无限长均质斜坡降雨入渗解析解

降雨是导致边坡失稳的最主要的环境因素,研究降雨入渗对边坡稳定性的影响,关键和难点是计算降雨入渗在边坡土体中引起的渗流场。采用Fourier积分变换分别对降雨强度小于和大于土体饱和渗透系数情况下的斜坡入渗解析解进行了推导,并给出了这两种情况下斜坡入渗解析解的统一表达式。该解不仅能反映非饱和土特性及斜坡的影响,还能反映当降雨强度大于土体饱和渗透系数时,坡面边界由流量边界转化为水头边界的动态变化过程,便于更全面地对降雨情况下斜坡的入渗规律进行研究。通过与有限元软件的计算结果进行对比,证明该解是稳定可靠的,且其形式简单,计算效率高;该解可精确计算坡面积水时间及任意时间点及空间点的孔隙水压力值,并用于评估降雨入渗对非饱和土斜坡稳定性的影响。     

考虑地表变流量的非饱和土渗流耦合的解析分析

基于含水率和渗透系数是孔隙水压力的指数函数假设,通过 Fourier 积分变换,获取了降雨入渗过程中一维非饱和土渗流–变形耦合的解析解,该解能考虑地表降雨强度的变化。当降雨强度小于土体的入渗能力时,地表边界受流量控制;降雨强度逐渐增加,超过土体的入渗能力,地表边界为孔隙水压力。该解不仅能考虑地表变流量的边界,还可以分析压力边界条件,另外适用于任意的初始条件。算例计算结果表明,耦合对渗流产生影响;当渗流达到稳定时,非饱和土变形–渗流的耦合效应消失。     

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。     

三维非饱和土滑坡稳定性影响因素研究

三维空间结构和土体非饱和状态,对滑坡稳定性评价具有至关重要的影响。为了深入研究影响三维非饱和土滑坡稳定性的主要因素,以标准算例的三维扩展模型为例,考虑非饱和土的弹塑性本构模型和Fredlund强度准则,开展边坡稳定性数值模拟研究。从外因和内因两个方面,探讨了雨水入渗引起的负孔隙水压力分布和地下水位线的改变以及滑面深度、强度参数等因素对三维非饱和土滑坡稳定性的影响规律。研究结果表明:采用三维分析方法能反映坡体的空间应力状态和滑面的空间形态,各分析因素对滑坡稳定性的影响程度依次为参数?的改变、雨水入渗导致吸力丧失、滑面深度,且?的影响随着滑面深度而增大,而雨水入渗对浅层滑坡的影响较大。     

裂隙边坡降雨入渗及稳定性分析

为探讨降雨条件下裂隙边坡的渗流及稳定性,选取典型斜坡体的概化模型为研究对象,基于岩土体饱和-非饱和渗流理论,模拟不同裂隙深度和降雨时效下边坡土体孔隙水压力分布及稳定性变化。研究结果表明,坡体裂隙的存在导致雨水迅速入渗,改变了坡体水流的入渗过程和路径;裂隙周围土体孔隙水压力急剧增加,土体有效应力减小,导致土体强度降低;不同深度的裂隙边坡在相同降雨强度下,裂隙越深,边坡稳定性系数下降越快,即越易失稳。     

降雨型滑坡研究的发展现状与展望

本文从统计学研究和机理研究两个方面阐述了降雨型滑坡的研究历史和研究现状,其中又把降雨型滑坡机理研究按三个方面分别进行了论述,即降雨入渗引起的斜坡体内水-岩（土）力学作用（包括饱和与非饱和土力学）对斜坡稳定性的影响;降雨入渗引起的斜坡体内水-岩（土）物理化学反应对斜坡稳定性的影响和降雨型滑坡机理研究的数值模拟技术。通过上述论述可知,当前降雨型滑坡的研究虽然取得了丰富的成果,但是由于实际情况的复杂性,研究的成果还难以在实际的工程应用中对降雨型滑坡进行准确的预测预报,降雨型滑坡依然是有待深入探讨的前沿课题。文末对降雨型滑坡未来的研究方向进行了展望。     

基于ABAQUS非饱和膨胀土边坡降雨入渗分析

降雨是诱发边坡失稳的主要原因之一,研究降雨引发滑坡机理分析具有重大现实意义。文章基于ABAQUS有限元软件模拟非饱和土边坡降雨入渗分析,结合滤纸法试验推导出适用于贵州省某区域非饱和膨胀土的土水特征曲线拟合公式;结合流固耦合理论和强度折减理论探究了降雨入渗下非饱和土边坡渗流场、位移场及稳定性的变化规律。结果表明:非饱和土基质吸力与含水率呈负相关;降雨入渗过程边坡地下水位差异抬升产生水平渗流力作用以及土体吸力减小强度降低是引发边坡失稳的主要原因。     

南江红层地区缓倾角浅层土质滑坡降雨入渗深度与

2011年“9.16”特大暴雨诱发四川省南江县发生数以千计的缓倾角浅层土质滑坡,该类典型滑坡具有滑体厚度集中在1～5 m区域,且总是沿呈“光面”的基覆界面顺层滑动的特殊性。通过设计室内降雨入渗试验、建立G-A入渗模型及考虑大气对土坡的影响计算得大气影响深度,分析滑坡降雨入渗深度,研究滑体厚度分布成因;并根据非饱和土强度理论分析天然状态下及降雨条件下浸润峰分别位于土层中与基覆界面时的斜坡稳定性,研究滑坡沿基覆界面滑动成因。结果表明：南江县红黏土渗透性极低,短时间的强降雨下降雨入渗深度十分有限,一般仅入渗50 cm左右。研究区的大气影响深度为5.37 m,在该深度范围内,雨水易入渗,但随着深度的增加,土体风化程度逐渐减弱,土体孔隙比、渗透性逐渐降低,入渗逐渐困难,直至下覆基岩,降雨过程中雨水入渗深度是导致缓倾角浅层土质滑坡厚度主要集中在1～5 m的原因。在降雨条件下,当浸润峰深度小于土层厚度,潜在滑面位于浸润峰处时,斜坡保持稳定,当浸润峰深度等于土层厚度,潜在滑面位于基覆界面时,界面滞水,水位上升,孔压产生,同时界面岩土体发生软化和润滑作用,界面效应是导致滑坡沿基覆界面这一“光面”顺层滑动的主要原因。     

南江红层地区缓倾角浅层土质滑坡降雨入渗深度与成因机理研究

2011年“9.16”特大暴雨诱发四川省南江县发生数以千计的缓倾角浅层土质滑坡,该类典型滑坡具有滑体厚度集中在1~5 m区域,且总是沿呈“光面”的基覆界面顺层滑动的特殊性。通过设计室内降雨入渗试验、建立G-A入渗模型及考虑大气对土坡的影响计算得大气影响深度,分析滑坡降雨入渗深度,研究滑体厚度分布成因;并根据非饱和土强度理论分析天然状态下及降雨条件下浸润峰分别位于土层中与基覆界面时的斜坡稳定性,研究滑坡沿基覆界面滑动成因。结果表明:南江县红黏土渗透性极低,短时间的强降雨下降雨入渗深度十分有限,一般仅入渗50 cm左右。研究区的大气影响深度为5.37 m,在该深度范围内,雨水易入渗,但随着深度的增加,土体风化程度逐渐减弱,土体孔隙比、渗透性逐渐降低,入渗逐渐困难,直至下覆基岩,降雨过程中雨水入渗深度是导致缓倾角浅层土质滑坡厚度主要集中在1~5 m的原因。在降雨条件下,当浸润峰深度小于土层厚度,潜在滑面位于浸润峰处时,斜坡保持稳定,当浸润峰深度等于土层厚度,潜在滑面位于基覆界面时,界面滞水,水位上升,孔压产生,同时界面岩土体发生软化和润滑作用,界面效应是导致滑坡沿基覆界面这一“光面”顺层滑动的主要原因。     

降雨诱发滑坡的实时概率分析

近年来降雨诱发了大量滑坡,其主要原因是降雨入渗使得非饱和边坡的饱和度增加,从而渗透系数增加,抗剪强度降低,因此滑坡发生的概率随着入渗雨量和时长的变化而变化.本文提出了一种基于实时降雨量计算滑坡实时概率的方法.首先模拟某降雨量下滑坡的孔隙水压力分布及最危险滑裂面,然后统计滑裂面上正应力和孔隙水压力的概率密度函数,最后结合可靠度理论计算边坡在此降雨量下的实时失稳概率.结果表明不同时刻滑裂面上的孔隙水压力的均值随着降雨入渗而增加,边坡的失效概率随着降雨入渗而明显增加.     

降雨条件下非饱和土中污染物迁移的数值模拟

利用溶质传递方程与非饱和土非稳态渗流方程联立耦合,建立了非饱和土污染物迁移模型.采用有限元数值分析的方法,模拟了土体非饱和带中污染物在降雨条件下的迁移过程,研究了无降雨、连续降雨和间断降雨条件下土体非饱和带中孔隙水压力和含水量变化以及污染物的迁移规律.研究结果表明,非饱和带污染物浓度随着时间增加逐渐增大,达到峰值后逐渐...     

降雨作用下堆积层滑坡渗流特性及稳定性分析

结合毕节市威宁县一滑坡实例,以饱和-非饱和土体渗流理论为依据,并运用seep模拟软件研究降雨入渗条件下不同时刻、不同高程上滑坡堆积层中孔隙水压力的变化情况以及滑坡稳定性系数的变化。结果表明,滑坡的稳定性系数在持续降雨及降雨结束过程中表现为先下降后回升;浅层滑坡的稳定性系数最低点发生在暴雨结束时刻,深层滑坡的稳定性系数最低点发生在暴雨停止后的一段时间,降雨入渗存在一定的滞后性。     

可溶性污染物在非饱和成层土中的迁移规律研究

建立污染物在一维三层非饱和土体中迁移的数学模型,进而研究积水入渗和降雨入渗两种边界条件下可溶性污染物在不同夹层土体工况以及不同吸附模式和不同初始孔隙压力(或不同降雨强度)情形下的迁移规律。研究表明,积水入渗条件下,污染物在粗颗粒土中的迁移速度要大于细颗粒土,而且前者的弥散度也大于后者。此外,初始压力水头对污染物迁移速度的影响不大,但随初始压力水头的减小对应的浓度峰值有增大的趋势。另一方面,降雨入渗条件下,降雨强度越大,峰值浓度越大,即表明降雨入渗促进了土体中污染物的迁移效应。当然,在相同时间内,粗颗粒土的峰值浓度略小于细颗粒土的峰值浓度。     

土水特征曲线在边坡稳定分析中的应用

降雨是诱发滑坡的主要原因之一。土水特征曲线是数值模拟降雨条件下非饱和土边坡失稳的重要模型函数。为探讨土水特征曲线在滑坡预测中的应用,以不同吸力路径和应力状态条件下量测的土水特征曲线作为模型函数,使用Geo—slope计算软件模拟降雨入渗引起的暂态渗流场,然后将计算得到的暂态孔隙水压力分布用于边坡的极限平衡分析。数值模拟结果表明,采用传统的干燥阶段的土水特征曲线是偏于危险的,实际工程中应采用考虑应力状态及干湿路径影响的水力特性参数将更加安全与合理。     

非饱和土的变形与渗流耦合的一维解析分析及参数研究

一维的渗流和变形耦合的解析解通过Fourier积分变化获得。指数函数可用来表达水力传导率和孔隙水压力的关系,及土水特征曲线。此解析解考虑了任意初始的孔隙水压力分布和流量边界条件。解析分析表明,渗流和变形耦合对非饱和土中水的入渗产生重要的影响。在渗流的早期阶段,耦合与非耦合情况下的差异随着时间变化显著;随着趋近于稳定状态,这差异逐渐消失。进一步分析了耦合解的各个参数的影响。降雨强度与渗透系数的比值(q/ks)对耦合的渗流和变形产生较大的影响。耦合与非耦合之间的差异与去饱和系数(desaturation coefficient)有关。     

降雨诱发非饱和土边坡直线滑移的稳定性计算

根据Green-Ampt入渗原理,考虑降雨入渗及其对土体的物理力学作用,分析了雨水入渗非饱和土边坡坡面入渗规律,建立了非饱和土边坡坡面入渗模型,获得了雨水非饱和入渗过程中的雨水入渗深度计算式。通过分析降雨后边坡潜在滑移体的几何模型和力学特性,获得了滑移面倾角与边坡倾角、雨水入渗深度和坡高之间的关系,建立了降雨入渗影响下非饱和土边坡直线滑移与倾覆破坏的安全系数计算式,为分析降雨入渗非饱和土边坡稳定性提供了一种定量计算方法。     

垃圾土中水分运动的一维数值分析

运用Brooks-Corey模型拟合了垃圾土的土水特征曲线和非饱和渗透系数,运用饱和—非饱和渗流分析,研究了垃圾土的一维水分运动过程,通过数值模拟计算了垃圾土在降雨入渗过程前后的水分运动,展示了孔隙水压力随时间的变化,使得对垃圾土中的水分运动过程的认识更加直观清楚。     

强降雨入渗下高大挡土墙渗流与稳定分析

分析了高大挡土墙的降雨入渗过程,提出了挡土墙的降雨模型,讨论了饱和—非饱和渗流场下的挡土墙的孔隙水压力分布及挡土墙稳定性变化,研究了不同原状边坡下挡土墙的渗流及整体稳定性,分析结果表明,墙后土体表面回填土区在原状土区径流的作用下降雨强度加大,加剧了回填土区渗流,土体内部回填土与原状土交界面逐步形成饱和带,而原状土坡更陡的挡土墙,其墙后渗流作用越显著,受降雨影响更明显,应提高其挡土墙稳定性富余度.     

膨胀土路堑边坡降雨入渗稳定性分析

膨胀土遇水发生软化,导致土体强度降低,降雨入渗对膨胀土路堑边坡影响较大。依据岩土饱和/非饱和渗流理论,利用有限元数值模拟分析软件,通过降雨入渗模型分析,建立膨胀土路堑边坡饱和/非饱和降雨入渗模型,模拟了降雨过程中边坡地下水含水率、压力水头变化规律,分析研究降雨入渗对路堑边坡渗流场及稳定性的影响规律。结果表明:降雨入渗对膨胀土边坡渗透影响仅发生在浅部区域,坡面低渗透性影响雨水入渗效果,裂隙性坡面则入渗稍快;对于低透水性、高基质吸力,短期降雨不至于导致边坡大面积滑塌破坏,边坡滑面只出现在表层,表现为浅层滑动,对深部土体影响不大。为以后膨胀土路堑边坡施工与防护提供一定的理论依据和数据参考。     

降雨条件下非饱和朗肯土压力统一解

基于统一强度理论和Bishop有效应力原理,结合降雨入渗解析解,推导了考虑中间主应力效应及材料拉压比影响的降雨条件下非饱和朗肯土压力的统一解。通过算例验证了推导公式的有效性,并探讨了降雨条件下基质吸力的变化对非饱和土压力的影响。结果表明:主动土压力随着统一强度理论参数的增大而减小,而被动土压力呈现相反趋势;随着降雨的发生、浸润和停止,主动土压力和被动土压力呈现不稳定变化,最终都趋于稳定,这是由基质吸力的变化所引起的;非饱和渗透特征参数的选取会对土压力的计算产生显著影响。