降雨与库水位共同作用下近坝库岸边坡滑坡模型试验研究

根据云南省龙江水电站近坝库岸边坡滑坡特点,为了对降雨与库水位共同作用下近坝库岸边坡滑坡有深入的了解,进行了降雨与库水位共同作用下边坡滑坡大型模型试验研究。试验结果表明:降雨是引起近坝库岸边坡滑坡的重要因素,降雨与库水位共同作用下近坝库岸滑坡有效应力减小,研究库水位以下边坡土体的抗剪强度减小;库水位作用使得边坡产生沉降和裂缝,边坡的滑坡是由降雨和库水位共同作用引起,库水位以下边坡土体水分入渗充分,边坡内部孔隙水压力较大,边坡易产生滑坡且滑坡规模较大,近坝库岸边坡滑坡属于浅层牵引式滑坡。     

降雨条件下的边坡流固耦合分析

本文基于大型有限元分析软件ABAQUS,依据渗流与固结耦合原理和降雨入渗理论对降雨条件下的边坡进行分析。根据工程地质条件和土体特性建立边坡模型,对降雨过程中土体不同时刻的的孔压场、位移场及塑性区的开展情况进行研究,研究结果不仅为边坡的优化设计和滑坡预测提供了依据,同时也为边坡的稳定性分析提供了参考。     

考虑降雨及库水位变动的区域滑坡灾害稳定性评价研究

水库区内水位的周期性涨落加之降雨的影响,增加库区两岸已有及潜在滑坡的复活甚至失稳的概率,从而威胁库区沿岸居民的生命及财产安全。基于此,介绍了考虑降雨及水位变动特征的区域滑坡稳定性计算方法。该方法采用Boussinesq方法进行隔水底板倾斜的潜水非稳定运动方程的求解,得到库水位等速下降时库岸边坡中浸润线的近似解析解,继而根据不同降雨历时及强度,采用瞬态降雨入渗模型及三维斜坡稳定性计算模型进行区域滑坡稳定性的计算。以三峡库区万州库岸段为例,详细介绍提出稳定性评价方法的数据及参数获取方法,并以3种工况进行比较计算。结果表明,考虑不同的库水位状态及联合降雨条件下的模拟预测结果在一定程度上反应该地区斜坡稳定性的时空分布特征,区内库岸的稳定性对降雨的响应大于对库水位变动的响应。     

入渗条件下膨胀土边坡换填处治效果数值模拟研究

在膨胀土分布区域,膨胀土问题是工程中主要的工程问题之一。为研究降雨入渗条件对膨胀土边坡稳定性的影响,考虑非饱和渗流场和应力场的耦合作用,采用ABAQUS大型有限元软件结合强度折减法对不同换填工况下的膨胀土边坡稳定性进行计算,获得边坡安全系数。计算结果表明,降雨入渗对边坡的稳定性具有明显的影响,不同换填工况均能有效提高边坡稳定性。同时,基于ABAQUS大型有限元软件的强度折减法对降雨入渗条件下的边坡稳定性分析结果较合理,可以为工程实践提供参考依据。     

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。     

库水位变化和降雨共同作用下滑坡的三维流固耦合分析

从库水位和降雨二者共同作用的角度,分析了三峡库区胡家坡滑坡的稳定性特征,并给出了后续库水位变化过程中边坡变形破坏的预测。该模型基于比二维更能反映真实情况的三维有限元计算,采用Mohr-Columb和拉破坏准则相结合的复合准则,并对滑坡的库水位和降雨耦合的边界特征进行了分析,最后通过对极端工况模拟结果的分析,得出了一些有意义的结论。     

降雨类型对边坡稳定性的影响分析

文章基于饱和-非饱和渗流理论和降雨入渗原理,利用有限元软件ABAQUS模拟分析了不同降雨类型下的边坡稳定性。短时强降雨导致边坡上部土体发生短暂的饱和,形成暂态饱和区甚至导致地表径流。长时弱降雨情况下雨水能够渗入到土体深部位置,补给地下水。短时强降雨情况下边坡安全系数降低的程度更大,但是长时弱降雨情况下的滑坡危害程度更大。     

考虑降雨入渗条件下边坡稳定性的研究进展

在导致滑坡失稳的众多因素中,降雨是影响边坡失稳的主要诱发因素,边坡土体自身的复杂性决定了降雨入渗对边坡的影响是非常复杂的,通过总结国内外对降雨引起边坡失稳现象的研究进展与现状,结果表明:主要研究是从基质吸力、土体的应力状态、土体的变形、降雨强度、降雨持时、土体的渗透性和土体中的裂隙等方面分析了降雨入渗对边坡稳定性的影响,随着降雨的入渗,降雨强度对边坡稳定影响显著,降雨间隔时间和方式对边坡稳定性也有较大影响,目前国内外在这一方面缺乏系统全面的研究。最后总结了进一步研究方向与目标。     

降雨入渗对边坡稳定性影响的强度折减法

为进行降雨入渗对边坡稳定性分析,需要考虑非饱和渗流场与应力场之间的相互耦合作用,ABAQUS具有良好的渗流场和应力场之间耦合的分析功能,故采用ABAQUS有限元软件结合强度折减技术对某一典型土堤边坡进行降雨入渗下的边坡稳定性分析,从而得到了边坡的滑裂面以及安全系数。并与基于传统极限平衡法理论的瑞典条分法和Janbu法结构进行对比,验证了有限元方法结果的可靠性。实例分析结果表明,基于ABAQUS的有限元强度折减法计算结果合理可靠,是进行降雨入渗对边坡稳定性这一复杂问题分析的有效方法。同时,研究了降雨时长及入渗强度对边坡的稳定性影响,定量分析了二者对该工程的影响,可为工程实践提供参考依据。     

三峡库区碎石土质岸坡失稳启动机制研究——以龙江红岩子滑坡为例

三峡水库蓄水后,滑坡成为三峡库区最严重的地质灾害之一,库水位下降和降雨是导致滑坡的重要因素。以龙江红岩子滑坡为例,研究三峡库区碎石土质岸坡失稳启动机制。基于FLAC^3D渗流分析模块功能和算法对三峡库区龙江红岩子滑坡的机制进行研究。根据龙江红岩子岸坡的地形、地质条件,建立了龙江红岩子滑坡渗流模拟有限差分计算模型,并确定了模型合理的水头边界条件。通过编写内置的FISH函数对降雨入渗、不同库水位等工况进行模拟,得到了位移场的变化规律,分析了不同库水位及降雨条件下碎石土质岸坡的稳定性,揭示了岸坡在降雨和水位下降过程中的稳定性衰减过程。降雨和水位骤降的共同作用是龙江红岩子滑坡的触发因素。为研究不同库水位和降雨条件下碎石土质库岸滑坡稳定性提供了依据。     

应用ABAQUS程序进行渗流作用下边坡稳定分析

 为进行渗流作用下的边坡稳定性分析,需考虑渗流场与应力场之间的相互耦合作用。ABAQUS有限元程序具有良好的渗流和变形耦合分析功能,能将渗流场和应力场直接进行耦合,故采用ABAQUS有限元程序结合强度折减技术进行稳定渗流作用下边坡稳定分析,得到边坡整体稳定安全系数,且利用该程序强大的后处理功能,可揭示坡体内渗流浸润面和最危险滑动面的形状和位置,为验证该方法的可靠性,与基于传统极限平衡理论的瑞典条分法和简化的Bishop法进行对比分析。实例计算结果表明,基于ABAQUS的有限元强度折减法克服传统极限平衡法的缺点,计算结果更为合理可靠,是进行渗流作用下边坡稳定这一复杂问题分析的有效方法,可为工程实践提供参考依据。同时,就土体渗透性强弱对渗流浸润面位置及边坡稳定性的影响进行大量的分析和比较,并通过计算表明有限元模型边界的选取对渗流浸润面位置及边坡稳定性都会产生影响,因此有限元建模应合理地选取计算边界。     

川东红层缓倾角地层中降雨引起滑带土饱和对滑坡的稳定性影响

以四川省宣汉县天台乡滑坡为例,研究了降雨引起滑带土饱和对滑坡的稳定性影响。首先通过土工试验分别测试了天然和饱和状态下滑带土的剪切强度,结果显示滑带土饱和时的剪切强度比天然状态时下降较大;然后利用Geostudio软件对降雨条件下天台乡滑坡坡体内的渗流场进行了模拟,并分别计算坡体在上述渗流场作用下滑带土天然及饱和状态时滑坡的稳定系数,结果表明,滑带土饱和对川东红层缓倾角滑坡的稳定性影响较大,川东红层缓倾角滑坡的形成是降雨引起坡体内应力变化和滑带土强度降低共同作用的结果。     

流固耦合作用下水平定向孔壁稳定性分析

孔壁失稳是目前水平定向钻进工程中经常遇到的一个实际问题,尤其是在地表的第四纪松散地层中钻进孔壁失稳更是屡见不鲜,严重影响工程施工。针对以往研究中没有考虑渗流场对孔壁稳定性的影响问题,本文在Biot固结理论的基础之上,建立了应力场和渗流场耦合数学模型,采用有限元方法对所建立的模型进行求解。通过对某一水平定向钻进孔壁稳定性进行数值模拟,分析了在流固耦合作用下地层孔隙压力、有效应力和位移的变化规律,并分析了在不同的冲洗液压力下,地层沉降情况。研究发现,在定向钻进过程中,流固耦合作用对地层特别是井壁附近围岩的应力和变形影响很大。研究结果为钻进过程中避免孔壁失稳,合理选择冲洗液及冲洗液压力提供理论依据。     

考虑流固耦合作用的库岸滑坡变形失稳机制

 当前，在库水位下降引起滑坡变形失稳机制的认识上，仍存在不足。基于渗流计算结果，采用有效应力法对边坡进行应力–变形分析和稳定性计算的传统方法，仅考虑由水体自重渗流产生孔隙水压力，而没有考虑水位下降引起滑带处的超孔压，从而产生不切实际的变形分析和稳定性计算结果，对滑坡的变形和失稳机制产生错误的认识。在流固耦合理论基础上，以黄土坡滑坡前缘临江崩滑堆积体作为工程实例，通过对泄水下滑坡流固耦合作用的数值模拟，得到应力场、变形场及孔压场的变化规律，探讨考虑应力场与渗流场耦合作用的滑坡变形失稳机制，并进行非耦合和耦合计算方案下滑坡稳定性变化趋势。研究结果表明，库水位下降引起滑带附近的超孔隙水压力是诱使滑坡变形和失稳的重要原因。     

三峡库区泄滩滑坡渗流场与应力场耦合分析

泄滩滑坡坡体从水力学特性来看为3层透水性较强的岩层(坡积物、滑坡堆积物和滑坡影响带)和2层透水性较弱的岩层(滑带和基岩)构成的互层状结构。以此为基础,进行了三峡库区蓄水至175m水平时泄滩滑坡的渗流场与应力场耦合分析,得出滑坡体内水头分布、滑带底面承受的浮托力分布以及各应力分量分布。可以看出,泄滩滑坡水力学特性上的这种互层状结构不利于滑坡体的稳定,耦合作用对渗流场的影响不大,但对应力场的影响较大。     

强降雨条件下考虑饱和渗透系数变异性的基岩型层状边坡可靠度分析

边坡土体因其自身的不均匀性及试验监测的不准确性,饱和渗透系数表现出一定的变异性。为探索强降雨条件下基岩型层状边坡的稳定性及失稳破坏概率,以笔者前期对基岩型层状边坡降雨入渗及其稳定性模型的研究为基础,结合Monte Carlo法,建立了考虑饱和渗透系数变异性的基岩型层状边坡稳定性可靠度计算模型,并基于MATLAB将这一计算过程程序化。最后,利用建立的基岩型层状边坡可靠度计算模型,得到了张家湾滑坡在不同饱和渗透系数变异系数及降雨强度下的失稳破坏概率,分析了饱和渗透系数变异系数及降雨强度对滑坡失稳破坏概率及安全系数均值的影响。计算结果表明在一定降雨条件下,当失稳破坏概率小于50%时,变异系数越大、滑坡发生失稳破坏的概率越大;当失稳破坏概率大于50%时,变异系数越小、滑坡发生失稳破坏的概率越大。     

岷县漳县6.6级地震永光村滑坡致灾机制分析

2013年7月22日甘肃省定西市岷县漳县MS6.6级地震,诱发了大量黄土滑坡和崩塌灾害。基于对岷县梅川镇永光村西侧泥流状黄土滑坡的现场勘察、探井取样和高密度面波勘探,得到了该滑坡的地形条件和土层分布特点。通过对滑坡体土样进行室内动三轴液化试验,验证了该滑坡土体在地震作用下发生液化的可能。结合动力有限元法和强度折减法,分析了该滑坡在地震作用下的动力响应特征和动力稳定性的影响因素。结果表明:震前的持续强降雨,导致滑坡体表层黄土含水率升高,抗剪强度降低,在强地震荷载作用下,黄土层之间存在拉应力效应,表层土体发生液化,造成该斜坡失稳瞬间发生,发生长距离滑移。     

变形多孔介质温度–渗流–应力完全耦合模型及有限元分析

根据多孔介质中温度、渗流及应力之间复杂的耦合关系,基于连续介质力学和混合物理论,导出变形多孔介质热–流–固三场耦合模型及其控制方程,探讨有限元法的求解过程,以ABAQUS软件为求解器,在MATLAB语言环境下编制相应的计算程序,并通过典型算例考证程序的正确性。然后研究石油钻井过程中的热–流–固耦合作用过程,详细分析场耦合作用对井壁孔隙压力、温度和应力的影响,计算结果表明,热–流–固耦合作用对井壁稳定有重要的影响,应全面考虑各物理场之间的耦合作用。研究成果为分析岩土介质多场耦合过程提供一条有效的途径,从而为进一步研究温度–渗流–应力–化学(THMC)耦合问题奠定基础。     

高温条件下沥青路面结构剪应变分析

温度和应力荷载的耦合效应是评价沥青路面结构稳定性的关键因素。温度梯度和外荷载是路面结构变形和破坏的直接原因。基于沥青混合料热粘弹变形理论,建立了高温动态载荷作用下路面破坏的耦合动力学模型,模拟分析了沥青路面温度场和应力场的分布规律以及影响沥青路面破坏的关键因素。模拟结果与监测结果基本一致,表明该模型用于沥青路面日变温度分析是可靠的。天气情况对监测结果有很大影响,温度变化直接影响模量,进而影响压缩性和抗剪强度,但对竖向应力影响不大。通过对不同温度下沥青路面变形的监测和模拟结果的比较,进一步验证了模型的可靠性,为沥青路面的优化设计和损坏控制技术提供了关键参数。