降雨入渗对边坡稳定的分析

运用饱和-非饱和渗流有限元法模拟降雨务件下饱和-非饱和土坡暂态渗流场的变化情况,分析了降雨强度、降雨持时以及土壤饱和渗透系数等参数对非饱和土坡基质吸力的影响。分析结果表明:雨水入渗引起土壤基质吸力的大量丧失;降雨强度对饱和渗透系数较大土坡的基质吸力变化的影响较小。     

岩土体内降雨非饱和入渗问题研究

讨论了降雨非饱和入渗机理、计算分析及其工程应用方面所取得的成就和存在的问题。其中包括了降雨入渗机理模型、土-水特征曲线、降雨非饱和数值计算等方面的研究。另外就降雨入渗诱发滑坡问题的应用进行了简单的探讨,并指出了目前应用中存在的问题和新的研究方向。研究结果表明,进一步发展降雨非饱和入渗理论研究及其计算方法对完善非饱和入渗理论和解决由降雨入渗引起的地质灾害工程问题有着重要的意义。     

降雨对抗滑桩加固边坡稳定性的影响

为研究降雨条件下抗滑桩加固边坡的稳定性及其渗流场演变,以枞树坪边坡工程为例,将非饱和渗流理论与强度折减法相结合,利用MIDAS GTS对降雨边坡进行数值模拟,定量分析基质吸力、降雨强度、桩顶约束形式对抗滑桩边坡稳定性的影响。结果表明：在降雨状态下,雨水首先危害边坡的浅层土体,孔隙水压力随土体深度呈现出大小大分布,随着降雨的持续,孔隙水压力的最小值向土体内部发展,雨水对边坡的影响深度增大,浸润线上升,深层土体的负孔隙水压力转化为正孔隙水压力,基质吸力的作用也随之减小。其中,降雨强度对边坡的危害始终增大,对桩顶施加位移约束和固定约束可以减小降雨对边坡的影响,限制边坡位移,并且固定约束的加固效果要略高于位移约束。     

降雨入渗对非饱和土边坡稳定性的影响

研究降雨入渗对边坡稳定性的影响规律。采用有限元法进行非饱和土边坡的二维非稳态渗流计算,考虑基质吸作用利用极限平衡法进行非饱和土边坡稳定安全系数计算,进而通过算例计算,分析了降雨过程中及降雨之后,边坡内孔隙水压分布、潜在滑裂面位置以及边坡稳定安全系数的变化情况。着重分析了降雨强度和降雨持续时间的影响,并特别注意分析降雨结束后的边坡稳定性。算例表明某些情况下边坡安全系数最小值出现在降雨之后的数小时或数天,而非降雨的过程中或降雨刚刚结束之时。     

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,具有解决非饱和土耦合问题的可行性。计算分析表明,非饱和土渗流-变形耦合作用对暂态孔隙水压力分布产生重要的影响,在降雨入渗过程中需考虑土体渗流-变形耦合的影响。降雨初期,位移随着时间明显增大,地表出现下沉,考虑耦合效应的孔隙水压力慢于非耦合情况,原因是H值为正的。随着降雨持续时间的增大,地表下沉的速度减缓,到最后变形开始稳定。位移的变化快慢与孔隙水压力变化规律相同。地表沉降量还与初始孔隙水压力分布以及H值密切相关。饱和时的渗透系数以及孔隙率对非饱和土降雨入渗以及稳态流的分布产生影响,但对其地表变形产生的影响微弱。     

饱和—非饱和填埋场衬垫系统中水渗流规律的数值模拟

采用饱和—非饱和渗流场数学模型,通过室内试验测得的黏土渗透系数并运用数值模拟手段研究饱和—非饱和填埋场衬垫系统中水渗流规律。数值模拟结果分析表明：在饱和渗流场中水的运移速度明显大于处于非饱和状态下的运移速度,并导致在相同位置衬垫层处产生不同的压力水头,且随着时间的变化,非饱和渗流场下的压力水头远远小于饱和状态下的数值;此外,还验证了工程实际中采用渗透系数为10-7cm/s数量级黏土衬垫系统的合理性。该研究为分析渗滤液水分运移规律时采用非饱和渗流场提供理论数据,并验证所推荐的填埋场衬垫系统土工参数的正确性。     

降雨条件下土质边坡的稳定性分析

结合工程实例,运用非饱和渗流理论,研究了降雨条件下边坡土体内地下水位变化和孔隙水压力的分布规律,采用强度折减法对非饱和渗流影响下边坡的稳定性进行了分析。结果表明,随着降雨时间的持续,降雨强度越大,滑坡坡面的浸润线变化越明显。降雨入渗使地下水位抬高,从而孔隙水压力升高,在地下水位以上区域出现暂态饱和区,相应出现暂态孔隙水压力升高和非饱和区基质吸力下降的情况,使得边坡稳定性降低。不考虑基质吸力的影响时,降雨强度从94.7 mm/24 h升至94.7 mm/2 h,边坡的安全系数从1.100降到1.002;考虑基质吸力的影响时,降雨强度从94.7 mm/24 h升至94.7 mm/2 h,边坡的安全系数从1.205降到1.005。     

基于强度折减法的不同坡角边坡稳定性分析

介绍了强度折减法的基本原理,在此基础上运用强度折减法分析边坡坡角对边坡稳定性的影响,运用ANSYS软件模拟不同坡角的边坡,分析计算不同坡角边坡的安全系数,通过计算得出不同坡角边坡围岩极限破坏时的折减强度参数,分析研究边坡坡角与边坡安全系数F、边坡围岩极限破坏凝聚力c’及极限破坏摩擦角‘φ’之间的关系。     

考虑降雨入渗影响的边坡稳定分析方法探讨

分析了残积土、膨胀土等边坡在降雨入渗情况下土体抗剪强度降低的主要原因 ,探讨了现有的考虑雨水入渗影响的边坡稳定分析方法 .运用非饱和土强度理论 ,提出非饱和土等效凝聚力新概念 ,从而可方便地使用常用的Bishop法等极限平衡法进行考虑雨水入渗影响的边坡稳定分析计算     

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。     

考虑裂隙-岩块间水交换的单裂隙非饱和渗流数值模拟

为了研究单裂隙非饱和渗流的水力特性,根据裂隙面分形维数、裂隙面位错值和面积接触率,提出了采用随机布朗函数生成裂隙开度分布的方法;基于裂隙局域立方定理成立的假定,并考虑裂隙-岩块间拟稳态水交换,建立了单裂隙非饱和渗流数值分析模型。模拟得到的裂隙毛细压力-饱和度以及非饱和渗透系数-毛细压力的关系曲线能够反映排水、吸水间的滞后性及体现排水时的进气值和残余水饱和度。模拟结果与试验结果的定性对比表明,建立的模型可为考虑裂隙-岩块间水交换的单裂隙非饱和渗流模拟提供合理可行的方法。最后对比了考虑与不考虑裂隙-岩块间水交换的裂隙非饱和渗透系数-毛细压力关系曲线,结果表明,在高毛细压力(低饱和度)下,可忽略裂隙-岩块间的水交换。     

海绵城市雨水入渗对邻近建筑地基的影响

根据黄土地区海绵城市中邻近建筑的ＬＩＤ设施的位置和做法,建立了ＬＩＤ设施渗流典型模型;结合工程实际建立了ＬＩＤ设施渗流对建筑地基影响的数值计算模型;根据黄土地区典型的地质条件,采用数值模拟的方法,从含水量和沉降等方面对雨水通过ＬＩＤ设施入渗邻近建筑地基的影响进行了研究。结果表明：湿陷性等级越高的黄土地基,含水量和沉降受ＬＩＤ设施渗流的影响越大;ＬＩＤ设施底部渗流宽度ｂ对地基土中含水量的影响较小,工程上为简化设计可忽略其影响;ＬＩＤ设施底部渗流点距基础的水平距离Ｌ值越小,地基沉降差越大;Ｌ的最小值应由地基土的湿陷性等级和上部结构允许的沉降差决定。     

降雨入渗对浅埋黄土隧道稳定性的影响

为了研究降雨入渗作用下黄土力学性质劣化对浅埋黄土隧道稳定性的影响,对隧道围岩中的黄土进行了不同含水率和不同围压的剪切、等压三轴试验,结果表明,含水率对黄土力学性质和破坏形态有较大影响。根据试验结果建立了黄土不同含水率的塑性本构关系,对比了计算结果和试验结果,证明了该本构关系能较好地描述黄土的应力-应变规律。对不同降雨强度、不同深度的黄土在雨水入渗影响下的含水率分布规律进行分析,并在数值模拟软件中调用建立的不同含水率的黄土塑性本构关系,计算不同降雨强度下隧道结构的受力和变形,结果表明：考虑降雨入渗后隧道结构变形和受力增加明显,其中,拱顶沉降增幅达到46%,隧道初期支护应力增加20%~27%。将浅埋黄土隧道结构变形监测数据与数值模拟结果对比,验证了黄土本构关系的正确性,所模拟的降雨入渗对隧道结构稳定性的影响符合实际工程。     

持续小强度降雨入渗对非饱和土边坡稳定性的动态影响

以含水量作为土体抗剪强度的主要控制参量,分析了边坡含水量和抗剪强度随降雨时间的变化特性,建立了持续小强度降雨入渗条件下非饱和边坡土的总凝聚力和内摩擦角与时间的关系。随着降雨持续进行,边坡降雨影响区域扩大。通过FLAC3D进行强度折减,得到了持续降雨过程不同时间段的边坡动态安全系数和边坡失稳前的持续时间。工程计算结果表明,持续小强度降雨条件下边坡临界滑动面仍处在非饱和状态。     

黏土贯穿裂隙污染物迁移的实验和数值模拟研究

为研究裂隙黏土中的溶质运移,研制一套适用于裂隙黏土中溶质运移的实验装置,通过测定实验装置内示踪剂溶液的电导率来监测溶质的运移规律。实验结果发现模型底部监测孔处的渗出液浓度在短时间内就趋于稳定达到最大,表明黏土中裂隙的存在会使溶质顺着裂隙快速穿过黏土层,形成优先流现象,从而对黏土层下部的水体造成污染。采用数值方法对室内试验进行模拟分析,讨论了提高水头和改变岩土体两种方法来进行预测,结果显示黏土层上部水头变化对黏土中的溶质浓度影响不大,且不同土体中如均出现贯穿型裂隙,那么污染物进入含水层的时间基本一致,防渗失效,这时改变防渗材料没有意义。     

初始渗流场对渣土场边坡降雨入渗特征及其稳定性的影响

渣土场是容纳弃土和弃渣的主要场所,由于堆填材料和压实方法的差异性,研究初始渗流场对计算渣土场边坡的降雨入渗特征及其稳定性的影响具有现实意义.以深圳市部九窝渣土场边坡为研究对象,运用非饱和渗流原理和非饱和土强度理论建立数值计算模型,设计了不同初始渗流条件和不同降雨强度的计算方案,揭示了渣土场边坡在降雨作用下的渗流特征及其...     

降雨条件下堆积层滑坡变形特征及形成机理研究

以陕西省岚皋县广泛发育的堆积层滑坡为研究对象,借助土工试验、物理模拟和数值模拟手段,揭示了降雨条件下滑坡的变形和渗透规律,研究了降雨诱发堆积层滑坡的变形破坏特征及形成机理。物理模型试验表明:堆积层斜坡内渗流速率与时间呈幂函数关系,关系式为y=6.658 83x-0.900 34;在降雨和地下水位变动下,堆积层滑坡主要表现为牵引式,其发展过程可概括为:裂缝的产生→裂缝的扩展→裂缝的贯通→次级滑动→整体滑动五个阶段;堆积层滑坡的二元结构是该滑坡形成的决定性因素,降雨入渗导致地下水在基岩面附近富集是该滑坡发生的重要诱发因素。数值模拟结果表明:随着地下水作用时间的持续,坡体稳定性逐渐降低,剪应变逐渐增大,斜坡变形逐渐增加。     

膨胀特性对软岩巷道围岩变形规律的影响研究

针对软岩巷道的特点,利用泥灰岩三轴试验结果,分析了膨胀特性对深井软岩巷道围岩稳定性的影响;利用最新的弹塑性理论研究成果,推导出了膨胀角与围岩变形的直接关系式;采用数值力学的研究方法,分析了软岩巷道周围体积膨胀与扩容现象.数值模拟结果表明:软岩巷道表面变形和巷道周边体积应变随膨胀角的变化均成非线性递增,膨胀角愈大,软岩巷道的围岩条件愈差,巷道周边围压越大,所需要的支护力就越大,这些重要结论为深井条件下软岩巷道工程提供参考.     

连拱隧道围岩渗透系数对渗流场影响的数值模拟研究

以昱岭关隧道工程为依托,结合数值模拟方法,采用Midas-GTS软件,遵循D-P准则,对常水位作用下连拱隧道渗漏水特点以及围岩渗透系数大小对渗流场特征的影响进行了研究,并结合实际工程与数值模拟结果得出了一些有益的结论.