降雨条件下非饱和土坡稳定性数值模拟

为了研究非饱和土坡在降雨入渗条件下的稳定性,运用饱和—非饱和渗流有限元法模拟降雨条件下饱和—非饱和土坡暂态渗流场的变化情况,分析了降雨强度、降雨持时以及土壤饱和渗透系数等参数对非饱和土坡稳定性的影响。分析结果表明:土坡的安全系数随降雨强度的增大而增大,随饱和渗透系数的增大而减小。由于降雨的进行,雨水入渗量逐渐增加,基质吸力逐渐丧失,孔隙水压力逐渐增大,因而土坡的安全系数随降雨持时的增加而减小。     

强降雨作用下尾水边坡非饱和渗流特征及稳定性分析

为探究抽水蓄能电站尾水边坡在强降雨作用下的稳定性,基于饱和-非饱和渗流理论模拟了强降雨条件下尾水边坡渗流场的分布及变化情况,并结合渗流计算结果,利用强度折减法对降雨条件下边坡稳定性进行了分析。结果表明：当降雨强度超过土体的饱和渗透系数时,坡脚和坡表下部率先出现暂态饱和区域,随着降雨历时的增加,润湿锋不断向坡体内部移动;长期降雨期间,边坡稳定性系数的变化主要由两个因素决定,一是孔隙水压力增加导致的有效应力减小,二是表层土体饱和容重增加导致的下滑力增加;降雨过程中边坡的稳定性系数不断减小,在降雨3d后稳定性系数发生突变;降雨前期边坡潜在滑面为弧形,随着降雨历时的增加滑面深度变浅,降雨后期边坡潜在滑面表现为沿润湿峰分布的直线形滑面,且随降雨持续作用,滑面随润湿锋向坡体内部移动。     

不同降雨类型对边坡稳定性的分析与研究

强降雨或长时间降雨引起的边坡破坏对人类生命和财产造成了重大损失,分析降雨过程中边坡渗流场和稳定性随时间和空间的动态变化对边坡稳定性研究和预测有重要意义。不同降雨类型是边坡失稳破坏的主要因素之一,结合饱和-非饱和渗流理论,研究不同降雨类型下边坡渗流场的变化规律。结果表明:不同降雨类型条件下,计算时间停止后,边坡入渗深度有很大差别,边坡稳定安全系数随降雨循环次数增大而逐渐减小;体积含水率和孔隙水压力改变深度随降雨循环次数增大而逐渐增大。     

降雨作用下近水平红层公路高边坡渗流场特征研究

针对近水平红层公路边坡因降雨渗流作用导致边坡内部失去平衡而发生变形破坏的情况,以实际工程为依托,通过现场调查及室内抗剪试验,并结合Seep/W模块建立此类边坡等效介质连续模型;基于饱和-非饱和渗流理论及等效渗透系数法,探寻红层边坡在不同降雨强度及降雨持时下的孔隙水压力变化、地下水浸润线的动态变化以及暂态饱和区的演化规律,分析边坡在降雨作用下坡体内部渗流场变化特征及瞬态稳定性。     

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。     

考虑暂态饱和区的边坡稳定性极限平衡分析方法

降雨入渗导致边坡表层出现暂态饱和区并形成暂态水压力。为了研究暂态水压力对边坡稳定性的影响,通过文献研究,总结归纳了边坡暂态饱和区存在形态类型及暂态水压力分布特点,并定义了暂态水压力分布比例系数。基于费伦纽斯条分法,改进了条分假定,提出了考虑条块侧向已知水荷载影响的安全系数计算方法,推导了边坡潜在滑动面位于暂态饱和区与非饱和区两种情形下的安全系数计算公式,编写并验证了可以考虑暂态水压力影响的边坡稳定性分析程序,并进行算例分析。研究表明:边坡安全系数随暂态饱和区厚度的增大而减小,超过一定深度后安全系数将基本维持不变;暂态饱和区厚度相同条件下,暂态水压力分布系数越大边坡安全系数越小;随着暂态饱和区厚度增加,边坡最不利潜在滑动面位置深度呈现减小→增加→减小→增加的变化规律;由于忽略了条间荷载影响,传统费伦纽斯条分法安全系数计算值偏大。     

降雨入渗对边坡浅层稳定性的影响

为研究降雨入渗对边坡浅层滑动面稳定性的影响,基于非饱和渗流理论,分析浅层滑动面在降雨期和停雨期的渗透系数和孔隙水压力,得出了边坡浅层滑动面稳定性的变化规律。结果表明降雨期间,坡脚处孔隙水压力增大至饱和,坡顶处孔隙水压力持续增大接近饱和,停雨后坡顶处孔隙水压力降幅大于坡脚处;降雨前期各滑动面稳定性均持续减小,降雨后期坡顶滑动面安全系数趋于收敛,但坡脚滑动面安全系数仍持续减小;停雨后浅层滑动面安全系数均增大,深层滑动面则呈波动状态。     

不同降雨强度条件下黄土边坡稳定性分析

降雨渗流是影响边坡稳定性的主要诱因之一。以黄土边坡为研究对象,首先利用Geo-Studio软件中的SEEP/W模块,模拟边坡在不同降雨强度条件下,持续降雨24 h后内部渗流场变化,随后将SEEP/W模块模拟边坡渗流所得结果与SLOPE/W模块进行耦合分析,得出24 h持续降雨下边坡稳定性系数。计算结果表明:随着降雨的入渗,边坡浅层土体首先吸水饱和,负孔隙水压力呈明显减小现象;其次,随着降雨强度的增大,边坡稳定性系数逐渐减小,边坡稳定状态逐渐下降。     

降雨条件下非饱和土坡稳定性分析

降雨入渗是非饱和土边坡失稳的主要诱发因素。采用饱和-非饱和渗流理论和非饱和土抗剪强度理论,以华蓥山地区某滑坡为模型,模拟降雨入渗引起的暂态渗流场,将计算所得到的暂态孔隙水压力分布用于考虑了基质吸力影响的土坡稳定系数的计算当中,分析了降雨强度和降雨时间对土坡稳定性的影响。分析表明:降雨时间越长,滑坡稳定性系数降低幅度越大,且降雨初期稳定性降低较快;土坡稳定性系数最小值发生在降雨停止后一段时间内,具有滞后效应。     

锦屏一级水电站左岸边坡渗流计算及稳定性分析

基于锦屏一级左岸高边坡基本工程地质条件,深入研究了边坡岩体的渗透特性.结合雾化降雨试验资料,利用非饱和渗流有限元方法,计算并得出了边坡雾化雨条件下渗流场的变化规律:雾化雨将显著抬高边坡浅层地下水水位,在边坡平缓处和坡脚处会出现暂态饱和区;不考虑防排水措施时,坡脚最大水位升幅在135 m左右,暂态饱和区水平深度在20～40 m之间;边坡上部压力水头受影响的水平深度在80～100 m,深部渗流场几乎不受降雨入渗影响;坡面防水和坡体排水措施可有效抑制地表入渗引起的压力水头升高和暂态饱和区范围扩大.同时借鉴非饱和强度理论运用Sarma法分析了雾化雨对边坡稳定性的影响.降雨条件下浅部滑动模式稳定系数由1.223降至1.054;深部滑移模式则由1.455降至1.416.渗流及稳定性研究成果可供雾化区边坡渗控和锚固工程设计参考.     

裂隙及强降雨入渗对堆积体滑坡渗流场及稳定性的影响

降雨入渗导致滑坡地下水位以上的非饱和区水压力暂时升高，坡体基质吸力减小，抗剪强度降低；同时，滑坡内的裂缝又为雨水下渗提供快速通道，雨季强降雨将在坡体裂隙较发育的部位汇集形成暂态水源，连续补给产生高孔隙动水压力，并导致深层滑坡的地下水位上升。这种瞬态的地下水运动及暂态附加水荷载成为非饱和边坡在雨季失稳的控制因素。以某大型堆积体滑坡为研究对象，采用土体饱和—非饱和渗流理论和有限差分方法，研究强降雨在坡体的裂缝末端形成的暂态水源对滑坡渗流场和地下水位的影响机制，通过强度折减方法计算暂态补给水对滑坡稳定性带来的不利影响。这些研究可为堆积体滑坡的预防和排水治理设计提供科学依据。     

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。     

降雨入渗对土堤渗流及边坡稳定性影响分析

为研究不同降雨类型作用下土堤渗流场及边坡稳定性,基于饱和非饱和渗流原理,采用有限元方法模拟土堤在前峰型、后峰型、中峰型及平均型降雨作用下渗流场,分析土堤的渗流特性及边坡稳定性。计算结果表明：降雨会使下游坡土体孔隙水压力（以下简称孔压）增大,堤身下游浸润线升高,在降雨的作用下监测点孔压总体上呈现先增大后减少并趋于稳定的趋势,下游坡安全系数逐渐降低,降雨停止以后下游坡安全系数小幅上升并趋于稳定;安全系数最终值后峰型（1.730）<中峰型（1.745）<平均型（1.756）<前峰型（1.757）,后峰型降雨对边坡孔压变化幅度和安全系数影响最大。研究成果可为堤防防汛抢险提供参考。     

不同降雨工况下红黏土边坡持水响应规律与稳定性分析

以江西区域内典型红黏土边坡为研究对象,基于岩土非饱和渗流理论,建立红黏土边坡有限元计算模型,对4种典型降雨工况下红黏土边坡稳定性进行分析。结果表明,降雨强度、降雨持续时间均是影响红黏土边坡稳定性的重要因素;前期为常态时,边坡各参数指标均维持在初始稳定状态;降雨开始后,边坡安全系数呈减小态势,岩土体强度和稳定性降低,边坡中土体的孔隙水压力变大,体积含水量升高;越接近地表的土体降雨入渗响应越强烈,边坡不同位置处土体的降雨入渗影响程度依次为:坡肩>坡顶>坡面>坡脚>坡底;降雨入渗和互渗过程具有明显的滞后性,越靠近地表,孔隙水压力短期内变化越明显;土体干湿循环对边坡稳定性整体表现为负作用,且作用效果不可逆。     

降雨入渗非饱和渗流对水库边坡稳定的影响

应用饱和—非饱和多孔介质渗流理论建立了水库边坡的非稳定饱和—非饱和渗流分析模型,然后根据实际降雨资料选取1个典型时段计算了某水库边坡在降雨入渗时的非稳定饱和—非饱和渗流场,分析了该水库边坡在降雨入渗条件下的非稳定渗流场对边坡稳定性的影响,并提出了加强排水的建议,以减少降雨入渗提高边坡稳定性。     

白鹤滩水电站左岸雾化区边坡稳定性分析

为深入研究雾化雨入渗引发的岩体边坡失稳机制,基于白鹤滩水电站高边坡基本地质条件和稳定性控制边界条件,采用饱和-非饱和渗流有限元分析方法,借鉴饱和-非饱和强度理论,研究了边坡在雾化雨条件下的渗流场变化规律。采用严格Janbu法、Sarma法、不平衡推力法对两岸边坡进行二维极限平衡分析,并且综合分析了雾化区边坡岩体及控制性结构面的强度及荷载变化规律,计算得到雾化区边坡在各种工况条件下稳定性变化规律。分析表明,降雨入渗将使边坡坡面浅部的压力水头抬升,坡脚局部饱和区最大水位升高;同时岩体的抗剪强度减小,边坡稳定性明显下降。     

土水特征曲线对降雨条件下边坡稳定性影响分析

基于多孔介质饱和-非饱和渗流理论和非饱和土抗剪强度理论,采用极限平衡法与降雨渗流有限元相结合的方法,研究土水特征曲线对降雨边坡渗流场和稳定性的影响。采用不同的土水特征曲线对边坡渗流场和安全系数的计算影响较大,其影响程度随土体亲水性能的增加而增加,黏土类类边坡安全系数下降幅度为24.4%。安全系数的降低主要是由于边坡土体基质吸力的丧失而引起,同时,滑动体的形状也与基质吸力下降的情况有很大关系。黏土类类边坡在强降雨之初容易发生浅层破坏,随着降雨入渗的继续,滑动面由浅层转为深层。     

库水位升降作用下土质边坡渗流场动态变化研究

为探索水库边坡尤其是土质边坡在库水位升降条件下渗流场的变化规律及边坡的稳定性,建立了较大比例尺的库岸土质边坡地质试验模型。用孔压计测得试验模型的孔隙水压力随水位升降的变化值,以非饱和渗流理论为基础,并结合试验所测数据,用Geostudio有限元数值分析软件SEEP/W 模块进行水位升降条件下的瞬态渗流场模拟。结果表明：坡体孔隙水压力随试验水位的升降而变化,坡体位置高程越高,孔隙水压力和基质吸力变化的滞后性越明显。孔隙水压力模拟值与计算值基本一致,表明模拟所选参数和水土特征曲线能反映模型试验情况。     

SEEP/W与SLOPE/W耦合的边坡稳定分析

为更准确地分析降雨条件下边坡的稳定性,以大连变电站拟开挖边坡为实例,运用SEEP/W分析了不同持时和降雨强度条件下边坡内部孔隙水压力的变化规律。结果表明,降雨强度越大,空隙水压力上升越快;相同降雨量条件下,降雨强度越小,空隙水压力上升越大。随后将SEEP/W所得结果耦合到SLOPE/W中进行稳定性计算,计算结果表明降雨导致边坡安全系数下降;相同降雨量条件下,持时越长,安全系数越低。相应结果为利用SEEP/W和SLOPE/W耦合分析解决降雨条件下边坡稳定性问题提供了参考案例。     

降雨模式对土质边坡稳定性的影响

降雨是诱发边坡失稳的重要因素。通过数值模拟分析降雨入渗规律,基于饱和-非饱和理论和边坡稳定性分析理论,在相同降雨量和相同历时的4种降雨模式(减弱型,增强型,集中型,平均型)下,运用Geo-studio软件模拟了土质边坡不同部位孔隙水压力随时间的变化规律和边坡稳定安全系数随时间的变化曲线,结果表明:降雨模式对土质边坡降雨入渗规律和稳定性有显著的影响,减弱型降雨模式对土质边坡内孔隙水压力的变化影响最大;在减弱型降雨模式下边坡稳定安全系数下降最快,集中型和平均型次之,增强型下降趋势平缓;坡脚的孔隙水压力变化较坡中部和坡顶的大,离边坡表面深度越大降雨对土体孔隙水压力影响越明显。