基于流固耦合理论的饱和-非饱和土开挖边坡稳定性分析

现有开挖边坡稳定分析的研究中,综合考虑开挖效应与应力-渗流耦合作用对边坡稳定性影响的分析很少。为此,根据饱和-非饱和土渗流及抗剪强度特性,推导了饱和-非饱和土在应力-渗流耦合作用下的有限元求解方程,介绍了计算饱和-非饱和土开挖边坡稳定性的有限元强度折减技术。建立了一开挖边坡算例进行应力-渗流耦合分析,结果表明,相对于非开挖模式下的计算,开挖卸荷效应对开挖边坡稳定性有一定提高作用,但这一作用随着时间的延长会逐渐减弱直至消失。对影响开挖边坡稳定的各种因素进行了计算分析,开挖速度、初始水位高度、渗透系数以及弹性模量、泊松比等影响因素对应力-渗流耦合作用下的开挖边坡稳定性影响较大,影响规律和以往的研究结论有所不同。     

水位升降对库岸边坡稳定性的流固耦合数值分析

为研究水位急剧变化对库岸边坡稳定性的影响,文章依托三峡库区涉水滑坡段,在对长江三峡地区滑坡地质灾害进行分类的基础上,通过利用FLAC3D软件对于滑坡体进行流固耦合试验,选择水库蓄水、降低水库水位等因素来研究滑坡体的稳定性.据分析得出结果:当水库初始蓄水位为135.00m、160.00m、175.00m时,滑坡体的稳定系数分别为1.043、1.003、1.074,处于不稳定的状态,同时,其最大位移分别为2.30cm、5.74cm、3.44cm.当水库储水时,滑坡前、中间部分和最终部分的间隙水压的变化是完全不同的.前缘受水位上升和下降的影响很大,往后缘方向水位升降的影响逐渐下降.地面滑坡前的间隙水压差在降水中比较大,中心小,后缘弱,水位突然下降对前缘影响很大.所得结论对于今后类似的地质灾害预警具有重要的参考价值.     

土体非饱和渗流特性对边坡稳定性影响

导致边坡失稳的原因复杂,其中强降雨条件是主要诱因之一,为了研究不同降雨强度下非饱和土体渗流特征对边坡稳定性的影响,本研究以实际边坡工程为依托,利用Geo-Studio软件建立模型,对比分析降雨条件下边坡孔隙水压力、体积含水率、剪应力等变化规律.研究结果表明:在同一降雨时长下,随着降雨强度的增大,边坡土体的孔隙水压力变化...     

基于Hoek-Brown大坝非饱和岩质边坡安全稳定系数推导

为研究大坝降雨条件下的岩质边坡渗透稳定性规律,基于极限平衡原理,推导了考虑岩质边坡非饱和特性的边坡稳定性的公式,结合一典型边坡,对平均型降雨条件下的边坡渗透稳定性规律进行了数值模拟,从而得到孔压、体积含水率、渗透系数等变化规律,为大坝边坡稳定分析提供重要参考依据。     

降雨作用下非饱和土边坡水力耦合过程分析

基于渗流理论、弹性理论及VG土-水特征曲线模型,建立了二维非饱和土渗流-变形耦合控制方程组。该控制方程突破了饱和时渗透系数是常数的局限,适用于任意初始条件和降雨条件的土坡稳定性分析。有限元软件COMSOL Multiphysics能根据已建好的非饱和土坡渗流-变形耦合模型开展分析。通过算例分析了非饱和土降雨入渗过程中渗流-变形的耦合效应,并探讨了考虑饱和渗透系数为变量情况以及不同的初始条件对渗流场和应力场的影响。结果表明:在非饱和土坡降雨入渗过程中渗流-变形的耦合效应是非常显著的,且与时间有关。对于湿陷性土,考虑耦合效应的压力水头变化总是慢于非耦合情况。饱和状态时渗透系数是应变的函数,其值的变化对非饱和土边坡渗流场有一定的影响,但对非饱和土边坡变形影响微弱。初始条件对渗流和变形的影响是非常大的。     

水位降落时河岸边坡稳定性影响因素分析

维持河岸边坡稳定性是河流治理中的重要任务。从河流治理实践来看,影响边坡稳定性的因素多种多样,而且这些因素相互之间存在复杂的内部关系。本文对水位降落时河岸边坡稳定性常见的河水浸泡、超孔隙水压力、静水压力等影响机理进行了分析,对三类关键影响因素的敏感性进行了计算。研究结果表明:土体黏聚力c对边坡稳定性的影响最为显著,对水位降落的敏感性也最高,边坡土体内地下水位H_d对边坡稳定性的影响次之,边坡内摩擦角φ的影响则最不具有敏感性。     

折线河岸边坡稳定性的研究

河流水流因素、河岸几何条件、河岸岩土体性质及边坡坡顶裂缝的产生是河岸边坡失稳的重要影响因素。通过建立河岸边坡在临坡水位升降、坡趾淘刷、车辆荷载、偶然作用等多因素影响下失稳的概化理论模型,采用极限平衡法,计算了折线边坡在多因素条件下的边坡抗滑稳定系数。重点分析了临坡河流水位、坡趾淘刷及裂隙水位对于边坡抗滑稳定系数的影响。结果表明：边坡抗滑稳定系数随着临河水位的升高先减小后增大,在这过程中存在一个最不利的水位;同时,随着裂隙水位的增高,边坡抗滑稳定系数逐渐变小;边坡坡趾淘刷对于河岸边坡抗滑稳定性非常不利,随着淘刷高度及切入深度的增大,边坡抗滑稳定系数逐渐变小。     

基于传递系数法堤防边坡三维稳定性分析

堤防是河道安全运行的重要基础,准确计算堤防边坡稳定性对于河道运行安全具有重要意义。水泥搅拌桩是加固堤防边坡稳定性常用的施工方法。分别采用传递系数法和规范法对某水泥搅拌桩加固堤防边坡稳定性进行计算。结果表明：（1）采用传递系数法得到的堤防边坡稳定系数为1.25,略小于规范法计算得到的安全系数1.29,表明该方法更趋于保守;（2）水泥搅拌桩能有效提高堤防边坡稳定性,根据传递系数法和规范法计算得到的结果 ,进行水泥搅拌桩加固后边坡安全系数分别提高了93.1%和49.6%。研究结果对于堤防边坡稳定性计算具有一定的参考意义。     

矢量和分析法在非饱和边坡稳定分析中的应用

系统介绍了矢量和分析法,编制了非饱和土的边坡稳定矢量和法安全系数计算程序VSM。将此计算程序应用于某水电站雾化区边坡稳定性分析,并与极限平衡法计算结果进行对比。计算结果表明:采用矢量和分析法和极限平衡法计算得到的非饱和土的边坡稳定变化情况规律一致,数据相对误差很小,非饱和土的边坡稳定矢量和分析法计算结果可靠、可信,可应用于工程设计。     

刘家坡滑坡非饱和渗流情况下的稳定分析

分析研究刘家坡滑坡在暴雨作用下的渗流场,通过正交实验确定饱和———非饱和渗流计算参数。并应用粘弹塑性有限单元法对滑坡在非饱和渗流场作用下的稳定性进行了分析评价。     

基于坡面冲刷的荆江典型岸坡稳定性分析

针对荆江典型二元结构的岸坡,采用横向冲刷计算公式探讨了不同水位升降阶段中,水流流速和含沙量对岸坡横向冲刷速率的影响以及岸坡断面形态的变化规律。在此基础上基于饱和-非饱和渗流理论,利用SEEP/w程序建立了二维非稳态渗流模型,模拟了其渗流场在水位升降条件下的变化过程,并基于摩根斯坦法计算分析了在考虑与不考虑坡面冲刷2种条件下岸坡稳定性的变化规律。结果表明:在水位上升期,当不考虑坡面冲刷时,岸坡稳定性是随水位上升而增大的,但当考虑坡面冲刷后,岸坡坡度逐渐增大,岸坡稳定性随水位上升而减小;在水位下降期,岸坡稳定性随水位下降而减小,且考虑坡面冲刷的安全系数下降速率明显大于未考虑冲刷时的情况。因此洪水期与水位下降末期是岸坡失稳的危险期,需重点监控。     

三维矢量和方法在桥址岸坡稳定性分析中的应用

矢量和安全系数法物理意义明晰,是评价边坡稳定性的一种重要工具.以某顺层桥址岸坡为例,考虑凝灰岩软弱夹层和卸荷裂隙的不利组合,通过极限平衡方法得到了岸坡的最危险滑面.建立了考虑主要地层分布三维地质力学模型,通过三维矢量和分析方法对不利滑面进行分析,运用潘家铮最大最小原理确定三维矢量和安全系数的计算方向,对桥址岸坡在自重、...     

基于双剪理论的饱和/非饱和渗流边坡稳定性分析

根据Bishop非饱和有效应力假定建立了适用于非饱和土的双剪统一强度理论。基于非饱和土双剪统一强度理论使用二维显式有限差分程序FLAC,以某边坡模型试验为例,考虑土体强度的中间主应力效应及渗流的影响,分析了地下水位升降导致的饱和/非饱和渗流条件下边坡稳定性分析问题。饱和及非饱和渗流的计算分析均说明忽略中间主应力效应的计算结果与边坡模型试验结果不相符。地下水位下降过程中,按相关联流动法则计算得出边坡只存在一条滑动面,而非相关联流动法则计算结果显示边坡存在多条滑动面。     

坡顶局部荷载作用下非均质边坡稳定性上限法分析

当坡顶作用局部荷载时,潜在滑裂面可能不通过坡趾,而是在坡面上发生局部失稳破坏。针对黏聚力随深度线性变化的非均质边坡,引入黏聚力比例因子,推导了坡顶局部荷载作用下非均质边坡极限分析上限法相关计算公式,建立了安全系数与滑裂面起始角、终止角以及临界高度的关联函数,将理论公式转换为多元函数的极小值问题,并给出最优解。主要分析了比例因子和局部荷载对边坡稳定性的影响,结果表明:比例因子对安全系数和滑裂面临界高度影响显著;坡顶局部荷载主要控制着边坡的破坏范围,对边坡的安全系数同样有着一定的影响。     

有软弱夹层岩体边坡稳定分析安全系数的确定

具有软弱夹层的岩体边坡稳定性分析，是水利水电工程设计和施工中经常遇到的重要问题．在我国软弱夹层引起岩体边坡失稳的情况较多，已造成巨大的损失．从岩体边坡整体滑动的几种型式出发，述及了以往稳定分析方法与安全系数的选取，以及稳定安全系数大小与边坡失稳的关系，从而根据我国抗剪强度参数的取值原则与设计经验，建议了设计应该遵循的稳定安全系数．     

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。     

多种因素作用下非饱和黄土边坡稳定性分析

通过拟静力法和Mogernstern-Price法结合计算地震工况下边坡的安全系数。考虑非饱和土基质吸力和渗透系数函数,运用SEEP/W模块计算降雨入渗时土体的孔隙水压力变化,并耦合SLOPE/W模块进行降雨工况和降雨地震耦合工况下的安全系数的计算。分析结果表明黄土边坡安全系数对水平地震荷载和坡度的变化更加敏感。降雨入渗条件下边坡的稳定性系数随降雨强度的增大先减小后缓慢增加。对归一化的曲线图进行分析可以发现,降雨量相同情况下水平地震荷载在0 g~0.3 g,坡度在15°~45°,拟静力法分析结果安全系数对坡度和地震的敏感性十分接近,且随坡度和水平地震荷载的变化趋势相同。     

库水位升降作用下铅厂沟滑坡稳定性研究

以云南观音岩水电站右岸铅厂沟滑坡为例,在现场地质调查的基础上,通过室内试验和反演的方法确定滑坡岩土体物理力学参数,运用Geo－Studio计算滑坡体在不同工况下的安全系数。结果表明,在原河床水位下,铅厂沟滑坡体稳定性较好。水库蓄水后,随着库水位升高,铅厂沟滑坡体稳定性会降低。当库水位骤降时,坡体稳定性亦会略微下降。若遇暴雨或地震等恶劣状况,坡体稳定性会大幅度降低。对此提出了削坡减载的治理措施,并对治理后的边坡进行稳定性分析。结果表明,经削坡治理后,坡体稳定性有较大提高,满足相应的安全储备要求。     

不同库水位升降速度对大坝边坡稳定性的影响研究

为了提高水库的安全管理水平,以极限平衡为理论基础,使用GEO-SLOPE软件中的SEEP/W模块和SLOPE/W模块,分别计算了某水电站水库右岸边坡土体在不同水位升降速度情况下边坡稳定安全系数的变化规律。结果显示:在正常蓄水状态下,边坡稳定安全系数曲线变化趋势是先降低,然后升高,随后曲线趋于稳定。水位上升速率越快,边坡土体稳定安全系数越高,边坡越趋于稳定。但当蓄水速度超过一定数值时,边坡稳定性会降低。当库水位降低时,边坡稳定安全系数先降低,到达极小值之后再平稳上升。因此,为了保证大坝边坡的稳定,在建设水库中,水库在蓄水和排水过程要随时监测边坡内部的结构面状况;在水库运行调度中,应合理控制水位升降的速度。