学报,2007,26(8):1513-1528.
    [57] SKEMPTON A W. Long-term stability of clay slopes[J]. Geotechnique,1964,14(2):77-102.
    [58] GRIFFITHS D V,HUANG J,DEWOLFE G F. Numerical and analytical observations on long and infinite slopes[J]. International Journal for Numerical & Analytical Methods in Geomechanics,2011,35(5):569-585.
    [59] 连继峰,罗强,张文生,等. 路堤边坡膨胀土强度非线性应力阈值与浅层稳定性[J]. 哈尔滨工业大学学报,2021,53(3):142-151.
    [60] 王俊,黄润秋,聂闻,等. 基于无限边坡算法的降雨型滑坡预警系统的模型试验研究[J]. 岩土力学,2014,35(12):3503-3510.
    [61] THANG N V,WAKAI A,SATO G,et al. Simple method for shallow landslide prediction based on wide-area terrain analysis incorporated with surface and subsurface flows[J]. Natural Hazards Review,2022,23(4),04022028.
    [62] 马崇武,刘忠玉. 降雨入渗时无限边坡的水平位移与稳定性分析[J]. 岩土力学,2007,28(增刊1):563-568.
    [63] GRIFFITHS D V,LANE P A. Slope stability analysis by finite elements[J]. Geotechnique London,2001,51(7):653-654.
    [64] ZHANG B,FAN Q,LUO J,et al. A new analysis method based on the coupling effect of saturation and expansion for the shallow stability of expansive soil slopes[J]. Symmetry,2022,14(5),898.
    [65] 张坤勇,孙斌,李威,等. 膨胀土边坡失稳机理分析及基于完全软化强度的边坡极限平衡计算方法[J]. 中南大学学报(自然科学版),2022,53(1):75-94.
    [66] YANG Q,LI R J,ZHANG S B,et al. Algorithm implementation of equivalent expansive force in strength reduction FEM and its application in the stability of expansive soil slope[J]. Water 2022,14(10),1540.
    [67] LIAN J,WU J. Surficial stability analysis of soil slope under seepage based on a novel failure mode[J]. Frontiers of Structural and Civil Engineering,2021,15(3):712-726.
    [68] 张升升,张波,蔡强,等. 膨胀土径向条分法边坡稳定性研究[J]. 路基工程,2022(5):20-25.
    [69] 吴镇清,葛允雷,杨果林,等. 膨胀土路堑边坡支挡结构形式试验研究[J]. 铁道建筑,2017,57(11):79-81.
    [70] HOEK E,KAISER P K,BAWDEN W F. Support of underground excavations in hard rock[M]. London:CRC Press,2000.
    [71] 夏炎,刘海笑,刘军. 膨胀土地区土工膜结合抗滑桩结构在滑坡治理与桥梁桩基防护中的应用[J]. 岩土工程学报,2016,38(增刊1):248-252.
    [72] 孔祥平. 深挖方渠道膨胀土边坡综合治理措施[J]. 河南水利与南水北调,2018,47(3):64-65.
    [73] 徐永福,程岩,唐宏华. 膨胀土边坡失稳特征及其防治技术标准化[J]. 中南大学学报(自然科学版),2022,53(1):1-20.
    [74] 刘红卫,邓敏,赵志奇. 膨胀土地区高边坡复合支护体系设计[J]. 工程建设与设计,2016(5):59-63.
    [75] 殷宗泽,韦杰,袁俊平,等. 膨胀土边坡的失稳机理及其加固[J]. 水利学报,2010,41(1):1-6.
    [76] 吴珺华,杨松. 干湿循环下膨胀土基质吸力测定及其对抗剪强度影响试验研究[J]. 岩土力学,2017,38(3):678-684.
    [77] 刘斯宏,高从容,程德虎,等. 土工袋修复膨胀土边坡抗滑稳定分析与摩擦特性试验[J]. 南水北调与水利科技(中英文),2022,20(3):581-589.
    [78] LIU S,GAO C,FAN K,et al. Repairing expansive soil channel slope with soilbags[J]. Geosynthetics International,2023,30(5):450-459.
    [79] CHEN T,ZHOU C,WANG G,et al. Centrifuge model test on unsaturated expansive soil slopes with cyclic wetting-drying and inundation at the slope toe[J]. International Journal of Civil Engineering,2018,16(10):1341-1360.
    [80] 鲜少华,许英姿,姚海林,等. 锚固加强植被系统约束膨胀土变形模型试验研究[J]. 岩土力学,2017,38(增刊1):158-166.
    [81] 查甫生,陈宗涵,许龙,等. 基于毛细阻滞机理的导吸式膨胀土边坡浅层控水覆盖系统:CN111636443B[P]. 2021-12-07.
    [82] 吴宏伟. 大气-植被-土体相互作用:理论与机理[J]. 岩土工程学报,2017,39(1):1-47.
    [83] 李珍玉,欧阳淼,肖宏彬,等. 植物根系生长形态对膨胀土边坡土体抗剪强度的影响[J]. 中南大学学报(自然科学版),2022,53(1):181-189.
    [84] 余颂,陈善雄,许锡昌,等. 中膨胀土CMA改性室内试验研究[J]. 岩土力学,2006(9):1622-1627.
    [85] 毛忠良. CMA 改性剂及其在衡茶吉铁路膨胀土路基工程中的应用[J]. 路基工程,2012(2):25-28.
    [86] 王保田,任骜,张福海,等. 使用CTMAB改良剂改良天然膨胀土的试验研究[J]. 岩土力学,2009,30(增刊2):39-42.
    [87] MIRZABABAEI M,YASROBI S,AL-RAWAS A. Effect of polymers on swelling potential of expansive soils[J]. Proceedings of the Institution of Civil Engineers-Ground Improvement,2009,162(3):111-119.
    [88] 张伟刚,王瑞虎,朱经亮,等. 高速公路膨胀土边坡化学改良试验研究[J]. 合成材料老化与应用,2022,51(3):86-88,179.
    [89] 王琼,李丹,叶为民,等. 一种新型压密注浆土钉其拉拔试验装置:CN111794293A[P]. 2020-10-20.
  • 加载中
计量
  • 文章访问数:  57
  • HTML全文浏览量:  17
  • PDF下载量:  5
  • 被引次数: 0
出版历程
  • 收稿日期:  2023-01-12
  • 网络出版日期:  2025-11-05

目录

    /

    返回文章
    返回