饱和-非饱和渗流下膨胀土坡稳定性评估的有限元法

总结了膨胀土坡饱和-非饱和渗流场中影响边坡稳定性的一些因素,建议了饱和-非饱和渗流下考虑强度降低、密度变化等稳定性影响因素的膨胀土坡稳定性评估三维强度折减有限元方法,研制相应的强度折减有限元程序。通过与传统极限平衡法分析结果对比研究,对抗剪强度折减有限元法分析边坡稳定问题的适用性进行了评价,得出采用三维强度折减有限元法确定考虑饱和-非饱和渗流场的膨胀土边坡稳定性安全系数是可行的结论。     

降雨条件下边坡渗流及稳定有限元分析

简要分析了多孔介质饱和-非饱和渗流数学模型,探讨了非稳定时间插分格式、计算参数和降雨入渗边界处理等相关问题;基于非饱和土抗剪强度理论和延展的Mohr-Coulomb屈服准则,将有限元强度折减法推广到非饱和土边坡稳定分析中。以某边坡为例,模拟了降雨入渗引起的边坡体内暂态渗流场,并采用推广的有限元强度折减法进行了降雨条件下边坡的稳定性分析。     

降雨作用下非饱和土边坡水力耦合过程分析

基于渗流理论、弹性理论及VG土-水特征曲线模型,建立了二维非饱和土渗流-变形耦合控制方程组。该控制方程突破了饱和时渗透系数是常数的局限,适用于任意初始条件和降雨条件的土坡稳定性分析。有限元软件COMSOL Multiphysics能根据已建好的非饱和土坡渗流-变形耦合模型开展分析。通过算例分析了非饱和土降雨入渗过程中渗流-变形的耦合效应,并探讨了考虑饱和渗透系数为变量情况以及不同的初始条件对渗流场和应力场的影响。结果表明:在非饱和土坡降雨入渗过程中渗流-变形的耦合效应是非常显著的,且与时间有关。对于湿陷性土,考虑耦合效应的压力水头变化总是慢于非耦合情况。饱和状态时渗透系数是应变的函数,其值的变化对非饱和土边坡渗流场有一定的影响,但对非饱和土边坡变形影响微弱。初始条件对渗流和变形的影响是非常大的。     

基于双剪理论的饱和/非饱和渗流边坡稳定性分析

根据Bishop非饱和有效应力假定建立了适用于非饱和土的双剪统一强度理论。基于非饱和土双剪统一强度理论使用二维显式有限差分程序FLAC,以某边坡模型试验为例,考虑土体强度的中间主应力效应及渗流的影响,分析了地下水位升降导致的饱和/非饱和渗流条件下边坡稳定性分析问题。饱和及非饱和渗流的计算分析均说明忽略中间主应力效应的计算结果与边坡模型试验结果不相符。地下水位下降过程中,按相关联流动法则计算得出边坡只存在一条滑动面,而非相关联流动法则计算结果显示边坡存在多条滑动面。     

降雨入渗对非饱和土边坡稳定性影响的参数研究

为了研究饱和渗透系数与土水特征曲线对降雨入渗条件下非饱和土边坡稳定性的影响，利用ＧｅｏＳｔｕｄｉｏ软件进行数值计算，对不同工况下的非饱和土边坡进行瞬态渗流分析与稳定性分析。研究结果表明，饱和渗透系数是影响非饱和土渗透性的关键因素，其对边坡稳定性与边坡破坏形式有重要影响。应力作用与干湿循环对非饱和土渗透函数形态的影响与其对土水特征曲线形态的影响一致，考虑其影响对于非饱和土边坡稳定性计算与评价是更安全合理的。     

库水位回落条件下土石坝边坡稳定分析

利用二次开发的有限元软件ANSYS,形成渗流与边坡稳定分析程序模块,计算得到库水位回落条件下的土石坝渗流场;据此分析非饱和土强度、土体密度随含水量变化的关系及渗透力作用;利用强度折减有限元技术分析了水位降落过程中渗透系数、水位降速对边坡稳定性的影响.结果表明,库水位降落初期,坝内浸润线下降,下游坝坡稳定性增大,但此时上游坝坡稳定性仍大于下游坡;饱和渗透系数相同时,库水位降落速度越大则上游坝坡稳定性越差,不同水位降落速度对较小饱和渗透系数的土石坝渗流场及边坡稳定性影响程度较小,对较大渗透系数的坝体则影响较大;水位下降速度相同,则坝体饱和渗透系数越小其上游边坡稳定安全系数越小.     

降雨入渗条件下边坡的稳定性分析

把降雨入渗条件下的边坡稳定性问题转化为图论中的最短路问题,基于饱和-非饱和渗流有限元计算得到的应力场和渗流场来计算边坡的最危险滑动面及其安全系数,在降雨入渗过程中,考虑基质吸力对滑动面抗剪强度的影响,采用修改的Mohr-Coulomb破坏准则来计算非饱和边坡的抗剪强度。降雨入渗过程及其对边坡力学行为的影响采用一个二维的有限元渗流-应力耦合程序进行分析,研究降雨入渗过程对边坡的孔隙水压力、位移以及安全系数的影响,计算结果表明,在降雨入渗过程中,边坡的安全系数在不断减小,降雨停止之后,边坡的安全系数还会持续减小一段时间,随着排水的不断进行,边坡的安全系数又会逐渐增大。     

降雨入渗对边坡稳定性影响分析

基于多孔介质饱和-非饱和渗流理论,模拟降雨入渗条件下边坡暂态渗流场:基于非饱和土抗剪强度理论和边坡饱和一非饱和渗流分析结果,利用极限平衡理论研究了降雨强度、降雨持续时间、前期降雨以及不同降雨方式对边坡稳定性的影响.算例分析表明,随着降雨的人渗,边坡顶部非饱和区缩小,并出现局部暂态饱和区.导致边坡土体基质吸力、抗剪强度下降,从而导致边坡稳定性的降低;降雨强度对边坡稳定影响显著.降雨持续时间对边坡稳定的影响程度与降雨强度大小有关;前、后两次降雨对边坡稳定的影响与间隔时间密切相关:在降雨量相同的情况下,不同的降雨方式对边坡稳定性也有较大影响.     

考虑流固耦合的降雨入渗过程对非饱和土边坡的影响研究

流固耦合是指固体在渗流场作用下的变形行为以及固体变形对渗流场影响这二者相互作用的 理论,在探讨了渗流场与应力场相互作用机理后,提出了考虑渗流与应力直接耦合作用的非饱和土质边 坡雨水入渗过程影响的有限元计算模型分析方法。基于ＡＢＡＱＵＳ分析软件,考虑了流固耦合和土水特 征曲线,结合一典型非饱和土质边坡算例,对土坡受降雨入渗的影响进行了有限元数值模拟研究,得出 了非饱和土质边坡基质吸力、饱和度、变形和稳定性受降雨影响的变化特征规律,指出了在工程设计中 考虑耦合作用和雨水入渗影响的合理性和必要性,为进一步研究和相关工程设计防护提供参考。     

雾化雨入渗条件下高拱坝下游边坡稳定性分析

高拱坝泄洪引起的雾化雨危害性大、破坏力强.采用饱和非饱和渗流有限元方法计算并分析了边坡雾化雨条件下渗流场的变化规律,采用非饱和强度理论及Sarma极限平衡法分析了雾化雨对边坡稳定性的影响.结果表明:雾化雨入渗将显著抬高边坡浅部地下水位,并在边坡平缓处和坡脚处形成对边坡稳定不利的暂态饱和区;边坡安全系数随雾化雨入渗显著下...     

利用PLAXIS软件计算考虑降雨的边坡稳定性

降雨条件下的边坡稳定性分析,需要同时考虑水的渗流与边坡内力进行耦合计算。非饱和土的特殊性质增加了计算难度,其渗透性、强度都会随含水量的变化而变化。介绍了非饱和土的有效应力原理,并比较了PLAXIS和Geo-Studio两款软件使用的有效应力原理和破坏准则的异同。PLAXIS软件中用有限元法计算非饱和土的渗流问题,利用简化的Bishop有效应力公式进行固结、变形及边坡稳定性计算,土体本构关系根据需要选用;Geo-Studio软件中也使用有限元法计算非饱和渗流,但其边坡安全系数计算方法为极限平衡法,强度准则为Fredlund双变量理论。最后结合算例详细介绍了PLAXIS软件中进行非饱和土边坡计算的建模方法。算例显示,PLAXIS软件中建立的计算模型可以准确反映降雨过程中边坡安全系数的变化规律。今后的工程设计中,可以考虑使用这一软件进行非饱和土边坡设计计算。     

植被根系作用下边坡稳定安全系数上限解及应用研究

以植被作用下开挖边坡为工程背景,采用塑性极限分析及强度折减法,结合植物根形态特征函数,推导了植被作用下开挖边坡的稳定安全系数的上限显式解。定量研究了植被作用下边坡开挖参数及植被形态参数对开挖边坡稳定性的影响以及同等条件下的无植被作用开挖边坡安全稳定系数。研究结果表明:(1)增加开挖距离,开挖边坡周围植被对边坡的稳定影响逐渐减弱,但增加开挖角,其影响却基本不变;(2)增加植被根径延伸长度与抗拉强度,边坡稳定性均有明显增加,但增加植物自重,边坡稳定系数变化不明显。     

基于含水量变化对土体强度影响的高边坡稳定分析

利用土水特征曲线,建立了非饱和土含水量与强度的关系式,并用其对某高速公路残积土高边坡进行稳定分析。通过土体含水量在高边坡稳定分析中的应用,提出把含水量作为边坡稳定分析的重要参数,采用土体非饱和强度参数计算得到的边坡稳定安全系数比采用饱和强度参数得到的边坡稳定安全系数大,更接近边坡实际工况。     

基于非饱和土渗流和强度理论的三维边坡稳定分析

在边坡稳定分析中,进行三维稳定分析时通常都是采用饱和土强度理论,事实上地下水位以上的非饱和区的基质吸力会影响边坡稳定的安全系数,所以有必要基于非饱和土强度理论进行边坡稳定性分析。因此,基于非饱和土强度理论,并结合三维简化Bishop法思想推导了三维非饱和边坡稳定安全系数公式来评价边坡稳定性,并编制了相应的程序。最后,基于所提方法对嘶马河道岸坡的稳定性进行了评价,结果表明利用非饱和强度理论的岸坡安全性能比利用饱和强度理论的安全性有所提高,能更客观地对岸坡稳定进行评价。     

岩质边坡稳定性的有限元分析和数值模拟

基于岩质边坡滑动面和稳定性主要由岩体结构面强度决定的实际,作者首先采用有限元应力分析方法估算了岩体结构面的稳定安全系数,进而利用有限元强度折减法对岩质边坡稳定性进行了数值模拟研究。研究结果表明,采用有限元应力分析方法和强度折减法相结合的方式能快速有效地求解岩质边坡的稳定安全系数,并可为岩质边坡稳定性评价提供一定的指导依据。     

九甸峡水电站厂房后边坡稳定有限元分析

采用弹塑性有限元法和强度折减法,对九甸峡水电站厂房后岩体边坡进行稳定性计算分析和评价.根据边坡工程地质条件以及开挖和支护加固过程建立了边坡分级开挖支护的准三维有限元分析模型.模拟了开挖和支护过程,计算分析了开挖完成、支护完成、降雨和地震条件下边坡的应力分布和稳定安全系数.结果表明,该边坡在加固前安全系数小,存在不稳定的可能性,支护加固后边坡的稳定安全系数有较大提高,可满足正常运用要求.     

边坡开挖对铁路隧道的影响分析

在已有铁路线附近施工,对桥梁和隧道等铁路构造物造成一定的影响,对既有铁路的运营形成一定的安全隐患。结合某铁路隧道附近的边坡开挖,通过有限元模拟计算,详细分析了边坡开挖对铁路隧道结构的影响。研究表明边坡开挖引起隧道的应力和变形较小,但爆破作业引起的振动对列车的运营存在安全隐患。     

基于强度折减理论的海底斜坡稳定性分析

为加强强度折减有限元法在海底斜坡稳定性研究中的应用,以"荔湾3-1气田不良地质的风险评价"项目为工程背景,运用有限元软件ABAQUS二次开发得到的边坡稳定性分析模型对海底斜坡稳定性进行评价,并在此基础上探讨了各土体性质参数对海底斜坡稳定性的影响。该二次开发模块操作简便、计算准确,自动搜索安全系数精度高。计算结果表明海底斜坡坡度、土体不排水强度、摩擦角对海床稳定性影响较大,土体密度影响不大。