A Practical Numerical Model for Seepage Behavior of Unsaturated Soil

It is important to estimate the seepage properties of unsaturated soils when performing an unsaturated-saturated seepage analysis, which is used to clarify the slope failure mechanism and predict the occurrence time of slope failure due to rainfall. Kitamura et al. (1998) proposed a numerical model to quantitatively estimating the seepage properties of unsaturated soils. And they have compared numerical results with laboratory soil tests in order to examine the validity of the numerical model. Consequently, it has been found that the numerical model must be improved moreover. In this paper a practical numerical model for seepage behavior of unsaturated soil is proposed to improve the previous model proposed by Kitamura et al. (1998). Firstly, the basic theories of the previous model are explained. Calculation results are compared with those obtained from the laboratory soil tests in order to examine the validity of the previous model. Then, we perform some improvements of the previous model based on hydro-mechanical properties, and propose a new parameter, named “parallel translation index (I_pt)”. From the results we showed that the relationship between the new parameter and the uniformity coefficient (U_c), expressed by logarithm is linear relation. Therefore, the reasonable seepage properties of soils can be computed from the improved numerical model using only the popular soil parameters.     

非饱和土渗流-变形耦合的数值分析

基于一维非饱和土的渗流-变形控制方程,采用Flex PDE(Partial differential equation)软件对该耦合方程组进行求解分析.该方法突破了解析法对非饱和土导水系数函数的特殊限定,适用于任意的土-水特征曲线表达式;还可考虑到饱和时的渗透系数以及孔隙率是变量.与解析解相比,该数值解表现较高的精度,...     

考虑蒸发影响的非饱和土坡渗流分析

运用分形模型理论预测了粘土、粉土与砂土的土-水特征曲线与导水系数曲线。讨论了大气降雨-蒸发作用对非饱和渗流场的变化规律。在大气蒸发作用下,粘土边坡表层土体的负孔压逐渐增大。随着降雨入渗,粘土边坡坡脚处的土体首先达到饱和状态,并出现正孔隙水压。在降雨过程中,粉土边坡与砂土边坡的坡脚处,难以形成正孔隙水压。粘土边坡的实际降雨入渗量较小,且与土体的初始含水量、降雨类型、土体的导水系数等因素有关。非饱和土的实际蒸发量不等于其饱和状态时的土体蒸发能力。当土体达到饱和状态时,两值相等。实际蒸发量与潜在蒸发量的比值是土体表层基质吸力的函数。     

堤坝饱和-非饱和渗流的数值分析

本文介绍了堤坝渗流分析的一种新方法--饱和-非饱和渗流的数值分析。本方法是根据饱和-非饱和渗流规律建立的数学模型,将堤坝内饱和区与非饱和区耦合在一起,构成整体的分析模型。应用有限差分法编出程序,上机计算。计算与试验对比表明,无论是上游水位骤升还是突降,两者基本上一致。自由水面线、等水头线以及等压线的分布情况都是合理的,具有良好的规律性。     

土质高边坡的降雨渗流场数值模拟分析

运用饱和-非饱和渗流有限元法模拟降雨条件下饱和-非饱和土质高边坡暂态渗流场的变化情况,本文对降雨边界的处理方法加以改进,使其适用于土质高边坡渗流场的计算.对砂箱模型和土质高边坡模型的计算结果表明:所提出的边界条件的改进足可行的;雨水入渗引起土壤基质吸力大量丧失,降雨初期基质吸力丧失最快;当降雨强度相对土体入渗能力较大时,基质吸力的丧失速度主要取决于土体自身的入渗能力.     

某边坡渗水工况下的稳定性数值模拟分析

边坡渗水对边坡稳定性影响非常大,而一般渗水位置都集中在锚杆处,长时间渗水导致锚杆锈蚀,从而降低其强度性能,对边坡的稳定性带来隐患。利用ABAQUS对边坡渗水工况下的稳定性数值模拟分析,分析结果给出了锚杆不同损伤程度下边坡的稳定性系数。     

云奉高速公路奉节东立交高填方边坡数值分析

借助三维有限元计算机模拟,对云奉高速公路奉节东立交高填方边坡及其支挡结构进行了安全评价.通过有限元强度折减法得到了边坡的安全系数,并且对支挡结构在不同安全系数下的应力,位移和内力等方面进行了计算.基于材料力学提出一种利用三维有限元求解桩内力的简单方法.计算结果表明该边坡晷其支挡结构整体稳定,但局部存在变形过大和超载的问题,并给出了相应的解决办法.     

落石冲击旁山填方路基边坡破坏数值模拟

落石灾害造成山区中低等级公路路基滑塌灾害十分普遍,造成交通堵塞及大量的经济损失,甚至人员伤亡。以旁山沥青路面填方路基边坡为原型,采用显式动力学程序LSDYNA,研究了不同下落高度及入射角度的落石冲击作用下路基边坡的力学响应,揭示了落石冲击力和路基边坡的变形、能量转化与落石高度和入射角度的相关性。落石冲击力与入射角负相关,入射角为45°时路基变形最大。路肩位移、路基路面变形与下落高度正相关。路面结构对路基的保护作用与下落高度呈正相关。落石高度的变化主要影响路基路面变形,入射角的变化主要改变土体力学响应范围。研究成果可为路基边坡的落石灾害防护设计提供参考。     

残积土坡降雨渗流特性与排水设计数值研究

大气降雨是触发边坡失稳的重要因素之一,合理排水可有效控制渗流、稳定边坡。针对福建典型的非饱和花岗岩残积土坡,基于饱和-非饱和渗流理论,分析研究降雨入渗条件及不同排水方式对渗流场控制规律及对边坡稳定性的影响规律。结果表明,降雨条件下存在临界降雨强度,在此强度内,边坡浅表处的最大孔隙水压力和地下水位均随降雨历时和降雨强度的增加而增加,坡脚渗流密集。水平排水管设置对边坡整体稳定性影响显著,最优排水管长度约为单级边坡的水平投影长度,排水管角度在工程中以10°为宜,坡顶坡底双层排水效果更佳。     

岑梧高速公路K46段填方路基边坡变形成因及治理措施探讨

本文从工程实例出发,阐述丘陵地区填方路基的变形特征,分析其变形成因,探讨治理措施,以资借鉴。     

超高填方边坡拱形骨架护坡施工技术

高边坡支挡防护及排水设施是保证填筑体边坡稳定性的重要结构,但超高填方边坡护坡容易出现变形、沉陷等质量问题。介绍了超高填方边坡拱形骨架护坡施工技术,通过工程施工应用,解决了目前超高填方边坡施工质量控制不佳的现状。该技术使用效果良好,可为同类工程提供参考。     

土工格栅加筋碎石土在神农架机场高陡边坡的应用

以神农架机场一处边坡工程为例,开展边坡的原位监测,获得了格栅加筋高陡边坡体内部的土压力、坡体内部位移、坡体表面位移及加筋格栅变形的分布规律。监测结果发现,最大竖向土压力值不是出现在最底部,随着远离挡墙而向下部迁移;坡体内部水平位移沿高度上呈非线性变化,呈现多个极值,最大值出现在距离坡顶22m高度处,位移值仅为20mm;而边坡的整体位移规律呈渐进发展的鼓胀式,底部位移最小,中部位移最大;坡体内部加筋格栅变形的量级为mm,最大变形值发生在挡墙1/2高度处,变形量2.32mm,应变仅为6.65%,说明格栅的潜力还未得到充分的发挥。     

Numerical Analysis of the Seismic Behavior of Tunnels Constructed in Liquefiable Soils

This paper includes a numerical study of the seismic behavior of tunnels constructed in liquefiable soils. It is carried out using finite element modeling based on the (u-p) formulation (displacement for the solid phase and pore-pressure for the fluid phase). The behavior of the soil material is modeled using a cyclic elastoplastic constitutive relation involving both isotropic and kinematic hardening. The paper is composed of three parts. The first part includes a brief presentation of the numerical model used in this study; the second concerns the analysis of a reference example; the last part presents a parametric study of the influence of both loading and soil characteristics on the seismic response of tunnels constructed in saturated soils.     

海塘渗透破坏数值模拟及渗透特性

为研究海塘的洪水渗透规律和渗透破坏机制,提出了可考虑土体渗透性随渗透破坏而变化的饱和非饱和/非稳定渗流分析模型,编制了相应的程序.选取实际海塘进行了洪水渗透过程的数值模拟,并将计算结果与现场监测试验结果进行了对比,表明所建立的分析模型和计算程序是正确的.工程实例分析结果表明,海塘洪水渗透过程是一个涉及土体渗透性变化的饱和非饱和/非稳定渗流过程,塘身浸润线变化经历4个阶段,海塘渗透破坏是大渗流比降下洪水长时间渗透所导致的.因此海塘的洪水渗透破坏涉及破坏区土体渗透性的变化以及饱和-非饱和/非稳定渗流,按中国现行规范应用稳定渗流分析方法进行计算是存在问题的.     

地震作用下土钉支护边坡动力分析

应用动力弹塑性有限元方法,研究了双向地震激励下土钉支护边坡动力响应。考虑土体与支护结构相互作用及其协同工作建立三维有限元模型。给出了地震波和阻尼的选取方法。应用了非线性静动力性能的弹塑性模型模拟土体;采用了可以描述土钉在进入塑性阶段强化性质的双线形弹塑性模型模拟土钉;土与结构的相互作用由接触单元模拟。研究内容包括边坡竖向地震响应、水平地震响应,土钉的地震响应,土压力地震响应。结果表明土钉支护边坡延性大,有很好的抗震性能;地震作用后各层土钉轴力都增大;边坡在地震作用下产生永久位移;地震作用下土压力峰值形状与地震作用前的土压力形状相似。这些结论对土钉支护边坡的抗震设计与动力分析有较高的参考价值。     

裂隙充填介质对边坡渗流的控制效应

基于裂隙充填物膨胀压力与蚀变岩体力学参数测试分析成果,针对膨胀性充填物对裂隙岩体渗流影响极少开展的问题,探讨了充填物的力学响应对裂隙渗流的影响。研究表明,无论充填物产生的膨胀压力对裂隙来说是剪应力还是拉应力,都将导致其渗透性显著增加。并且,充填物的塑化、液化效应也对裂隙渗流产生重要影响。     

现代夯土建筑材料特性及抗震性能数值模拟

对现代夯土材料抗压强度及收缩率进行试验,讨论不同配比夯土料的基本力学性能。砂石骨料能够显著控制夯土材料收缩率,水泥能够有效改善夯土材料抗压强度。基于线性Drucker-Prager准则构建夯土材料本构模型,确定Mohr-Coulomb准则与Drucker-Prager准则间夯土材料参数转换关系,并将其应用于有限元分析。通过与夯土墙静力推覆试验及夯土结构振动台试验结果的对比分析,验证了数值方法的适用性。     

唐家湾东边坡渗流及稳定性分析与防治措施

水库水位的上升和下降将导致库岸边坡体内地下水渗流场的变化,进而引起边坡的失稳破坏。以工程勘察资料为基础,论述了唐家湾东边坡的地质工程条件,运用Geo-slope软件进行了库水位变化的渗流场模拟;采用考虑基质吸力影响剩余推力法对边坡在库岸水位升降变化的情况下进行稳定性计算,并对边坡稳定性进行了分析与评价;最后结合实际工程提出防治方案并分析了监测的结果,表明该方案能有效地控制边坡的整体变形。     

低层冷弯薄壁型钢龙骨体系抗震性能数值模拟研究现状

对低层冷弯薄壁型钢龙骨体系的抗震性能数值模拟研究现状进行了较为全面的综述,结合木龙骨结构体系抗震性能数值模拟的研究概况,着重介绍了LRCFSF体系的主要抗侧力单元——龙骨式复合墙体的几种有限元数值分析模型和对整体结构进行动力分析所采取的方法.在此基础上,对LRCFSF体系的抗震性能数值模拟研究工作尚需研究与解决的问题进...     

非饱和土大气张力通用公式与土坡稳定

提出了有效应力的新概念:有效应力是土体中提供抗剪强度的点的集合所对应的应力。推出了土坡稳定的非饱和土大气张力圆弧滑动法公式,并用算例说明。推出了土坡稳定的非饱和土大气张力平面滑动法公式。