土质高边坡的降雨渗流场数值模拟分析

运用饱和-非饱和渗流有限元法模拟降雨条件下饱和-非饱和土质高边坡暂态渗流场的变化情况,本文对降雨边界的处理方法加以改进,使其适用于土质高边坡渗流场的计算.对砂箱模型和土质高边坡模型的计算结果表明:所提出的边界条件的改进足可行的;雨水入渗引起土壤基质吸力大量丧失,降雨初期基质吸力丧失最快;当降雨强度相对土体入渗能力较大时,基质吸力的丧失速度主要取决于土体自身的入渗能力.     

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。     

降雨条件下路基应力场分析

基于渗流理论,利用数值仿真方法,模拟降雨条件下路基的渗流场,再根据渗流场和应力场耦合原理,模拟遇水作用后路基应力场的变化规律,并对不同情况下的路基渗流场和应力场进行分析对比,为路基稳定性分析提供参考。     

降雨条件下某铁矿排土场边坡渗流场分布特征研究

在饱和非饱和理论分析的基础上,针对山西某铁矿排土场,利用Geo-studio软件seep模块模拟了排土场降雨入渗过程,并对降雨条件下排土场地下水的渗流特征进行了详尽分析。矿区降雨量较少,沟谷发育,地表排泄通畅,径流快,同时排土料渗透系数大,难以储存地下水,边坡静态水位较低;排土料的渗透系数大于单位降雨量,降雨仅仅提高了...     

降雨条件下土体滑坡的有限元数值分析

将Duncan-Chang模型引入饱和－非饱和土的本构关系模型，建立了饱和－非饱和土的统一的非线性弹性模型，并应用于降雨滑坡的机理分析，由实例分析得知，利用饱和－非饱和土的统一的非线性弹性模型来分析由于大气降雨而引起的土体滑坡的形成与发展过程是可行的，也是一种有益的探索。     

降雨入渗下的三维正交裂隙网络饱和-非饱和渗流实验研究

在单裂隙饱和-非饱和渗流实验成果的基础上,建立了有降雨入渗下的三维裂隙网络饱和-非饱和渗流数学模型,并相应开展了三维正交裂隙网络饱和-非饱和渗流实验研究,分别从渗流时自由水面及降雨下非饱和区渗透荷载分布规律两方面进行了实验验证分析。通过理论计算与实验结果比较,证明单裂隙饱和-非饱和渗流实验关系式是合理可行的,由此所建立的三维裂隙网络饱和-非饱和渗流数学模型具有较好的实验基础。     

降雨作用下三峡库区某粘质土滑坡优势流分析

三峡库区复活型滑坡多为粘质土型,自三峡水库蓄水以来,在降雨及库水的周期性作用下,该类滑坡均出现不同程度的拉裂现象。由于库水位上升,可能导致该类滑坡稳定性降低,处于临界状态,这类滑坡是否失稳,将取决于大气降雨。常规数值模拟时,一般默认滑坡土体为各向同性渗透材料,没有考虑裂隙的优势渗流,其结果通常与实际情况不符。本项研究考虑采用各向异性渗透材料对滑坡在降雨作用下进行渗流场及位移场的模拟,并与常规模拟及监测数据进行对比。发现考虑材料各向异性渗透系数时,滑坡体孔压分布及位移变化均与实际情况接近,说明了该简化优势流模型的可靠性。     

降雨条件下雅砻江某边坡稳定性研究

以雅砻江某边坡为例,模拟该边坡不同时段随降雨产生的饱和—非饱和渗流问题,得到各个时段边坡的负孔隙水压和体积含水率并且通过云图表示,计算该边坡各个时段安全系数,得出降雨条件下该边坡安全系数随着降雨条件的变化规律。     

非饱和土渗流-变形耦合的数值分析

基于一维非饱和土的渗流-变形控制方程,采用Flex PDE(Partial differential equation)软件对该耦合方程组进行求解分析.该方法突破了解析法对非饱和土导水系数函数的特殊限定,适用于任意的土-水特征曲线表达式;还可考虑到饱和时的渗透系数以及孔隙率是变量.与解析解相比,该数值解表现较高的精度,...     

降雨条件下公路边坡稳定性数值分析

基于饱和—非饱和渗流理论和有限元强度折减理论,利用数值仿真方法,模拟了不考虑降雨条件和考虑降雨条件两种情况下边坡稳定状况,计算了降雨条件下边坡的孔隙水压力、位移等的变化情况,分别计算了相应的边坡安全系数,并对其边坡稳定性进行了评价,其分析结果对降雨条件下公路边坡的安全设计具有指导作用。     

基于ABAQUS的三维边坡降雨入渗模块的开发及其应用

为了克服ABAQUS在进行降雨入渗模拟方面的局限性,采用Python语言对ABAQUS软件的降雨入渗边界进行二次开发,将降雨边界作为不定边界,采用迭代算法对降雨入渗边界进行处理,开发出基于ABAQUS软件的降雨入渗模块。该模块克服了ABAQUS软件中只能模拟降雨全部入渗,入渗率保持不变的单一情况,完善了ABAQUS软件的降雨入渗分析功能。通过与土柱入渗试验进行比较,证明开发出的降雨入渗模块是稳定可靠的。在此基础上,采用该模块研究了抗滑桩边坡的降雨入渗过程,结果表明:抗滑桩虽然可以有效的提高边坡的稳定性,但是,在降雨条件下,抗滑桩的存在减小了排水有效断面,使坡体后缘汇集而来的地下水得不到及时排泄,这又会对边坡稳定性产生不利影响。因此在多雨地区进行抗滑桩设计应充分考虑降雨所带来的不利影响,综合评价抗滑桩的加固效果。借助于ABAQUS的强大功能,该模块可以为以后进行更复杂的降雨相关问题的研究提供一个良好的研究平台。     

交河故城土遗址边坡降雨非饱和入渗分析

降雨非饱和入渗是诱发边坡失稳滑动的主要原因之一。本文基于饱和-非饱和降雨入渗理论,建立饱和-非饱和降雨入渗模型,并进一步建立了其数值计算模型,发展了相应的数值模拟技术。在前人工作的基础上,编制完善了饱和-非饱和降雨入渗有限元计算程序。选取新疆交河故城土遗址一典型边坡,详细分析了一个较为完整降雨入渗过程中边坡内部渗流场的分布特征;结果表明:所建立的饱和-非饱和降雨入渗模型较好的描述了降雨过程中边坡内部的渗流场分布,为进一步分析边坡在降雨非饱和入渗条件下的稳定性提供了支持。     

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。     

降雨对隧道浅埋段施工力学效应影响研究

降雨入渗对隧道浅埋段洞室稳定性有着重要影响。文章依托京沪高速济南连接段老虎山隧道,首先采用数值模拟方法分析了降雨条件下隧道洞口浅埋段渗流场演化规律;在此基础上,通过流固耦合数值模型对不同降雨入渗时间下双侧壁导坑法施工过程中围岩应力、支护结构受力变形特征进行研究,得出以下结论：降雨对洞口40m范围隧道影响较大,入渗形成的地下水位线贯穿隧道洞身,其中土石交界处孔隙水压力值较大;降雨入渗使得围岩应力、支护结构变形增大,支护结构压应力增大、但拉应力减小;其中降雨结束时影响最大,降雨结束20d左右影响基本消除。     

雨水·洪水渗透时河堤的稳定性

雨水、洪水渗透时河堤的稳定性问题是一个牵扯到饱和- 非饱和状态水分的渗透和水分变化时非饱和土的强度低下的复杂的工学问题。研究雨水、洪水渗透时河堤内部的水分移动以及土的力学性质变化有利于搞清河堤的破坏机理,以便于合理地进行河堤加固并能够进行有效的抗洪抢险工作。本文通过两个大型河堤渗透试验的结果对河堤的渗透破坏机理进行了分析和阐述     

降雨条件下一维土柱垂直入渗模型试验研究及其渗透系数求解

 为研究降雨条件下一维土柱的入渗规律及求解非饱和土体的渗透系数,开发一套模拟降雨条件下一维土柱垂直入渗模型试验装置,对非饱和重塑黄土土柱做了4组不同降雨强度下的一维垂直入渗试验,得到不同降雨强度下垂直土柱的入渗率时程曲线、浸润峰深度时程曲线及监测点体积含水率的变化规律;提出计算非饱和土体渗透系数的新方法,并结合试验结果,得到试验土样非饱和渗透系数与基质吸力的关系曲线。结果表明：(1) 降雨强度对垂直土柱的入渗影响较大,当降雨强度小于土柱最小入渗能力时,入渗率等于降雨强度;当降雨强度大于土柱最小入渗能力时,入渗率时程曲线呈无压入渗、有压入渗和饱和入渗3阶段变化。(2) 不同降雨强度下,土柱出现积水点和饱和点的历时不同,降雨强度越大出现积水点和饱和点的时间越短,有压入渗阶段越长。(3) 在同一降雨强度下,监测点距土柱上表面越远,其体积含水率时程曲线越密集;而同一监测点,降雨强度越大,其体积含水率时程曲线越稀疏。(4) 非饱和重塑黄土渗透系数随基质吸力的增大而减小,且渗透系数的对数与基质吸力呈线性变化。     

降雨条件下坡积土边坡暂态饱和区形成机理及分布规律

降雨是引起坡积土边坡失稳的最常见外部因素之一.雨水的入渗在引起土体抗剪强度参数降低的同时,还将导致土体重度的增加、基质吸力的降低,最终造成边坡的失稳.开展雨水在边坡内部的渗流过程研究已成为分析边坡在降雨条件下稳定性的前提.基于有限元数值模拟方法,进行了雨水在土体中渗流过程的模拟,着眼于降雨条件下边坡暂态饱和区的形成、分布及消散特征,描述了该过程中边坡内部含水率、基质吸力、水力梯度的变化规律.结果表明:暂态饱和区形成的主要原因是土体中向湿润锋下方渗出的雨水量小于降雨入渗补给量,从而使得土体中的含水率累积升高;暂态饱和区的形成与降雨强度、降雨时间具有十分密切的关系,暂态饱和区形成时间、雨水入渗深度、土体表面体积含水率大小分别与降雨强度存在函数关系;清晰描述了暂态饱和区形成-发展-消散-地下水位升高的全过程,从该过程看,边坡排水措施的设计值得思考.