不同降雨类型下高地下水位渠道性态数值模拟研究

为解决高地下水位渠道在遭遇强降雨时容易发生衬砌破坏的问题,深入研究了不同降雨条件下高地下水位渠道内部结构性态的响应规律。基于非饱和渗流理论,对4种不同降雨类型条件下渠道内部的渗压(总水头)情况进行了分析研究,得出对衬砌结构安全最不利的降雨类型是前锋型降雨和均匀型降雨。在渗流分析的基础上,基于Morgenstern-Price法对渠道边坡进行了稳定分析,结果表明随降雨的持续,各种降雨类型条件下边坡安全系数均表现为持续减小。同时前锋型和均匀型降雨条件下发生滑坡的风险大于其他两种雨型。因此,从渗流和边坡稳定计算角度看,应重点关注前锋型和均匀型降雨。在此基础上,对渠道排水设计进行了优化改进,所提方案可有效降低渠道内部的渗流压力。     

冻融-渗流耦合作用下土质边坡稳定研究进展

寒区土质渠道边坡春融期降雨及融雪形成的渗流严重影响渠道安全,近年来国内外学者对冻融循环后土体物理力学特性以及饱和-非饱和渗流的研究越来越多。为了更好地对冻融-渗流耦合作用下土质边坡稳定性进行研究,在前人研究的基础上,对目前冻融-渗流耦合作用下土质边坡稳定研究进展进行了全面总结,文章主要分析介绍了冻融循环对土体渗透系数的影响,并论述了饱和-非饱和渗流理论、降雨及融雪入渗理论的研究进展。最后,通过国内外对冻融-渗流耦合作用下土质边坡稳定研究现状,对寒区土质渠道边坡春融期边坡稳定性研究进行总结和展望。     

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。     

三峡永久船闸高边坡三维饱和--非饱和渗流场分析

三峡2号永久船闸高边坡在降雨入渗条件下闸室混凝土衬砌边墙的外水压力可能很大,有工程后患之虑。论文针对这个三维降雨入渗复杂渗流场问题,采用基于广义达西定律理论之上的非稳定饱和——非饱和渗流场求解的有限单元法,对不利的连续数天降暴雨情况下的不同时刻的边坡渗流场特性进行计算分析,给出各个典型时刻2号船闸高边坡体中渗流场等水头线和闸室混凝土衬砌墙背面外水压力水头的大小,并与设计允许值进行对比分析,进而给出降雨入渗对闸室边墙稳定的影响程度,有无破坏性作用等。     

考虑暴雨入渗的覆盖层滑坡体渗流特性及稳定性评价

为了分析雅砻江流域卡拉水电站上游库区上田镇滑坡体受暴雨影响程度,选取了上田镇滑坡体典型断面,建立二维饱和-非饱和渗流计算模型,采用有限元法模拟了暴雨入渗过程。根据模拟结果分析了在暴雨入渗条件下蓄水前后的工程边坡的渗流特性及应力分布,并对边坡稳定性和边坡防护措施效果进行评价,结果表明,暴雨入渗会引起边坡的稳定性降低,并可能引起边坡失稳。有限元法对分析边坡稳定性有实际的指导意义。     

排水措施作用下非饱和边坡稳定性分析

降雨或地下水是诱发滑坡的重要因素,地下水的渗流分布影响了边坡的非饱和抗剪强度。文中采用非饱和有限元渗流分析软件,分析边坡在无排水措施、排水措施作用40 d和80 d的条件下的地下水渗流分布特征,在此基础上进行了坡体非饱和强度的边坡稳定性评价。     

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...     

寒区渠道冻害破坏特征与成因

本文通过现场调研,总结了寒区渠道衬砌结构发生冻害破坏的主要特征。通过现场取样与观测,结合室内试验分析了寒区渠道衬砌结构发生冻害破坏的成因。结果表明:寒区渠道衬砌结构发生冻害破坏程度与渠基土体的土质、地下水的补给及土体温度有直接关系。冻融循环对土体抗剪强度产生了弱化,渠基土体在渗流作用下逐渐流失,导致了渠道边坡衬砌结构的塌陷。     

考虑流固耦合的降雨入渗过程对非饱和土边坡的影响研究

流固耦合是指固体在渗流场作用下的变形行为以及固体变形对渗流场影响这二者相互作用的 理论,在探讨了渗流场与应力场相互作用机理后,提出了考虑渗流与应力直接耦合作用的非饱和土质边 坡雨水入渗过程影响的有限元计算模型分析方法。基于ＡＢＡＱＵＳ分析软件,考虑了流固耦合和土水特 征曲线,结合一典型非饱和土质边坡算例,对土坡受降雨入渗的影响进行了有限元数值模拟研究,得出 了非饱和土质边坡基质吸力、饱和度、变形和稳定性受降雨影响的变化特征规律,指出了在工程设计中 考虑耦合作用和雨水入渗影响的合理性和必要性,为进一步研究和相关工程设计防护提供参考。     

降雨入渗对非饱和土边坡稳定性影响的参数研究

为了研究饱和渗透系数与土水特征曲线对降雨入渗条件下非饱和土边坡稳定性的影响，利用ＧｅｏＳｔｕｄｉｏ软件进行数值计算，对不同工况下的非饱和土边坡进行瞬态渗流分析与稳定性分析。研究结果表明，饱和渗透系数是影响非饱和土渗透性的关键因素，其对边坡稳定性与边坡破坏形式有重要影响。应力作用与干湿循环对非饱和土渗透函数形态的影响与其对土水特征曲线形态的影响一致，考虑其影响对于非饱和土边坡稳定性计算与评价是更安全合理的。     

降雨入渗对边坡稳定性影响分析

基于多孔介质饱和-非饱和渗流理论,模拟降雨入渗条件下边坡暂态渗流场:基于非饱和土抗剪强度理论和边坡饱和一非饱和渗流分析结果,利用极限平衡理论研究了降雨强度、降雨持续时间、前期降雨以及不同降雨方式对边坡稳定性的影响.算例分析表明,随着降雨的人渗,边坡顶部非饱和区缩小,并出现局部暂态饱和区.导致边坡土体基质吸力、抗剪强度下降,从而导致边坡稳定性的降低;降雨强度对边坡稳定影响显著.降雨持续时间对边坡稳定的影响程度与降雨强度大小有关;前、后两次降雨对边坡稳定的影响与间隔时间密切相关:在降雨量相同的情况下,不同的降雨方式对边坡稳定性也有较大影响.     

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。     

基于SEEP/W的衬砌渠道非饱和渗流模拟

基于有限元软件SEEP/W建立了二维渠道模型,用以观察通过渠道底部和侧面下方土壤的渗流变化。本文通过观测土体孔隙水压力(PWP)的变化,间接地研究了土体的渗流变化。比较了有衬砌和无衬砌渠道在不同水头下的渗流损失。研究表明:PWP随土壤含水量的变化而变化,饱和土的PWP为正值,而非饱和土的PWP为负值;水头对压水压力的变化影响较大;同时,在渠道表面应用防渗层可以减少渗漏损失,高负压水压也证实了这一点。     

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。     

暴雨入渗下裂隙岩体边坡渗流及稳定分析

根据单裂隙饱和-非饱和渗流实验结果，确立了裂隙岩体渗流时饱和度与负压及饱和-非饱和渗透系数与负压之间的实验关系式，进而建立了有暴雨入渗下三维裂隙网络饱和-非饱和渗流数学模型，针对龙滩水电站左岸蠕变体边坡进行了不同工况下的渗流与稳定性分析，并相应给出了其高边坡工程安全施工建议措施．     

基于非饱和－饱和渗流的降雨入渗边坡稳定性分析

对于雨水入渗导致的土质边坡稳定性问题,基于土质边坡非饱和－饱和渗流和ＤＰ５本构模型,引入非饱和土的基质吸力分量、抗剪强度方程和渗流方程,进行了非饱和－饱和渗流场与应力场耦合的边坡稳定性数值分析。结果表明:降雨入渗后,在土体历经由非饱和状态向饱和状态转变的过程中,土体的重度增加导致附加应力增加,饱和度增大致使基质吸力减小,渗流与应力的耦合作用增大了边坡的不稳定性;边坡滑移破坏开始在饱和的表层区域出现,滑移破坏从浅层渐近向深层发展;塑性破坏在坡脚部分最先出现,由坡脚逐渐向坡顶延伸,最后塑性区域贯通并扩大,造成边坡失稳。研究结果可为工程实践提供有效实用的依据和方法。     

雾化雨入渗条件下高拱坝下游边坡稳定性分析

高拱坝泄洪引起的雾化雨危害性大、破坏力强.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,采用非饱和强度理论及Sarma极限平衡法分析了雾化雨对边坡稳定性的影响.结果表明:雾化雨入渗将显著抬高边坡浅部地下水位,并在边坡平缓处和坡脚处形成对边坡稳定不利的暂态饱和区;边坡安全系数随雾化雨入渗显著下...     

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。     

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。     

降雨过程中的边坡失稳研究

根据区域降雨时空分布特征、自然边坡的岩土结构组成及其物理力学特性,引入降雨入渗条件下饱和-非饱和渗流数值模拟技术,以江西省德兴市双溪电站某滑坡体为研究对象,进行了降雨过程的饱和-非饱和渗流场稳定性分析。并在此基础上采用刚体极限平衡分析方法中的Morgenstern-Price法,模拟计算了各降雨过程边坡的稳定性。研究结果表明：降雨特征（雨强、雨型）对边坡稳定性的影响不容忽视;边坡最小安全系数在雨后8~12 h达到最低值。