降雨入渗条件下土质边坡非饱和渗流二维数值分析

强降雨是导致边坡失稳破坏的主导因素,为研究降雨条件下土质边坡水渗流规律,本文采用非饱和土壤水渗流模型,对不同降雨强度作用下土质边坡水渗流规律进行了数值仿真研究。结果表明:雨水的入渗使土体表层的含水率发生明显的变化,导致土体表层的负孔隙压力/基质吸力降低;随降雨强度的增大,土壤含水率受其影响越大,但当降雨强度达到土壤的饱和渗透系数,土壤雨水入渗率达到最大值,此时降雨强度的增大,对土壤中水分变化的影响减弱。因此,为防止土质边坡失稳现象的发生,必须控制边坡的渗透系数。此研究对降雨条件下土质边坡滑坡的预防与控制具有重要研究意义。     

南方地区极端冰雪条件下的边坡渗流分析

结合工程实例,在假定极端冰雪边界条件及边坡岩体渗透特性条件下,采用饱和-非饱和渗流分析方法,研究了我国南方极端冰雪融水对边坡渗流场的影响。结果显示:融雪入渗将显著抬高边坡浅表部的压力水头,特别是缓坡地带及坡脚处可能出现范围较大的暂态饱和区。随着融雪水持续入渗,下部压力水头逐渐升高,自由面位置明显上升,但入渗结束后的一段时间内,坡体局部压力水头并无明显降低,且受上部入渗影响,压力水头甚至呈现继续升高的趋势。边坡深部渗流场受融雪入渗影响较小。     

高土质边坡蠕变状态下加固设计方法研究及应用

本文以锦屏水电站某营地后边坡为例,在营地场平开挖施工导致后边坡蠕变后,通过地质勘探、监测资料分析,明确了边坡深覆盖层地质条件及潜在滑移面。结合高土质边坡、营地生活区及现场地形实际情况,综合考虑规范要求、边坡高度及失稳模式,将营地后边坡进行分区,分别选取了合适的设计标准,遵循"固脚、强腰、锁头、排水"分层支护及全面治理的加固原则,采取锚筋桩贴坡挡墙加锚索、框格梁加锚索及地表截排水的加固设计方法。加固措施完成后,通过毕肖普法(Bishop)边坡稳定性计算、分析,结合监测数据收敛情况表明,加固后的边坡整体稳定,可为类似工程提供借鉴。     

降雨条件下边坡地下水渗流有限元分析

简要分析了多孔介质饱和—非饱和渗流数学模型,讨论了渗流有限元计算分析中的相关问题,同时模拟了降雨入渗情况下边坡内部的渗流场。模拟结果总体可靠,可作为边坡稳定性分析的参考依据。     

渗流作用下土质边坡稳定性分析

分析了渗流对土质边坡稳定性的重要影响。根据渗流力作用原理,建立起渗流作用下土坡稳定性的求解方程,并结合工程实例验证了该法的合理性,为边坡工程的稳定性分析提供参考。     

渗流耦合法分析紫坪铺导流洞边坡整体稳定性

针对紫坪铺水利枢纽工程2号导流洞出口高边坡锚固治理后的现状,采用FLAC3D渗流耦合方法对该边坡进行了三维整体稳定性计算,结果表明:地下水对岩体边坡稳定有显著的影响,但加固治理后的边坡已趋于稳定,边坡运行安全可靠。     

强降雨作用下尾水边坡非饱和渗流特征及稳定性分析

为探究抽水蓄能电站尾水边坡在强降雨作用下的稳定性,基于饱和-非饱和渗流理论模拟了强降雨条件下尾水边坡渗流场的分布及变化情况,并结合渗流计算结果,利用强度折减法对降雨条件下边坡稳定性进行了分析。结果表明：当降雨强度超过土体的饱和渗透系数时,坡脚和坡表下部率先出现暂态饱和区域,随着降雨历时的增加,润湿锋不断向坡体内部移动;长期降雨期间,边坡稳定性系数的变化主要由两个因素决定,一是孔隙水压力增加导致的有效应力减小,二是表层土体饱和容重增加导致的下滑力增加;降雨过程中边坡的稳定性系数不断减小,在降雨3d后稳定性系数发生突变;降雨前期边坡潜在滑面为弧形,随着降雨历时的增加滑面深度变浅,降雨后期边坡潜在滑面表现为沿润湿峰分布的直线形滑面,且随降雨持续作用,滑面随润湿锋向坡体内部移动。     

库水位升降作用下土质边坡渗流场动态变化研究

为探索水库边坡尤其是土质边坡在库水位升降条件下渗流场的变化规律及边坡的稳定性,建立了较大比例尺的库岸土质边坡地质试验模型。用孔压计测得试验模型的孔隙水压力随水位升降的变化值,以非饱和渗流理论为基础,并结合试验所测数据,用Geostudio有限元数值分析软件SEEP/W 模块进行水位升降条件下的瞬态渗流场模拟。结果表明：坡体孔隙水压力随试验水位的升降而变化,坡体位置高程越高,孔隙水压力和基质吸力变化的滞后性越明显。孔隙水压力模拟值与计算值基本一致,表明模拟所选参数和水土特征曲线能反映模型试验情况。     

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。     

堤坝渗透变形及稳定性分析

阐述了堤防渗透变形的类型、成因、规律,并对堤坝渗透稳定性问题进行了分析研究。渗透变形是引起堤防渗漏破坏的主要原因。分析了水力坡度与堤防渗漏破坏的有机联系,可以帮助研究人员对堤防渗漏破坏进行定量确定。     

饱和-非饱和渗流下膨胀土坡稳定性评估的有限元法

总结了膨胀土坡饱和-非饱和渗流场中影响边坡稳定性的一些因素,建议了饱和-非饱和渗流下考虑强度降低、密度变化等稳定性影响因素的膨胀土坡稳定性评估三维强度折减有限元方法,研制相应的强度折减有限元程序。通过与传统极限平衡法分析结果对比研究,对抗剪强度折减有限元法分析边坡稳定问题的适用性进行了评价,得出采用三维强度折减有限元法确定考虑饱和-非饱和渗流场的膨胀土边坡稳定性安全系数是可行的结论。     

顺坡渗流联合坡面加载的坡积土模型试验分析

针对常规土工模型试验只能满足几何相似而不能满足应力相似的问题,提出了利用顺坡渗流力和坡面法向加载产生的法向应力以满足坡积土模型试验中自重应力相似的一种模型试验方法。对于很小厚度的坡积土模型,通过施加顺坡向渗流力满足切向应力的近似等效,施加垂直坡面荷载实现法向附加应力的近似等效,从而通过切向和法向应力的叠加来满足坡积土模型和现场原型边坡的自重应力相似。通过数值分析比较了厚为30 cm坡积土模型与厚为3 m坡积土原型。计算结果表明模型和原型的应力相似;模型和原型中的最大剪应变和剪应力水平在坡积体中的分布情况相似,数值误差在10%以内;数值分析结果验证了所建议方法的合理性和可行性。     

露天矿复合边坡动水携砂蠕变模型研究

露天矿复合边坡动水携砂现象危及边坡安全及周边环境。为揭示渗流作用下砂粒间相互作用机理,以砂颗粒团簇特征结构单元为对象,从颗粒尺度分析特征结构单元在自重、浮力、法向接触力、剪切接触力和渗透力作用下,砂粒间的非线性移动、变形过程及砂粒间在强力链上的力学行为。提出一种新的“塑转铰”元件,对Будин模型进行改进,建立“弹-黏-塑转铰”砂土蠕变力学模型,并给出其本构方程和蠕变曲线方程。通过动水携砂模型试验及砂土剪切蠕变试验数据,对改进Будин模型进行参数辨识和验证。分析结果表明:该模型精度较好,能描述蠕变过程中砂粒间的接触、摩擦、转动过程,能揭示含水砂层内的分级“阶梯”破坏现象及砂土颗粒间的剪切衰减及非衰减及第Ⅲ阶段正、负加速剪切蠕变过程及其变形规律,为分析散体颗粒间的相互作用机制提供了一种新的力学模型。     

地震作用下土质斜坡稳定性的数值模拟

为分析研究地震作用下斜坡的稳定性,采用Phase2有限元软件,建立考虑最不利荷载对斜坡稳定性影响的数值模型,分析地震水平峰值加速度0.1 g条件下不同监测位置模拟的位移和地震加载时间关系曲线以及斜坡位移场、应力场和剪应变增量的变化情况。研究表明受水平地震加速度的影响,坡面法向应力减小,下滑力增加,沿着滑动面向下移动;斜坡中部位移极值达到0.36 mm,地震加载时间4 s时处于失稳状态。随着地震加载时间的增加,斜坡发生累计破坏效应,强震作用下斜坡最易于发生瞬时溃滑。     

考虑渗流作用的岩质边坡稳定分析

在讨论了地下水渗流对岩质边坡稳定作用机理的基础上，提出考虑岩体渗流与应力耦合作用的有限单元法与条分法相结合的边坡稳定分析方法，该方法采用有限元法计算边坡的应力应变，把有限元法的计算结果运有到条分法中进行边坡的稳定验算。     

基于神经网络的中线工程高边坡土体渗透参数反演研究

基于神经网络的非线性映射特性,在渗流有限元计算的基础上,结合水头和流量等实测资料提出了边坡渗透参数的反演方法.将该方法应用到南水北调中线工程高边坡渗流反演分析中,得到了能够反应工程实际的边坡土体的综合渗透参数.同时利用反演出的渗透参数进行渗流计算,结果表明,该方法对高边坡的渗透参数反演具有较高的识别精度,反演结果可靠.     

边坡渗流及稳定性分析的现状与发展

滑坡是一种最为常见的地质灾害。诱发边坡失稳的因素有很多,对于水库边坡降雨、水位升降以及联合作用都是诱发边坡失稳的主要原因。近年来,随着有限元与计算机技术的不断进步,研究渗流对边坡稳定的影响分析也越来越多。针对国内外渗流、边坡稳定以及考虑渗流作用下的边坡稳定的研究现状进行了归纳总结。