基于指数型的浅层滑坡非积水降雨入渗模型研究

降雨诱发浅层滑坡稳定性评价的前提是计算边坡的湿润锋深度,目前较为常用的计算方法是基于改进的Mein-Larson降雨入渗模型,但该模型假定斜坡土体初始含水率均匀分布,实际上斜坡土体初始含水率分布是不均匀的,其表现出越靠近地下水位土体含水率越高的规律。为了体现这一实际情况,提出一种指数型的土体初始含水率分布函数,对传统的非积水降雨入渗模型进行了改进,并通过有限元数值分析对土体初始含水率分布函数和改进的模型进行了验证。结果表明:模型计算解与数值解较为接近,说明改进的非积水降雨入渗模型具有一定的适用性。

软硬互层边坡降雨失稳过程力学响应研究

为研究缓倾顺层软硬互层岩质边坡在间歇性循环降雨条件下的破坏过程及内部力学响应规律,结合叠加雾化降雨系统,进行了大型室内降雨地质力学物理模拟试验.通过总结强降雨工况下模型边坡内部特殊位置处孔隙水压力的力学响应规律,并依据坡体实际破坏过程监测资料,探究坡体内部力学性质与坡体破坏之间的内在联系.结果表明:间歇性循环降雨是边坡岩体强度及裂隙变化的一个动态损伤过程的诱因,降雨不均匀入渗导致裂隙的不均匀切割效应,致使坡体浅表层不均匀开裂.随着降雨入渗,裂隙不断扩展延伸,岩层面抗剪强度逐渐下降,坡体内部逐渐形成固定的给、排水通道.缓倾顺层软硬互层边坡的破坏模式可概括为3个阶段:前缘切层裂隙贯通-滑移阶段;中-后部岩体拉裂,后部裂隙发育阶段;后缘滑面贯通-失稳阶段.此外,孔隙水压力数值突变时刻较坡体整体失稳时刻提前约6 min,建议可根据孔隙水压力监测数据对软硬互层边坡进行失稳预警.

软岩堆石料降雨湿化变形试验研究

软岩堆石料受外部降雨引起的填筑体湿化变形显著,对工程变形控制和运行安全带来挑战。本文分析了降雨条件下材料湿化应变基本规律,发现早期降雨湿化应变占比较高,且与时间的关系可用双曲线较好描述;探讨了单次降雨材料湿化应变发展规律,发现前期单次降雨时湿化应变随时间的变化也具有双曲线特点;同时分析了降雨强度对整体湿化应变规律的影响,结果表明随降雨强度增大,材料湿化应变速率增加,但应变量值却有一定程度的下降。此外,也研究了降雨强度对单次降雨湿化应变的影响,建立了基于降雨条件的非饱和入渗双曲线湿化变形计算模型,基本能反映降雨导致的软岩堆石料湿化变形规律。

基于改进Green-Ampt模型的花岗岩残积土边坡降雨入渗规律研究

花岗岩残积土广泛分布于我国南方地区,具有许多不良物理力学性质。该类型土边坡在降雨作用下极易发生变形破坏,因此,对花岗岩残积土边坡的降雨入渗规律进行深入研究具有重要意义。在Green-Ampt模型的基础上综合考虑了坡体的初始含水率、地下水位、非饱和特性,建立了一种适用于不同降雨工况的入渗模型,并采用数值模拟及前人经典模型计算结果对该模型进行了验证。运用该模型对赣南3种典型降雨工况下的花岗岩残积土边坡进行了分析,结果表明:在距离地下水位线较远时初始含水率对湿润锋的迁移速率影响不大,但在接近地下水位线附近时湿润锋的迁移速率逐渐增大,呈现出指数形式的变化趋势;相同降雨时间内、不考虑坡面冲刷的情况下,降雨强度略大于土体饱和渗透系数的工况下湿润锋迁移深度最大、边坡稳定性系数降低最多,在实际情况中尤其需要加强防范。

基于双重介质模型的裂隙岩质边坡渗流及稳定性分析

双重介质模型在考虑岩块孔隙渗流的条件下,一定程度上刻画了岩体裂隙渗流的优先流现象。为研究双重介质模型下裂隙岩质边坡的渗流特性,以二维边坡为例,基于双重介质模型,研究了不同降雨条件下孔隙域和裂隙域的入渗边界条件及2者之间的关系,推导了裂隙域等效降雨强度方程,利用COMSOL Multiphysics有限元数值计算软件,定量分析了2种降雨条件(长而弱、短而强)下,孔隙域和裂隙域的入渗规律及水交换规律,并分别采用强度折减法和局部安全系数法分析了2种降雨入渗对边坡稳定性的影响。结果表明:(1)双重介质模型下,孔隙域和裂隙域入渗边界条件变得更为复杂,边界条件的转换需要综合考虑降雨强度、裂隙域等效降雨强度及两域的饱和渗透系数之间的关系。(2)2 mm/h的降雨强度下,雨水大部分通过孔隙域向下入渗,孔隙水压力的变化主要体现在孔隙域,水交换主要由孔隙域向裂隙域中流动,水交换项的值较小;边坡位移较大的区域从坡顶贯穿至坡脚,可能发生整体滑动,降雨结束后边坡的安全系数从1.92降至1.89,降低了1.56%,潜在破坏区域体积增量较小。(3)20 mm/h的降雨强度下,雨水几乎全部通过裂隙域向下入渗,孔隙水压力的变化主要体现在裂隙域,水交换主要由裂隙域向孔隙域中流动,水交换项的值较大;位移较大的区域在边坡中下部及坡脚处,可能发生牵引式滑动,降雨结束后边坡的安全系数从1.920降至1.757,降低了8.49%,坡脚处的潜在破坏区域体积增量较大。

降雨入渗对路基动力响应的变化规律研究

研究降雨入渗条件下高铁路基动力响应的变化规律对于识别路基潜在病害,保障路基稳定性有显著意义。通过1∶1大型现场模型激振试验,探讨高铁路基在降雨入渗条件下其内部动力响应的变化规律。研究表明,与正常工况相比,软化工况下的加速度和动应力均减小,越靠近路基表层,衰减量越明显,在路基表层,加速度和动应力的衰减量达到50%左右。软化工况下,沿路基中心沿深度方向上,动应力的衰减规律与加速度不同的是,动应力在软硬界面上出现界面效应,导致动应力在软硬交界处略有增大。动应力在路基中传播时存在应力扩散现象,造成路基下部的动应力幅值大于路基上部的现象。随着激振频率的增加,同一深度加速度衰减量先增大后减小,频率为19.1 Hz时达到最大值,动应力在距路基表面0.35 m内衰减量逐渐增大,0.35 m以下与加速度规律相似。

降雨条件下溜砂坡的稳定性分析与研究

在西藏地区,以溜砂坡为代表的地质灾害分布较为广泛。溜砂坡灾害常伴随着降雨而形成。雨水的渗入会导致坡体内负孔隙水压力先增大后减小,细颗粒流失,从而使其抗剪强度降低,并在动水压力作用下发生浅层滑坡。文章针对溜砂坡在降雨条件下的特点,设计了模拟降雨条件的室内试验装置;基于渗透模型和试验现象分析溜砂坡在降雨过程中稳定性的变化,从而评估坡表水和地下水对不同粒组组合下的溜砂坡稳定性影响。得出结论如下:(1)降雨过程中,在坡表水和地下水综合作用下,溜砂坡的排水能力不断增强;(2)粒组的缺失会严重影响溜砂坡在降雨条件下的固砂能力和抗雨水冲刷能力。