长期干旱条件下不同坡度松散堆积体的降雨影响研究

针对近年来我国西南出现的大范围长期干旱-强降雨的现象,考虑长期干旱造成的松散堆积体表层裂缝发育,基于饱和-非饱和渗流理论,通过有限元方法,利用Geo-studio软件中的seep/w模块对降雨入渗过程进行模拟,然后基于暂态渗流场利用slope/w模块进行边坡稳定性分析,研究了坡体在一定表层裂缝发育情况、降雨强度等因素下不同边坡坡比(1∶1、1∶1.2、1∶1.4)对松散堆积体边坡稳定性的影响。结果表明:边坡坡比越大,降雨对其稳定性影响越大,对其稳定性越不利,其计算过程中及最终最小安全系数降幅均越小。针对长期干旱-强降雨条件下的松散堆积体边坡,提出了相应的应对措施,可为此类条件下的边坡设计提供参考。     

金沙江白鹤滩水电站左岸雾化区边坡稳定性分析

为研究泄洪雾化雨对白鹤滩水电站左岸边坡稳定性的影响,通过分析坝址区工程地质条件,确定了左岸雾化区边坡稳定性的计算条件,基于一次典型泄洪雾化降雨过程的三维饱和非饱和渗流有限元计算成果,考虑暂态饱和区的渗透荷载、非饱和区的负孔隙水压力及结构面遇水软化降低其抗剪强度等,采用FLAC3D软件对左岸边坡在不同时刻的横河向位移、应力、剪切应变率及塑性区进行计算.通过与天然状态比较分析可知,降雨入渗将显著抬高坡面浅部的压力水头,在坡脚处会出现大范围的暂态饱和区,坡体变形、应力、剪切应变率的量值均有显著提高,降雨入渗还可能诱发坡体深层滑动破坏,致使坡体局部稳定性恶化.     

非稳定渗流作用下土石坝边坡稳定

在对库水位回落条件下土石坝非稳定饱和—非饱和渗流场进行有限元分析的基础上,考虑非饱和土强度、土体密度都随含水量变化的关系及渗透力作用,利用强度折减有限元技术研究了水位降落过程中边坡稳定性的变化规律及渗透系数对边坡稳定的影响。研究成果为土石坝的设计运行、除险加固提供了参考。     

降雨入渗对微生物注浆加固边坡的稳定性影响研究

利用微生物注浆加固边坡,分析降雨入渗作用下微生物注浆加固土体的非饱和土-水特征参数,并采用Van Genuchten公式进行拟合,获得微生物注浆土体渗透函数的特征参数。利用MIDAS/GTS分析降雨入渗条件下,坡面加固边坡的非饱和土体,在流固耦合作用下的暂态孔隙水压力,并用于考虑基质吸力影响的边坡稳定性计算。根据设定的降雨情况,探讨了注浆边坡在不同降雨强度、不同降雨持时的稳定性。结果表明:微生物注浆加固可以有效减小降雨入渗对边坡的影响,对提高边坡的稳定性具有明显的促进作用;相同加固方案、相同降雨持时情况下,降雨强度越大,边坡的稳定性越差,其中当降雨强度达到30mm/d时,所有加固方案的边坡处在失稳状态;降雨持时相同,随着注浆加固厚度的增加,坡体孔隙水压力负值区减少,边坡的稳定性进一步增加。     

考虑降雨特征的浅层边坡稳定性分析

由降雨诱发的残积土滑坡在亚热带和热带地区非常普遍,产生此类滑坡的主要原因是雨水入渗使斜坡内非饱和区材料抗剪强参数和基质吸力降低导致了土体抗剪强度的减小.基于Mein-Larson模型,用一种近似的显式方法模拟入渗过程,得出了实际入渗率和湿润锋深度随时间变化规律,在此基础上,采用考虑基质吸力的极限平衡方法进行了边坡稳定性分析.计算结果表明实际入渗率在积水之前为降雨强度,之后逐渐减小;湿润锋深度随时间成近似线性变化;边坡安全系数随降雨的入渗而显著下降.     

降雨条件下岩体边坡稳定性数值模拟与分析

根据某高速公路岩体边坡的实际情况和基本资料,选定典型边坡,建立降雨入渗条件下该边坡非稳定饱和一非饱和渗流分析的有限元模型,分析在汛期暴雨和平均降雨两种工况下边坡内的地下水渗流场及其变化规律,确定地下水荷载。进一步模拟边坡分级开挖、支护过程,计算分析各阶段边坡应力变形规律和位移变化,以及在2种工况下的边坡稳定性。结果表明,降雨后的最小安全系数比降雨前有所减小,局部安全系数小于1．0,有滑坡危险;锚索支护后降雨的最小安全系数比支护前要大,较小安全系数的分布范围有一定的减小,安全系数提高幅度较大,能满足稳定性要求。该结果不仅可以为工程施工提供科学的理论依据,而且对边坡加固措施以及滑坡的预测预报也具有重要的指导作用。     

基于非稳定过程的岩土体非饱和参数反演分析

岩土体非饱和参数的确定是进行岩土体非饱和渗流分析的关键。考虑岩土体非饱和非稳定渗流过程中地下水位的动态变化,根据监测点水位变化数据,通过正交设计、非饱和渗流正分析、BP神经网络和遗传优化算法相结合的分析方法,确定了基于van Genuehten模型的岩土体持水特征曲线参数,较好地解决了岩土体非饱参数确定的困难。并以一次降雨过程中岩质边坡非饱和渗流场的动态变化为例,验证了该方法的可行性和可靠性。反演分析结果可为进一步分析降雨过程中岩土边坡强度及其稳定提供了依据。     

基于ABAQUS土坡降雨入渗应力应变及稳定性研究

降雨会影响土体的力学参数,通过ABAQUS对雨水入渗的瞬态渗流对土坡应力、应变的影响进行研究,以一理想边坡作为案例进行建模与计算,不考虑降雨积水的影响,认为静水压力随深度线性增加,建立CPE4P网格进行计算.后处理中,对其渗透率、孔压、横纵向位移、偏应力、塑性应变以及应力路径等作了分析,得出一系列降雨入渗作用下应力、应变及稳定性的相关结论.     

密集排水孔幕饱和-非饱和全精细

对于有密集排水孔幕的工程渗流问题，只进行稳定饱和渗流分析往往是不够的，饱和-非饱和排水子结构分析方法正是解决了这一问题，同时为了全面精细地模拟排水子结构的实际渗流状态，首次提出了全精细数值模拟的理论和方法。在针对2类不同排水孔提出不同的完整水力学模型的基础上，详细讨论了不透水边界、已知结点水头边界、饱和逸出面边界、降雨入渗边界、非饱和蒸发入渗边界等有关子结构排水孔及其它表面可能存在的边界条件的分类处理方法，特别针对顶排型排水子结构排水孔内部水位提出了严密的数学处理方法。工程算例表明，本文提出的针对密集排水孔幕的全精细数值模拟方法是正确的，可以解决相关的工程渗流问题。     

降雨入渗下非饱和土质边坡稳定性的最小势能法研究

研究一种可以考虑基质吸力时空分布和渗流作用的非饱和土质边坡稳定性分析方法具有重要意义。将边坡视为一个整体,不假定滑面形状,建立考虑非饱和渗流作用的系统势能函数。同时基于最小势能原理,结合Fredlund非饱和土抗剪强度理论,提出最小势能法的安全系数表达式。与传统极限平衡法的不同在于,最小势能法不需要划分条块,不对条间力作假定,满足平衡微分方程和力的边界条件,适用于任意滑面的边坡破坏模式。算例表明,该方法计算结果与其他常用方法基本一致,验证了该方法的有效性,而且计算过程简单,具有较好的实用价值。     

乐昌峡水利枢纽工程右岸坝肩边坡变形稳定分析

乐昌峡水利枢纽右岸高边坡风化层深厚,岩石强度弱,大坝右岸坝肩开挖后,将形成约215m的开挖边坡,边坡处于降雨强度大的地区,在施工期边坡开挖过程中的变形稳定,直接影响到碾压混凝土大坝的施工工期,十分关键.为了验算边坡开挖中和开挖后的稳定性,首先采用有限元法,对边坡开挖过程进行模拟,给出边坡的变形、屈服区等应力应变情况,利用强度折减法得到边坡的抗滑稳定安全系数,其次,用刚体极限平衡法计算安全系数,并与有限元的计算结果进行对比分析.在缺少渗流基本资料情况下,对深厚风化层的稳定状态,在极限平衡分析中,进行受降雨影响下的敏感性分析.最后对该工程提出加强观测和排水等措施,对边坡的稳定具有指导意义.     

贴坡式玄武岩纤维石笼河道护坡的离散元分析

针对盐碱土地区河道边坡存在不利于植物生长且易腐蚀混凝土和筋材的问题,提出一种采用玄武岩纤维石笼的防护技术。以某苏打盐碱土河道护坡为例,采用颗粒离散元程序PFC2D标定土体和玄武岩纤维石笼的细观参数并建立了离散元计算模型。在考虑渗流作用的情况下,采用颗粒流强度折减法分析了设计洪水位下石笼护坡的稳定性,并与原始边坡进行对比,此外对工程中关注的复合筋受力特征进行研究。结果表明:采用石笼支护后边坡的稳定系数提升了40.9%,坡内土体未发生破坏和滑动,石笼护坡的破坏形态表现为石笼之间的脱开和复合筋受弯脱开,复合筋的拉压应力远低于其允许的强度值。     

加筋率和含水率对木纤维红黏土边坡稳定性的影响

为了研究木纤维在不同含水率下对红黏土边坡稳定性的影响,采用直剪试验和边坡稳定性模拟分析方法,对加筋率为0（素土）、0.5%、2.5%和5.0%共4个处理在5个不同含水率水平下的木纤维加筋红黏土试样测定土体黏聚力和内摩擦角,分析边坡土体的最小安全系数。结果表明:加筋率越高,土体内摩擦角越小,黏聚力越大,木纤维主要以提高黏聚力来增强土体稳定性;木纤维红黏土在含水率＜25%时,木纤维能增强抗剪强度,提高边坡最小安全系数,且加筋率越高,抗剪强度和最小安全系数越大,边坡稳定性越好。      

岩质高边坡开挖应力与蠕变稳定性研究

以某公路岩体边坡工程为例,建立有限元分析模型;根据前期边坡变形监测资料,反演边坡岩体物理力学计算参数,分析边坡开挖后各阶段边坡应力变形规律,结果显示边坡七级开挖后应力变化均在允许范围内,能满足强度要求。为了研究岩体随时间变化的长期稳定性,进一步考虑蠕变特性,推定岩石流变参数,分析边坡蠕变变形规律,评价和预测边坡的稳定安全性。结果表明,在2011年1月前,边坡岩体处于开挖卸载后的非稳态蠕变阶段,之后进入稳态蠕变阶段,岩体位移基本趋于稳定。其中二级平台的测点位3的X向位移变化最大,在2010年5月期间发生急速增长至26mm,对边坡稳定不利。该结果不仅可以为工程施工提供科学的理论依据,而且对边坡加固措施以及滑坡的预测预报也具有重要的指导作用。     

渠道边坡稳定的盐敏感性特征研究

工程中灌排渠道在运行多年后,随着土中含盐量的增加,会造成渠道边坡不同程度的滑塌、变形及结构的破坏。通过对盐化土的剪切试验和界限含水率试验,得到不同含盐量下土的抗剪强度指标和稠度界限,运用单因素试验分析含盐量对土的抗剪强度和稠度界限的影响规律。随着含盐量的增加,土体的团聚体稳定性降低,增加了粘粒的分散性,土的抗剪强度有所下降;同时土的稠度界限也会降低,增大了土的流动性,明确地说明含盐量增加也是影响灌排渠道边坡稳定性重要因素。     

块石戗堤先行进占施工的土石围堰稳定性研究

对于内侧采用含砾黏土、外侧采用块石戗堤的土石围堰结构,为研究其进占方法对围堰稳定性的影响,以邕宁水利枢纽一期枯水土石围堰为工程背景,首先提出了"块石戗堤先行,含砾黏土跟进"的施工方案,根据块石及含砾黏土边坡和跟进距离的几何关系确定了含砾黏土侵入距离的计算公式;其次,基于流固耦合理论,研究了不同基坑排水速度时,渗流场和应力场耦合作用下围堰的工作状态,利用有限元分析软件ABAQUS结合有限元强度折减法,对含砾黏土侵入块石戗堤底部时形成的围堰进行了计算,分析了围堰的整体变形、剪切破坏及失稳特征。结果表明:随折减系数增大,塑性区从外侧堰底开始发育并逐渐形成贯通区,最大变形值出现在外侧堰底;含砾黏土跟进距离大于等于临界值16.22 m时,跟进距离的选取对堰坡稳定性的影响较小,而跟进距离小于16.22 m时,含砾黏土侵入块石戗堤底部数量过多,导致外侧堰体抗滑稳定承载力下降,围堰稳定性受到威胁。为保证围堰的安全稳定,建议将含砾黏土跟进距离控制在17 m左右。     

东深供水改造工程石头岭滑坡稳定性与加固方案的研究

通过对滑坡体的概况及水文地质条件的总结和分析,认为:边坡破坏类型为松散堆积层滑坡,主要是坡残积土在持续的降雨条件下,降雨在松散坡体内聚集,加之坡脚处炭质泥岩遇水软化作用所导致的坡体浅层滑动。在两个最危险滑动面上,分别对该滑坡进行了门架式双排抗滑桩、预应力锚索抗滑桩加固方案设计,并对这两种加固方法进行了比较。利用SlopeCAD、有限元强度折减法对加固后的边坡进行了稳定性分析,计算发现,加固后,边坡的安全系数有较大程度提高,边坡处于稳定状态。     

有限元强度折减法的边坡稳定分析

介绍了一种基于有限元的强度折减边坡稳定分析方法，讨论了该方法的基本原理和安全系数的物理意义，通过算例分析了不同屈服准则的计算结果的影响以及有限元本身所存在的误差对计算结果的影响，同时在加固的条件下用该方法进行了计算分析得出结果，通过计算得出用该方法分析边坡在自重情况和加固情况下和实际发生破坏的情况非常相似，说明了该方法在实际工程中的可行性，并验证了该方法相对于传统方法的优点。     

多孔介质水分运动的随机数值分析

采用van Genuchten-Mualem模型描述非饱和水力传导度和水分特征曲线,将模型中的3个参数作为随机场处理,联合运用Karhunen-Loeve展开和摄动方法,得到饱和非饱和水流的一个随机数值模型。应用该模型分析了介质随机参数的空间变异性对水头分布的影响,结果表明,水头标准差对介质参数的敏感程度由大到小依次为非饱和参数n、β、饱和水力传导度Ks,饱和带水头分布的变异性较非饱和带小。