非饱和非稳定渗流作用下土坡稳定分析的强度折减有限元方法

从固、液相质量守恒的角度讨论非饱和非稳定渗流的基本方程，采用强度折减有限元方法且结合非饱和非稳定渗流有限元程序分析水位骤降引起的土坡稳定性，并与极限平衡法结果进行对比分析。研究结果表明，强度折减有限元方法是分析非饱和非稳定渗流作用下土坡稳定性的一种比较有效的方法，为工程实践提供参考依据，同时也指出今后的研究方向。     

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。     

基于GEOSTUDIO分析吸力对非饱和土边坡稳定的影响

基于非饱和土渗流和抗剪强度理论,分析了降雨条件下土体基质吸力对边坡稳定性的影响,探讨了考虑吸力和不考虑吸力条件下边坡的稳定安全系数,指出非饱和土坡稳定性与基质吸力有密切关系,基质吸力随含水量增大而减小,引起土体强度下降,土坡趋于不稳定。     

用强度折减法分析土坡稳定参数敏感性

介绍了有限差分法和强度折减法在土坡稳定性分析中的优势和应用,采用标准的算例分析了土坡稳定性计算中土的剪胀角、粘聚力和内摩擦角对土坡稳定性的影响。分析结果表明：安全系数随着剪胀角、粘聚力和内摩擦角的增大而增大,塑性区和滑动面也相应地发生移动,分析结果对滑坡设计具有很好的指导作用。     

考虑渗流作用的土坡稳定分析Fellenius法和简化Bishop法

通过对土条进行严格的力平衡分析,论证了土条浸润线下等体积水的重力与外表面水压力的合力为渗透力。由此得出土坡稳定分析中正确考虑渗流作用的方式是:当以水土混合体为研究对象时,应考虑土体周围孔隙水压力而不考虑渗透力;以土骨架为研究对象时,应考虑渗透力而不考虑孔隙水压力;用孔隙水压力分析时须与土体饱和重度相对应,用渗透力分析时须与土体浮重度相对应。将均质各向同性土体的稳定渗流场中流线简化为平行于浸润线的直线簇,分别将水土组合体和土骨架作为研究对象,经严格的力学分析和数学推导,得到渗流作用下经典土坡稳定分析方法中Fellenius法和简化Bishop法的安全系数求解式,对所得的安全系数计算式的对比分析可知,两种方法在本质上是一致的。采用该文方法的实例计算结果与严格条分法的计算结果的对比表明:考虑渗流作用的Fellenius法和简化Bishop法在滑坡分析中是可行的。     

SEEPIW软件在深基坑饱和-非饱和非稳定渗流分析中的应用

本文采用国际商用软件GeoStudio（GEO—SLOPE）中的SEEP／W对一个深基坑进行降雨下深基坑饱和一非饱和非稳定渗流分析探讨，计算结果表明，在非饱和区，孔隙压力及含水饱和度都在随着降雨的入渗而逐渐增大，降雨导致地下水位抬升，土体孔隙压力升高，这些结果和实际情况一致。     

考虑土条间作用剪力的土坡稳定分析方法

本文通过对土条间作用力的方向,位于条间界面的剪和作用形式进行了假定,认为条间界面的作用力满足水土平衡的最小承载力,而由此引出一个简单方程式,用以确定土条是作用力的夹角,依据平衡条件,结合强度破坏准则,解决土坡稳定分析中的全部未知数。     

强度折减法分析非均质土坡稳定的适用性

强度折减法是一种处理边坡稳定性问题的数值分析方法。该方法在简单均质边坡中的适用性已得到较为一致的认同,但对于非均质土坡稳定性分析的适用性还有待进一步研究。本文旨在探讨强度折减法在分析复杂多层边坡和加固后土坡稳定性的适用性,采用基于强度折减法的FLAC3D（显式拉格朗日有限差分法）对算例进行了分析,分析结果表明由此求得的安全系数、滑动面位置形状与传统方法（极限平衡法）的结果十分接近,从而论证了强度折减法用来分析复杂多层边坡和加固后土坡的稳定性是可行的。     

基于强度折减的拉格朗日差分方法分析土坡稳定性

运用连续介质显式拉格朗日有限差分方法,通过逐步折减土体的抗剪强度,来分析土坡稳定的安全系数。实例计算表明,强度折减系数达到某一数值时,土坡顶点的水平位移会快速增加。根据这一现象,提出了界定土坡破坏的坡顶位移增量标准。即坡顶位移增量与折减系数增量之比大于系数sc为土坡破坏,并建议了sc的取值。这样可避免强度采用折减方法分析土坡稳定时,以不收敛等"模糊"概念作为土坡破坏状态的判别标准,具有物理意义明确、客观具体、便于数值计算等特点。与瑞典圆弧法、简化Bishop法及Spencer法比较可见,这些方法的潜在滑动面形状相似、位置十分接近,说明本文方法及"破坏"状态的判别标准是合适的。文中对剪胀角的影响进行了讨论,得到"不考虑"剪胀性的关联流动法则会高估土坡稳定安全系数的结论。     

非饱和非稳定渗流作用下边坡稳定的有限元塑性极限分析下限法

常规的土坡稳定性分析方法主要是基于饱和土理论和稳定渗流情况,难以反映降雨作用和水位骤降对边坡稳定的影响,而实际上相当一部分坡体失稳是由于非饱和非稳定渗流引起的。基于Bishop提出的非饱和土有效应力原理以及Fredlund双应力强度理论,将任意时刻的水压力当做体积力考虑到平衡方程中,用基于有效应力的方式建立满足平衡条件、间断条件、应力边界条件以及屈服条件下考虑非饱和非稳定渗流作用的下限法非线性规划模型,并且编制了相应的程序。通过对降雨入渗和库水骤降的边坡数值算例的分析,验证了所提方法的正确性,对非饱和非稳定渗流作用下土坡失稳的规律有了进一步的认识。     

非饱和土边坡稳定性分析的研究

通过对非饱和度边坡稳定性进行有限元分析,对降雨过程中非饱和土的边坡参数进行了分析,提出了解决非饱和土稳定分析的新方法,为非饱和土边坡稳定分析提供了新的思路。     

非饱和土水气两相渗流有限元数值模型

根据非饱和土水气两相渗流理论,用Galerkin法建立了用以计算非饱和土水气两相渗流流场的有限元计算模型,编制了三维有限元计算程序,并介绍了该计算模型在可挥发污染物抽气曝气组合清除法中的应用。     

加筋高边坡的稳定分析

采用强度折减法对两个高度分别为 60 m 和 40 m 的土工格栅加筋高边坡的设计断面进行稳定分析,综合考虑塑性区贯通、特征点位移突变、计算不收敛,以及土工格栅的容许抗拉强度等确定相应的安全系数。计算表明采用不同的破坏标准,强度折减法会得到不同的安全系数;如果筋材强度始终得到保证,单纯由土材料的强度损失诱发边坡失稳,这种情况对应的安全系数是比较高的。考虑筋材强度,边坡会在较小的折减系数下因为筋材强度不足而失稳。有限元法能够得到不同情况下各层筋材的受力情况,可以据此进行加筋力的分配,这是极限平衡法所不具备的。     

交河故城土遗址边坡降雨非饱和入渗分析

降雨非饱和入渗是诱发边坡失稳滑动的主要原因之一。本文基于饱和-非饱和降雨入渗理论,建立饱和-非饱和降雨入渗模型,并进一步建立了其数值计算模型,发展了相应的数值模拟技术。在前人工作的基础上,编制完善了饱和-非饱和降雨入渗有限元计算程序。选取新疆交河故城土遗址一典型边坡,详细分析了一个较为完整降雨入渗过程中边坡内部渗流场的分布特征;结果表明:所建立的饱和-非饱和降雨入渗模型较好的描述了降雨过程中边坡内部的渗流场分布,为进一步分析边坡在降雨非饱和入渗条件下的稳定性提供了支持。     

Stability analysis of layered slopes in unsaturated soils

This study presents stability analyses of layered soil slopes in unsaturated conditions and uses a limit equilibrium method to determine the factor of safety involving suction stress of unsaturated soil. One-dimensional steady infiltration and evaporation conditions are considered in the stability analyses. An example of a two-layered slope in clay and silt is selected to verify the used method by comparing with the results of other methods. Parametric analyses are conducted to explore the influences of the matric suction on the stability of layered soil slopes. The obtained results show that larger suction stress provided in unsaturated clay dominates the stability of the layered slopes. Therefore, the location and thickness of the clay layer have significant influences on slope stability. As the water level decreases, the factor of safety reduces and then increases gradually in most cases. Infiltration/evaporation can obviously affect the stability of unsaturated layered slopes, but their influences depend on the soil property and thickness of the lower soil layer.     

顺坡渗流条件下土质边坡浅层稳定分析

从斜坡土体应力状态出发,结合Mohr–Coulomb破坏理论,开展了降雨入渗形成顺坡渗流条件下的无限长土质斜坡浅层稳定分析,提出了边坡浅层失稳呈现上缘张拉区、中段主滑区和下缘挤压区三段滑动区域组成的"顺坡曲线"破坏模式;基于定积分元素法,论证了上下缘滑动区域土体的破裂面具有对数螺旋线形态特征,建立了考虑渗透力作用、采用有效应力表达、能较好反映入渗深度wz和主滑区长度L2等因素影响的"顺坡曲线"组合滑面浅层稳定分析方法。研究表明:边坡浅层土体稳定性随L2增大逐渐降低,最终趋近于无限长斜坡稳定分析结果;随wz增加直到最大入渗深度fz,处于极限平衡状态下的滑体L2逐渐减小至零,浅层局部失稳的"顺坡曲线"破坏模式将退化为深层整体失稳的对数螺旋线型曲面破坏模式;wzfz时,对边坡浅层稳定性若采用整体曲面滑动法进行分析将得到偏于危险的结果。     

关于浸水路堤的饱和不饱和土渗流解析

提出了用饱和不饱和土与有限元法相结合分析浸水路堤，详细阐明了这种方法所依据的原理和具体实现过程，对浸水路堤进行渗流分析。