非饱和成层土一维降雨入渗水力耦合分析

为了有效地分析非饱和成层土的水—力耦合问题,基于非饱和土有效应力原理和渗流理论,考虑降雨过程中双层土孔隙特征及渗透性随应力的动态变化特点,建立了非饱和成层土一维降雨入渗水力耦合模型,利用Flex PDE软件编制计算程序,对一典型双层土降雨入渗模型进行了分析。结果表明,在雨水入渗过程中,上粗—下细型土的分界面处会出现较大的孔隙水压力变化,且耦合、非耦合情况差异明显;上细—下粗型土可不考虑入渗过程中水力的耦合效应;对于上粗—下细型土,短历时强降雨在土层接触带会产生较大的孔隙水压力突变。     

某水电站雾化区边坡降雨入渗及稳定性分析

基于某水电站右岸高边坡基本地质条件和雾化雨资料,采用饱和-非饱和渗流有限元分析方法,研究了边坡在雾化雨条件下的渗流场变化规律,并借鉴非饱和强度理论,运用强度折减法分析了雾化雨对边坡稳定性的影响。分析结果表明,雾化雨条件下地表水入渗将导致非饱和区范围缩小、压力水头升高并出现局部暂态饱和区;考虑非饱和区强度变化及饱和区渗透力影响,降雨入渗时边坡稳定性将明显下降。     

黄土地区不积雨条件下降雨入渗及其湿润锋移动规律

目前,黄土地区降雨入渗规律研究已较为深入,但对不积雨持续降雨入渗及其湿润锋移动规律研究较少。对此设计并制作了一套模拟不积雨降雨条件下黄土土柱垂直入渗模型试验装置系统,共模拟了3组非饱和重塑黄土表面不积雨降雨强度下的土柱垂直入渗试验,得到了3组不同干密度黄土垂直土柱试验各相应深度监测点土体体积含水率与降雨历时曲线,以及各试验组土柱渗流湿润锋和渗流稳定区到达不同深度的降雨时间。基于Green-Ampt入渗模型的假设,建立了黄土地区不积雨降雨垂直土柱湿润锋渗流模型,并结合试验结果,验证了假设及模型的正确性,求出不积雨持续降雨条件下黄土土柱渗流湿润锋形状参数m接近于3,并进一步揭示了不积雨降雨条件下黄土地区降雨入渗湿润锋深度与渗流稳定区深度之间的关系。     

不同雨型条件下非饱和土边坡渗流及稳定分析

为探讨不同降雨等级下不同雨型对非饱和土边坡渗流及稳定性的影响,基于降雨入渗渗流理论,运用Geostudio有限元软件研究非饱和土边坡在中雨、大雨、暴雨降雨等级下分别历经前峰型、均匀型、后峰型、阶梯型4种不同雨型的孔隙水压力及安全系数的变化规律。结果表明,在相同降雨等级下各雨型对孔隙水压力的变化速率呈现不同的变化规律,即前峰型呈上凸型,均匀型呈直线型,后峰型呈下凹型,阶梯型呈先凸后凹型,对安全系数的变化速率与之相反;降雨等级相同时,后峰型降雨对坡体孔隙水压力的上升幅度最大,同时对安全系数的下降幅度也最大,对坡体的稳定最不利;在相同降雨雨型、不同降雨等级下,降雨等级越高,坡体孔隙水压力越大,安全系数越小,对坡体的稳定越不利。     

西南某水电站雾化区边坡三维渗流分析

以西南某水电站为例,依据坝址区工程地质条件构建了边坡三维模型,模拟了地形地貌、岩层分级和主要地质结构面,借鉴锦屏一级等类似工程资料确定雾化雨强度和影响范围,以年均河床水位与地下水位为控制边界条件进行三维饱和非饱和降雨入渗计算.分析渗流结果表明,坡面平缓和坡脚处的压力水头明显上升,距离坝址越远雾化降雨对边坡影响越小.该方法结果合理,实用性强.     

降雨入渗对浅埋偏压隧道洞口边坡稳定性的影响

以四川绵阳九岭岗隧道为背景,基于非饱和土流固耦合理论,采用MIDAS GTS NX有限元软件研究了降雨入渗对隧道边坡塑性区、整体位移及安全系数的影响,并根据数值分析结果探讨了不同支护措施的加固效果。结果表明,在降雨入渗条件下,左线隧道边坡及右线洞口浅层土体极易发生塑性破坏;随着降雨时长增加,边坡土体抗剪强度降低,整体位移明显增大,安全系数不断减小;对比分析锚索与抗滑桩对边坡位移的控制效果,最终选用锚索加固隧道边坡。     

降雨入渗对土石坝渗流场及坝坡稳定性的影响

基于多孔介质饱和-非饱和非稳定渗流理论,以那板心墙土石坝为例,采用有限元法模拟正常蓄水位时不同降雨强度、降雨历时条件下的土石坝暂态渗流场,然后将暂态渗流场与极限平衡法相结合计算坝坡的稳定性,为了考虑基质吸力对坝体材料抗剪强度的影响,计算中采用修正的摩尔-库伦（Mohr Coulomb）破坏准则。结果表明,降雨强度和降雨历时对土石坝暂态渗流场及坝坡稳定性有明显的影响。     

通气和封气条件下降雨对粘性土入渗速率、含水率及孔隙压力的影响试验

通气条件是影响整个降雨入渗过程的重要因素之一。通过自主设计的降雨入渗试验模型、模拟降雨系统及数据自动采集系统,分别进行通气、封气条件下的人工降雨模拟试验,从而研究气相对降雨入渗的影响。对比通气和封气条件下的试验数据可知,封气条件下气体不能自由排出,对雨水下渗的阻滞作用明显,雨水入渗速率较小,坡体内饱和区变化缓慢;坡体内孔隙气压力随着降雨入渗的进行先增大后在10cm水头上下波动。研究成果为原位试验的展开及数值模拟提供了数据支撑。     

泄洪雾化降雨对上田滑坡体的渗流影响及稳定性分析

以上田滑坡体A区中线为计算剖面,基于二维饱和—非饱和渗流有限元方法,分析了滑坡在泄洪雾化状态下的渗流场,获得在6 000m3/s泄洪强度下压力水头及地下水位变化情况。结果表明,随着降雨持时的增加,压力水头随深度呈近直线变化趋势;降雨渗水在一定土层条件下使地下水渗流产生"瓶颈"效应,形成对边坡稳定不利的暂态饱和区;地下水位总体呈现从坡脚和中部部位同时提升的现象;暂态饱和区使安全系数明显降低,但滑坡稳定性良好,不存在失稳风险。     

基于饱和-非饱和渗流理论的大华滑坡渗流及稳定分析

针对库水位的升降与降雨影响库岸滑坡的稳定性,以大华滑坡为例,基于饱和-非饱和渗流理论,采用SEEPW模拟库水位升降及降雨入渗时滑坡体内瞬时渗流场,将渗流计算获得的孔隙压导入SLOPEW中与极限平衡模型叠加,计算并分析评估了滑坡在各工况下的安全系数和稳定性,研究结果为库岸滑坡的防治奠定了基础.     

不同降雨条件下的某航电枢纽工程砂砾体围堰稳定性分析

降雨入渗对岩土的力学性质和力学行为有较大影响,不同的降雨条件会导致土体内部产生不同的水力响应。基于江西省某航电枢纽工程,结合Abaqus通用有限元软件,分别考虑实际降雨的三个影响因素(降雨强度、降雨历时、降雨雨型)进行不同降雨条件下的砂砾体围堰渗流及稳定性数值计算与分析。结果表明,围堰体内部渗流速度、孔隙水压力及变形位移随降雨强度和降雨历时的增加而增加,而堰体安全系数则随之下降。同时,堰体渗流和稳定性与不同雨型的峰值分布有较强的相关性,雨强峰值出现越晚,在降雨终止时,堰体的非饱和区孔压、渗流速度等越大,堰体安全系数越小。     

基于水气两相流的降水渗水桩渗水性分析

渗水桩是一种可以提高地表降雨入渗效率的设施,主要应用于海绵城市建设。渗水桩通过改变地表透气边界,降低土体内孔隙气压力,促使雨水快速入渗,达到"排气减压、促进入渗"的目的。基于水气两相流理论,采用数值模拟方法分析渗水桩的渗水性。结果表明,土体埋设渗水桩可以显著减小孔隙气压力,提高地表入渗率;渗水桩渗水性在中锋型降雨时发挥最优;桩材料的饱和渗透系数越大土壤累积入渗量越大,增长率呈减速增长;保证体积不变渗水桩由窄变宽更利于雨水入渗,超过宽深比阈值后,渗水桩的促渗效果无显著变化。渗水桩有利于提高雨水入渗量,降低地表径流量,研究成果为渗水桩的适宜条件、材料选择及几何形态的设计提供了依据。     

长江水位下降及降雨条件下荆江河段岸坡渗流特性研究

为了研究荆江河段岸坡土体的渗流特性及失稳机理,对荆江中州子护岸工程段河岸土样做了渗透系数和土水特征曲线室内试验,并基于Van Genuchten模型对土水曲线的试验结果进行拟合。在获得土体水力参数的基础上,根据该河段岸坡二元结构土体的特点,基于饱和—非饱和渗流理论,探讨了水位下降及降雨条件下岸坡不同粘性土层厚度对岸坡渗流场的影响规律。结果表明,地下水的下降速率随粘性土层厚度的增加而减少;粉质粘土层厚度越大,降雨对岸坡孔压场的影响范围也越大,且在一定程度上增大了土体的暂态饱和区,不利于岸坡的稳定性。     

土工膜缺陷引起的土工膜防渗砂砾石坝渗漏数值模拟

为研究土工膜缺陷对土工膜防渗砂砾石坝渗流场的影响,基于某土工膜防渗砂砾石坝的实际情况,应用饱和〖CD1〗非饱和渗流理论,构建了三维有限元数值计算模型,并对土工膜缺陷条件下坝体和坝基渗流场进行了数值模拟,拟定了不同缺陷部位、尺寸的计算方案,分析了在不同压力水头下复合土工膜发生不同程度的破损对渗流场的影响,获得了土工膜防渗砂砾石坝缺陷渗漏渗流场的特性。发现单个土工膜缺陷的发生部位和大小对砂砾石坝的渗流要素（浸润线、渗透坡降、渗透流量）影响不大,对缺陷附近局部渗流场的影响较大,随着缺陷处压力水头或缺陷尺寸的变大,局部饱和区变大。表明单个土工膜缺陷渗流影响区域仅为缺陷附近垫层内部较小区域。     

两河口水电站泄洪出口边坡渗流及稳定性计算分析

在分析两河口水电站泄洪洞出水口边坡工程地质条件的基础上,研究了边坡岩体的渗透特性,结合雾化降雨试验资料、采用饱和非饱和渗流有限元方法计算并分析了边坡雾化雨条件下渗流场的变化规律,同时引用非饱和强度理论并运用Sarma极限平衡方法分析了雾化雨对边坡稳定性的影响,所获得结论可为正确评价边坡岩体的稳定性、合理可行的工程控渗及边坡加固措施提供依据。