不同类型降雨边坡温湿耦合及稳定性数值模拟研究

为研究不同类型降雨条件下(平均型降雨,前锋型降雨,中锋型降雨以及后锋型降雨)广西南宁某地边坡温湿耦合特性以及边坡稳定性进行规律。利用加拿大著名岩土软件Geo-slope2012软件进行了有限元计算,计算结果表明:降雨条件下边坡表层孔压及体积含水量首先达到最大,然后逐渐向边坡深部发展,在降雨结束后,边坡表层的孔压及体积含水量迅速减小;在降雨过程中,边坡土体表层的孔压及体积含水量大小顺序为:后锋型降雨≥中锋型降雨≥平均型降雨≥前锋型降雨,深层的孔压及体积含水量大小顺序为:后锋型降雨≤平均型降雨≤中锋型降雨≤前锋型降雨;在降雨结束后,坡土体内部的孔压及体积含水量大小顺序为:后锋型降雨≥平均型降雨≥中锋型降雨≥前锋型降雨;边坡内部总的温度场与气候变化较为一致,呈现先增大后减小的规律;边坡内部的温度变化幅度要小于边坡表层,同时,下部监测面的温度变幅要小于上部监测面与中部监测面;安全系数总体上随时间呈现在降雨过程中逐渐减小,在降雨结束后保持不变的规律;不同降雨类型在降雨前期的安全系数大小排序为:后锋型≥平均型≈中锋型≥前锋型,最终安全系数趋于一个定值.     

降雨条件下考虑蒸发效应的边坡温湿耦合数值模拟

为研究降雨条件下考虑气候效应的边坡温湿耦合规律,以广西南宁某边坡为研究对象,利用Geo-studio软件进行有限元计算,计算结果表明:(1)降雨孔压前期逐渐增大,后期回落,下部孔压大于上部孔压;(2)体积含水率变化与孔压类似,停雨含水率达到最大;(3)温度变化趋势与气候条件下的温度变化较为一致,下部监测点的温度差异要大于上部监测点;(4)安全系数的变化总体上随降雨呈现逐渐下降,最后维持不变。     

降雨类型对土质边坡渗透稳定性影响分析

为研究不同降雨类型对不同进气值土质边坡的渗流特征以及稳定性的影响规律,本文利用Geo-studio软件,计算了边坡上部断面和下部断面四种降雨类型(平均型,前锋型,中锋型,后锋型)下不同进气值的孔压变化,得出了边坡安全系数的变化规律。结果表明:边坡上部断面和下部断面孔压变化规律不同;不同降雨影响了土体表层孔压的变化规律,对深部孔压分布影响不大;不同进气值影响了孔压深部的分布;安全系数呈现持续下降的趋势,进气值对安全系数的影响要大于降雨类型。     

降雨入渗对土堤渗流及边坡稳定性影响分析

为研究不同降雨类型作用下土堤渗流场及边坡稳定性,基于饱和非饱和渗流原理,采用有限元方法模拟土堤在前峰型、后峰型、中峰型及平均型降雨作用下渗流场,分析土堤的渗流特性及边坡稳定性。计算结果表明：降雨会使下游坡土体孔隙水压力（以下简称孔压）增大,堤身下游浸润线升高,在降雨的作用下监测点孔压总体上呈现先增大后减少并趋于稳定的趋势,下游坡安全系数逐渐降低,降雨停止以后下游坡安全系数小幅上升并趋于稳定;安全系数最终值后峰型（1.730）＜中峰型（1.745）＜平均型（1.756）＜前峰型（1.757）,后峰型降雨对边坡孔压变化幅度和安全系数影响最大。研究成果可为堤防防汛抢险提供参考。     

降雨条件下膨胀土裂隙边坡深层浅层滑坡渗透稳定性分析

为研究裂隙膨胀土在平均型降雨条件下的渗流特性以及稳定性的变化规律,利用Geo-slope软件建立了裂隙膨胀土有限元模型,对不同位置及不同深度的裂隙进行了模拟,得到了孔压以及安全系数的变化规律。结果表明:上部和中部裂隙土边坡孔压呈现明显的"分层"效应,下部裂隙土边坡孔压呈现线性增大的规律;下部浅层滑动面安全系数变幅大于上部浅层,深层滑动面安全系数变化不大;安全系数总体上呈现降雨时逐渐减小,停雨后逐渐增大的趋势,裂隙深度为2m时的边坡安全系数要大于裂隙深度为4m的工况。研究成果为裂隙膨胀土边坡的失稳机理的认识及安全防护提供了相应的参考。     

黏土心墙坝库水位骤降联合降雨上下游坝坡渗透稳定性数值模拟

为研究库水位骤降联合降雨情况下某黏土心墙坝的渗流特性以及稳定性规律,利用Geo-studio软件,对库水位骤降、不同强度降雨以及降雨发生在库水位骤降的不同时刻下的某黏土心墙坝的渗流特性以及上下游坝坡的稳定性规律进行了数值模拟。计算结果表明:(1)库水位骤降工况下孔压降低152%,上游坝坡安全系数先减小12.8%,后略有增大,下游坝坡则增大0.5%,库水位下降速率越大,孔压下降越快,上游坝坡安全系数下降越快,最小安全系数越小,下游坝坡安全系数上升越快;(2)降雨工况下孔压先平均增大2.1%后降低至初始水平,安全系数则先减小0.3%后增大至初始水平,降雨强度越大,孔压上升的幅度越大,最小安全系数越小;(3)降雨发生在库水位骤降不同时刻下,孔压呈现先减小后保持不变,在降雨时刻呈现突然上升的趋势,上游坝坡安全系数先减小后维持不变,下游坝坡安全系数先增大后保持不变,在降雨时刻突然下降,降雨发生在库水位下降结束时刻安全系数最小。     

连续降雨下黄土陡坡开裂及稳定性评价

连续降雨导致边坡失稳破坏是黄土边坡常见的地质灾害之一。为了深入研究连续降雨对黄土陡坡渗流场、变形场及稳定性的影响,利用具有侧向隔渗和纵向减阻作用的隔离槽技术对黄土陡坡的两侧降雨边界进行处理,在此基础上开展黄土陡坡现场连续降雨（6 d）试验并进行数值模拟分析,描述了黄土陡坡开裂过程和特征,分析了坡体含水率和孔压响应,并探讨了裂缝对陡坡稳定性的影响。结果表明:边界隔离会导致连续降雨陡坡坡顶形成近乎横向贯通的裂缝,基本消除了局部降雨以外土体的边界约束效应;连续降雨后期陡坡开裂对坡体含水率及孔压分布产生较大影响,最大含水率及孔压中心以裂缝为竖向对称轴下移,并造成降雨结束4 d后水分总下渗深度为降雨期间的1.3倍;连续降雨导致陡坡的安全系数降低了58%,而降雨结束4 d后陡坡的安全系数提升了9%,降雨期间边坡开裂极易引发陡坡上半部滑坡。研究结果可为黄土地区边坡的降雨灾害防治提供参考。     

降雨-库水位作用下的下坪滑坡Monte-Carlo可靠度研究

针对降雨-库水位联合作用下的可靠度研究较少这一不足,基于下坪滑坡的工程背景,利用Geo-studio软件对降雨联合库水位不同工况下的渗透稳定性及可靠度进行了分析,得到了不同位置监测点的孔压变化、确定性安全系数变化、可靠度及失效概率,结果表明:库水位骤降工况下孔压总体上随时间呈现不断下降最终趋于稳定,而不同降雨工况下孔压总体上随时间呈现不断上升最终趋于稳定;库水位骤降情况下定性安全系数随时间呈现先降后升,而随降雨呈现单调下降的趋势;库水位骤降速率越大,降雨强度越大,降雨持时越长,最小安全系数则越小;库水位骤降工况下的不同工况安全系数分布差异要明显小于降雨工况,库水位骤降速率越大,失效概率越大,可靠性指标越低,降雨强度越大,降雨持续时间越长,失效概率越大,可靠性指标越低。     

三峡库区蔡坡堆积体库水位联合降雨工况下的渗流特性及边坡稳定性研究

目前,关于库水位联合降雨不同工况组合下滑坡渗流稳定问题的研究较少,为此基于非饱和渗流及稳定分析理论,以三峡库区蔡坡堆积体为研究背景,利用Geostudio软件对降雨、库水位及其组合工况下的堆积体边坡的渗流特性及稳定性进行了数值模拟,得到了边坡不同部位的孔压变化、边坡的安全系数曲线及湿润锋发展规律。结果表明:库水位骤降速率越大,则孔压下降越快,降雨强度越大,则孔压上升幅度越大,单纯降雨孔压上升幅度要大于库水位骤降情况孔压下降幅度。降雨发生在库水位骤降不同时刻的孔压特性综合了单纯降雨与单纯库水位下降的综合特性,位于边坡下部的孔压值要大于上部。库水位骤降下安全系数先降后升,降雨情况下安全系数先下降后保持稳定,单纯降雨导致的安全系数降幅要大于单纯库水位骤降情况,降雨发生在库水位骤降不同时刻下,安全系数在降雨时刻有一个突降,其中降雨发生在第6～8 d安全系数最小。降雨联合库水位骤降边坡失稳概率最大。库水位骤降速率越大浸润线越下凸,降雨强度越大边坡表层的湿润锋发展越充分,降雨与库水位联合作用下湿润锋变化规律相似,但是浸润线的下凸程度不同,这是导致这种情况下边坡安全系数不一致的原因。     

不同类型降雨联合库水位骤降黏土心墙坝坝坡渗透稳定数值模拟研究

针对降雨发生在库水位骤降不同时刻下的土石坝坝坡渗透稳定性研究较少的问题,基于宜春市温汤河四方井水利枢纽工程黏土心墙坝的实测数据,利用有限元软件Geostudio软件对降雨发生在库水位骤降不停时刻下的上下游坝坡渗透稳定性规律进行数值模拟,得到不同监测点的孔压变化及上下游坝坡的安全系数变化规律。结果表明,上游坝坡处的监测点孔压变化对不同类型降雨不敏感,下游坝坡处监测点不同类型降雨下孔压变化差异较大,降雨发生在库水位下降的不同时刻下孔压均有一个大幅上升的过程;上游坝坡降雨发生在库水位骤降时刻越后,最小安全系数越小,而下游坝坡安全系数在降雨时刻则有个突然下降的过程,研究结果为认识黏土心墙坝在降雨发生在库水位骤降不同时刻下的边坡渗透稳定性规律提供了一定的参考。     

库水位骤降下非饱和岩质边坡稳定性数值模拟

为研究库水位骤降下岩质边坡渗透稳定特性,推导了基于Hoek-Brown准则下考虑岩质岩体非饱和效应的极限平衡抗剪强度公式,并结合Biship法推导了基于该方法的安全系数表达式,基于Geostudio与Python平台实现了库水位骤降下某岩质边坡渗透稳定性的分析,以4种不同Hoek-Brown参数表征不同类型的岩质边坡并对其进行了敏感性分析。结果表明:库水位下降速率较小时,边坡内部浸润线呈现"先密后疏"的规律,库水位下降速率较大时,边坡内部浸润线呈现"先疏后密"的规律,库水位下降速率越大,前期浸润线的"弯折"程度越大;上部监测点孔压在深度2 m以下随深度呈线性分布,而中部监测点与下部监测点孔压随时间呈线性分布。库水位下降速率越快,监测点孔压下降越快;不同工况安全系数随时间呈现先减小后保持不变的趋势,单轴抗压强度σc、岩体性状mi、地质强度指标GSI与安全系数成正相关,而岩体损伤因子D与安全系数成负相关;不同Hoek-Brown参数对安全系数的敏感程度大小排序为mi≥GSI≥D≥σc。     

不同降雨类型对边坡稳定性的分析与研究

强降雨或长时间降雨引起的边坡破坏对人类生命和财产造成了重大损失,分析降雨过程中边坡渗流场和稳定性随时间和空间的动态变化对边坡稳定性研究和预测有重要意义。不同降雨类型是边坡失稳破坏的主要因素之一,结合饱和-非饱和渗流理论,研究不同降雨类型下边坡渗流场的变化规律。结果表明:不同降雨类型条件下,计算时间停止后,边坡入渗深度有很大差别,边坡稳定安全系数随降雨循环次数增大而逐渐减小;体积含水率和孔隙水压力改变深度随降雨循环次数增大而逐渐增大。     

降雨入渗边坡非饱和渗流过程及稳定性变化研究

天然降雨和高坝泄洪雾化雨入渗对大坝下游边坡有两方面影响,一是升高含水率使土体重度增加,导致其下滑力增加;二是升高土体含水率,降低土抗剪强度和阻滑力。因此,降雨入渗引起的滑坡时有发生。对此设计了室内人工降雨物理模型试验,分析研究砂土质边坡降雨入渗情况下,边坡内部水分扩散过程和规律以及暂态饱和区扩展过程,计算各入渗时刻边坡的安全系数,分析入渗发展对边坡稳定性变化过程及其特征的影响。试验分析结果表明:降雨入渗率先在边坡表面形成暂态饱和区,随着降雨持续,暂态饱和区逐渐扩大;雨强越大,降雨期间形成的暂态饱和区越大,边坡稳定安全系数的降幅就越大;试验得到了降雨入渗深度随降雨历时和强度变化的经验式。增大降雨强度会使试验砂土的含水率更接近于饱和含水率,但无法使砂土完全饱和。降雨入渗对边坡稳定性的影响不仅仅发生在降雨过程中,降雨停止后,水分入渗过程延续,边坡稳定性持续降低,水分入渗在一定的延后时间内继续威胁边坡安全。雨强为144 mm/h条件下边坡稳定安全系数在6 h时降到了最小值1.196,最大降幅达38.2%。     

降雨条件下的尾矿库坝渗流特性数值模拟研究

尾矿坝在前期降雨下的渗透稳定性变化差异较大,利用Geostudio软件,对洛阳市涩草湖尾矿库在前期降雨及主降雨条件下的渗流稳定性展开数值模拟分析。结果表明,不同前期降雨影响孔压最先达到最大的时刻;降雨过程中表层孔压逐渐增大,降雨结束后则逐渐回落;前期降雨条件下,尾矿坝安全系数呈现持续下降的规律,在主降雨过程中,安全系数降幅更大,然后安全系数降幅逐渐减小并最终趋于稳定。     

降雨入渗下的路堑边坡动态渗流稳定性分析

以深圳盐田区某边坡工程为研究对象,采用极限平衡法,利用Geo-Studio软件进行数值模拟,研究降雨强度、降雨时间对边坡渗流场的影响,同时引入可靠度理论,通过SLOPE/W中的蒙特卡洛随机抽样法对边坡进行可靠性分析,得到不同降雨时刻的边坡平均安全系数以及可靠度指标和失效概率。结果表明,孔隙水压力和体积含水率在降雨初期变化显著,后期随着降雨的持续,变化幅度逐渐减小;相同降雨时长,随着降雨强度的增加,孔隙水压力值变化范围增大;在持续大暴雨条件下,两级边坡中间平台在降雨第5天的入渗深度约为5.5 m,边坡安全系数减小为1.137,失效概率达到9.8%。对边坡进行锚杆支护后,有效提高了边坡的安全系数,加固效果显著。     

基于Hoek-Brown大坝非饱和岩质边坡安全稳定系数推导

为研究大坝降雨条件下的岩质边坡渗透稳定性规律,基于极限平衡原理,推导了考虑岩质边坡非饱和特性的边坡稳定性的公式,结合一典型边坡,对平均型降雨条件下的边坡渗透稳定性规律进行了数值模拟,从而得到孔压、体积含水率、渗透系数等变化规律,为大坝边坡稳定分析提供重要参考依据。     

干湿循环下红黏土边坡响应的模型试验

针对降雨/干燥过程中边坡破坏问题,为了解干湿循环过程中红黏土边坡失稳机理以及内部响应过程,以贵州红黏土为研究对象,通过室内堆砌边坡模型,在模型内部不同位置埋设传感器进行了降雨/干燥试验,分析红黏土边坡在干湿循环过程中内部含水率、位移、孔隙水压力变化特征,并观察试验过程中边坡表面破坏发展,探讨红黏土边坡的失稳机理。试验过程中含水率、孔隙水压力皆随着降雨过程而增大,干燥期间逐渐减小,且随着边坡的深度增加,受外界气候变化影响越小,位移在循环过程中逐渐缓慢增加。边坡破坏形式分为降雨过程中面蚀、冲沟,干燥阶段裂缝发育。结果表明:边坡失稳主要是由于整体含水率的增加,导致孔隙水压力上升,土体有效应力下降,横向位移逐渐增加,最终导致滑坡发生,而降雨期边坡表面的破坏以及干燥期裂缝的发育更加剧了这一过程。     

人工降雨入渗边坡破坏试验研究

建立室内人工边坡的降雨入渗模型,选取坡度为33.7°的细砂边坡,在300 mm/h降雨强度下进行试验.通过孔隙水压力传感器和自制含水率传感器监测试验中含水率、孔隙水压力的变化规律和分布情况及对边坡稳定的影响,分析边坡表层以下4 cm及14 cm深处的含水率、孔隙水压力变化和3个时刻坡体的含水率、孔隙水压力等值线图.分析结果表明,降雨入渗的整个过程中,下部的含水率、孔隙水压力都是最大的;边坡内部靠近底层的区域,其含水率和孔压的变化需考虑趾部及下部水分入渗的影响,因为这些影响会造成该区域的等值线密集.     

SEEP/W与SLOPE/W耦合的边坡稳定分析

为更准确地分析降雨条件下边坡的稳定性,以大连变电站拟开挖边坡为实例,运用SEEP/W分析了不同持时和降雨强度条件下边坡内部孔隙水压力的变化规律。结果表明,降雨强度越大,空隙水压力上升越快;相同降雨量条件下,降雨强度越小,空隙水压力上升越大。随后将SEEP/W所得结果耦合到SLOPE/W中进行稳定性计算,计算结果表明降雨导致边坡安全系数下降;相同降雨量条件下,持时越长,安全系数越低。相应结果为利用SEEP/W和SLOPE/W耦合分析解决降雨条件下边坡稳定性问题提供了参考案例。     

水库水位升降对边坡稳定性影响分析

为研究水库水位升降对水库边坡的稳定性影响,基于ABAQUS有限元软件并结合相关工程,模拟不同水位升降工况对水库边坡的孔隙水压力和安全系数的影响。结果表明,孔隙水压力会随着水库水位的下降而下降。对于顶部观察点来说,水位下降的速度对孔压变化的影响差别不大;对于中部观察点和底部观察点来说,水位下降得越快,孔压也就下降得越快。反之,当水位上升时,3个观察点的孔压会持续升高,顶部观察点受水位上升速度影响较低;水位下降时,水库边坡的安全系数会随时间先降低后升高,水位下降的速度越大,安全系数下降的越快。反之,当水位上升时,边坡的安全系数会先升高后降低,水位上升的速度越大,安全系数上升得越快。水库水位升降对水位线以下的土体孔隙水压力的影响较大,对水位线以上的孔压影响较小,水位升降对水库边坡的孔压和安全系数的影响规律是正好相反的。