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。     

土坡稳定分析Spencer法的有效应力形式

Spencer法是广泛应用的土坡稳定分析方法,原文采用总应力形式,用孔隙水压力系数计算渗流场内各点水压力,间接计算土体有效应力。因浸润线以下土条内水重与土条左侧面、右侧面、底面水压力合成为渗流力,土体受力分为两部分:一部分是土体的浮重及侧面有效土压力,另一部分是水体作用的渗流力。基于此重新分析土条受力,沿用Spencer原文推导方法建立有效应力形式的力平衡和力矩平衡表达式,求解有效应力形式的安全系数,形成土坡稳定分析Spencer法的有效应力形式。根据均质各向同性土坡渗流场中流线分布呈坡顶、坡面和坡底近似多段式折线的简化形式,对Spencer原文中的两个经典算例进行验证计算,并对另一算例应用SLOPE/W进行验证计算,计算结果显示:提出的Spencer法有效应力形式所得边坡稳定安全系数值与原文总应力形式计算结果相近。建立的Spencer法的有效应力形式为边坡稳定分析提供一种评价方法。     

基于图像分析的土坡离心模型试验变形场测量

开发了离心场条件下土坡离心模型试验变形场非接触测量技术并进行了实际应用。基于图像相关分析理论,开发了新的土坡离心模型试验过程中土体位移非接触测量系统以观测离心机运行中土坡的位移。针对简单土坡进行了离心模型试验,测量了土坡的位移场变化过程。测量结果规律性好,表明该非接触测量技术能够较好地测定离心模型试验中土体侧面任意点在任意时刻的位移,适用于离心场环境中土坡变形过程的测量。加载导致土坡在某些位置出现变形集中,意味着这些位置发生了应变局部化。应变局部化的发展与土坡破坏有着密切联系。     

预防和阻止土坡滑动的几种方法

在土方开挖或高填方的工程施工中,经常遇到边坡滑动的现象,给正常的工程带来很多困难,如果不及时采取有效的处理措施,将会造成施工难度增大,影响工程质量和工期不能正常完成的后果。因此,必须及时解决好预防土坡滑动和阻止土坡继续滑动的问题。土坡的滑动是由于促使土坡运动的滑动力与滑动面上的抗滑力相互之间发生变化的结果。土体的容重、土坡坡顶的荷载、土体的渗透力、土坡的地质条件以及气候温度因素的变化都将直接影响土坡的稳定状态。所以,在工程施工中,我们应根据影响土坡稳定的原因采取相应的措施,预防和阻止土坡的滑动,保证正常施…     

渗流作用下土坡圆弧滑动有限元计算

分析了土坡滑动稳定性计算的条分法及其存在问题 ,并提出了圆弧滑动的有限元法 ,以三角形单元的渗透力取代垂直条块周边的水压力 ,正确考虑了渗流方向及其力矩的影响 ,不仅提高了计算精度 ,而且连续计算渗流与滑坡 ,使计算过程简便迅速。     

基于蒙特卡罗法的土坡稳定可靠度分析

采用可靠度分析的蒙特卡罗法,对土坡稳定可靠度进行了分析,并以工程事例为例,讨论了计算模型以及土性参数的均值和变异系数对可靠指标的不同影响,并对可靠指标和安全系数度量土坡稳定的合理性进行了一定的比较。     

坡顶压力下边坡的二维与三维稳定分析(英文)

基于极限分析理论和能量安全系数的定义,提出了一种评估土坡稳定分析的方法,并通过例子阐述了该方法的具体应用。分析表明:对二维的土坡稳定分析,能量安全系数具有明确的物理意义,且容易将其应用和拓展到土坡的三维稳定分析中。结果表明:文中建议的两种土坡三维破坏模式更适用于坡顶局部压力下的三维土坡稳定分析研究。     

基于水压率讨论土中孔隙水压力及有关问题

提出了水压率的概念,在此基础上修正了孔隙水压力、浮力、浮重度、渗透力、固结系数和贮水率计算方法,分析了有效应力、有效自重应力和有效土压力变化规律,对渗流破坏、基坑底突和振动液化特征作出了解释。     

渗透力概念的力学分析及广义化探讨

渗透力是土力学中重要而艰深的概念之一。在分析渗透力现有成果基础上,首先辨析提出了相关的水力梯度定义和Darcy定律表述之间的协调性问题,从而明确了传统渗透力表述式中水力梯度的协调性定义方法;然后,基于力学机理较严谨的Biot固结理论并引入体力、广义有效应力原理和总渗流势方程等,分析提出适用于广义多孔介质(含土体)的广义渗透力的一种定义,即广义渗透力在力学上是广义有效应力系数张量与总渗流势梯度的点积,这区别于传统假说。在Terzaghi有效应力方程适用的范围内,广义渗透力可以退化为总渗流势梯度这一常见形式。还探讨了渗透力的其他力学性质,以及考虑渗流速度影响的广义渗透力改进途径。所得结论有助于拓展对渗透力概念的认识。     

降雨条件下含软弱夹层土坡的离心模型试验研究

进行了降雨条件下含软弱夹层黏性土坡的离心模型试验。试验主要研究了降雨条件下坡体的吸力和变形规律,重点分析了软弱夹层对坡体的影响。测量了含软弱夹层黏性土坡的位移和土坡内一点的吸力。试验结果表明由于软弱夹层的遇水软化和高渗透特性,降雨后含软弱夹层黏性土坡在软弱夹层发生滑出。降雨条件下含软弱夹层黏性土坡的变形可以分为均匀变形、错动阶段和滑坡3个阶段。对降雨过程中的吸力变化与坡体应变变化进行了分析,表明可以通过坡体中各点应变的发展反推出降雨入渗时刻和分布。软弱夹层的存在造成了降雨入渗分布的变化,导致了坡体错动带在该处不再连续,并降低了边坡的稳定性。     

二维应力作用下岩石单裂隙渗流规律的实验研究

在对人工充填砂裂进行剪切实验的基础上，分析了剪应力和法向有效应力作用下裂隙岩石的渗流特性，并提出了二维应力作用下裂隙岩石渗流模型，即剪应力和法向有效应力耦合作用下的渗流公式。     

Surficial stability analysis of soil slope under seepage based on a novel failure mode

Normally, the edge effects of surficial landslides are not considered in the infinite slope method for surficial stability analysis of soil slopes. In this study, the limit stress state and discrimination equation of an infinite slope under saturated seepage flow were analyzed based on the Mohr-Coulomb strength criterion. Therefore, a novel failure mode involving three sliding zones (upper tension zone, middle shear sliding zone, and lower compression zone) was proposed. Accordingly, based on the limit equilibrium analysis, a semi-analytical framework considering the edge effect for the surficial stability of a soil slope under downslope seepage was established. Subsequently, the new failure mode was verified via a numerical finite element analysis based on the reduced strength theory with ABAQUS and some simplified methods using SLIDE software. The results obtained by the new failure mode agree well with those obtained by the numerical analysis and traditional simplified methods, and can be efficiently used to assess the surficial stability of soil slopes under rainwater seepage. Finally, an evaluation of the infinite slope method was performed using the semi-analytical method proposed in this study. The results show that the infinite slope tends to be conservative because the edge effect is neglected, particularly when the ratio of surficial slope length to depth is relatively small.     

鄂西北片岩边坡渗流计算与稳定性分析

鄂西北广泛出露的武当群片岩,岩体变质程度深,结构特征复杂,加之雨季雨量充沛。在工程开挖、削坡过程中出现大量不稳定岩质边坡,十堰市某变电站在施工过程中出现的边坡失稳便是典型案例。在对该滑坡的工程地质条件以及变形特征分析的基础上,采用饱和-非饱和渗流计算得到滑坡体内孔隙水压力分布规律,并采用极限平衡法分析了滑坡稳定性系数随时间的变化规律。分析结果表明,降雨是该类边坡失稳的主要诱发因素,因此在工程中务必做好坡体表面甚至内部的排水措施,避免雨水大量入渗坡体,还应制定在边坡开挖过程中应对突降大雨的应急预案。     

降雨条件下的基坑边坡渗流场模拟

在对多孔介质中的饱和-非饱和渗流数学模型简要分析的基础上,对影响渗流有限元计算分析结果的一些参数选取方法进行讨论,如非饱和土的水土特征曲线、水力传导系数及毛细水头等。利用相关程序对降雨条件下的基坑边坡内部渗流场进行模拟,分析地下水位线、坡体饱和度、压力水头及坡体内不同位置处的渗流速度随降雨时间的变化规律。模拟结果与实际情况比较吻合,可为基坑边坡稳定性的分析提供参考依据。     

渗流作用下层状饱和土有效应力计算方法的研究

在分析渗流作用下单层土体有效应力性状的基础上 ,研究了渗流作用下层状饱和土体有效应力计算的方法。为便于计算 ,把渗流作用下的有效应力分为自重有效应力和渗流有效应力两部分分别进行计算。     

土水特征曲线在滑坡预测中的应用性探讨

 通过模型试验与数值分析方法的结果对比,研究土水特征曲线中的主要增湿路径与主要减湿路径对降雨型滑坡预测的影响。研究结果表明,采用不同状态路径的土水特征曲线来进行降雨条件下边坡的有限元渗流分析,会得到不同的基质吸力和孔压变化趋势,进而影响强度折减有限元法的计算结果;而对于相同的基质吸力条件下,采用主要增湿路径所预测的非饱和渗透系数会低于主要减湿路径的预测值,使得主要减湿路径预测滑坡破坏时间较主要增湿路径快。此外,若边坡产生滑动型破坏,则实际滑坡发生时间在主要减湿路径与主要增湿路径的预测值之间。研究成果说明,采用作为界限的主要增湿和主要减湿路径作为土水特征曲线的滞后模型,对降雨型滑坡灾害的防灾预警具有一定的实用价值,可利用主要增湿与减湿路径预测滑坡发生的时间差,规划与建立合适的滑坡雨量预警基准。     

冻融环境下露天矿边坡稳定性和变形特性研究

为分析冻融环境下露天矿山边坡稳定性影响机理,选取内蒙古某露天矿山为研究区,采用合成孔径边坡雷达监测技术,对该矿采场边坡进行连续不间断监测,研究冻土融化以及渗流作用影响下露天矿山边坡变形规律。研究结果表明：冰冻期加之渗流作用导致边坡表面土体出现冷冻膨胀现象,变形量增加;长期冰冻状态使得边坡内部应力分布逐渐趋于稳定,从而减缓变形速度;解冻过程中,边坡土体产生收缩变形,加剧了边坡软弱层的破坏,从而降低边坡整体稳定性。因此研究冻融及渗流条件下边坡变形机理可为露天矿边坡长期稳定性评价提供基础依据及工程指导,并为露天矿山边坡安全监测提供一定参考。     

基于水库景观建设的水利安全保障计算与分析

以工程实例和有限元理论相结合,运用理正岩土软件,详细阐述了对土石坝进行建模、加载、求解等具体环节的过程,通过对实例的渗流分析计算和边坡稳定计算,了解了大坝的安全度,为水库的景观设计提供了可靠的安全保障。     

洸府河橡胶坝工程地质条件及评价

通过阐述工程场区的工程地质条件，对场区无黏性土进行了渗透变形判别，提出了允许水力比降值，并对工程场区作出了详尽的工程地质评价，为设计施工提供了有力的依据。     

含碎石粘性土边坡渗流系统的物理模拟试验

在含碎石粘性土边坡中常常发育地下水管道排泄系统,为了掌握它的形成规律和特征,进行了管道排泄系统的物理模拟试验。结果表明,在管道排泄系统的形成过程中,土体渗透性有一个先减小、后增大,最后趋于稳定的过程;土体深度越大形成管道排泄系统所需的时间越长;若土体中粘粒含量高,则形成管道排泄系统所需的时间长,土体的渗透性也相对较低,反之则所需的时间短且渗透性高;当碎砾石含量和粒径较大时有利于管道排泄系统的形成;管道排泄系统的存在使边坡具有良好的渗透性,能有效减小坡体中的渗透力和潜在滑面的孔隙水压力;当管道排泄系统遭到破坏时,边坡的地下水位将明显提高,从而使边坡的稳定性降低。因此,管道排泄系统的存在对保持含碎石粘性土边坡的稳定是十分重要的。