水位涨落对库岸滑坡孔隙水压力影响的非饱和渗流分析

以某水库库岸滑坡为工程背景,根据饱和-非饱和渗流控制方程,针对不同滑坡体渗透性和库水位升降速率,研究库水位变化条件下滑坡体内孔隙水压力的动态响应,得到:(1)水位升降时,在相同的入渗条件下,饱和渗透系数对初始地下水位有明显的影响;增大饱和渗透系数能降低地下水位,使地下水位线变得平缓,滑坡体的动、静水压力减小,有利于稳定;(2)增加库水位升降速率,地下水位响应滞后变得显著,地下水位线形态整体变陡,滑坡体的动水压力增大,不利于边坡稳定性。

水位涨落对库岸滑坡孔隙水压力影响的非饱和渗流分析

以某高速公路库岸滑坡为工程背景,根据饱和—非饱和渗流控制方程,针对不同滑坡体渗透性和库水位升降速率,研究库水位变化条件下滑坡体内孔隙水压力的动态响应,得到:①水位升降时,在相同的入渗条件下,饱和渗透系数对初始地下水位有明显的影响;增大饱和渗透系数能降低地下水位,使地下水位线变得平缓,滑坡体的动、静水压力减小,有利于稳定;②增加库水位升降速率,地下水位响应滞后变得显著,地下水位线形态整体变陡,滑坡体的动水压力增大,不利于边坡稳定性。

地震作用下孔隙水压力对边坡动力稳定性的影响

以某水库堤坝为研究对象,研究了地震作用下孔隙水压力对边坡动力稳定性的影响。先分析地震荷载引起的渗流场时程变化,再与应力场进行耦合,分析坝坡稳定性。渗流场和震动场分析采用有限元法,坡体稳定性分析采用极限平衡法。结果表明:地震作用会激发超孔隙水压力的增长,是否考虑地震荷载和孔压变化的耦合效应会使得稳定性分析结果有较大差异。不考虑该耦合作用时,边坡易发生浅层滑动,滑动面较平坦,易高估堤坝的抗震稳定性;考虑该耦合作用时,滑面位置明显深入,易发生深层滑动。孔压的累积效应可能是两相介质边坡动力失稳的关键因素。因此,地震作用下孔隙水压力对边坡动力稳定性分析具有至关重要的作用。

考虑稳态渗流影响的边坡稳定性分析

基于宝日希勒露天矿2022年末采场边坡现状,通过有限元分析法建立耦合渗流和稳定性分析边坡计算模型,采取Morgenstern-Price法对渗流作用进行分析,并对1#煤积水坑边坡进行了稳态渗流模拟,得到了稳态渗流孔隙压力分布规律。结果表明:在压力水头等值线以上,孔隙水压力均为负,越靠近边坡表面负孔隙水压力值越大,顶部为-400 kPa;下部孔隙水压力均为正,越远离边坡表面正孔隙水压力值越大,底部为800 kPa,整体流量呈现向坡脚处集中趋势;1#煤积水坑位置处2022年末现状边坡稳定性系满足安全储备系数要求。

降雨对非饱和土边坡渗流变形及稳定性的影响研究

在降雨对非饱和土边坡影响的研究中,经常分析孔隙水压力和有效应力的变化,而忽略了非饱和土孔隙水含量变化引起的荷载效应。为了实现二者的耦合效应,基于非饱和土渗流-应力耦合原理,建立了考虑孔隙水压力和孔隙水重力的耦合模型。通过实例验证,从有效饱和度、孔隙水压力、有效应力、位移和稳定性等方面分析了孔隙水压力和孔隙水重力对非饱和土边坡的耦合作用。结果表明,考虑非饱和孔隙水压力和孔隙水重力的耦合作用,边坡的稳定性较差。因此,在计算降雨条件下非饱和土边坡的稳定性时,不能忽略非饱和土中孔隙水的重力效应。

基于非达西渗流定律的沥青饱水路面结构动力特性研究

目的 提出考虑非线性渗流定律的沥青饱水路面模型,对其结构力学性能进行研究,为道路结构排水设计提供参考。方法 利用COMSOL有限元软件,对动荷载作用下的路面结构进行有限元建模,分析动荷载下Forchheimei非线性渗流时饱水沥青路面的动孔隙水压力、水平应力以及剪切应力的变化,并通过正交试验探寻轮载峰值、孔隙率、弹性模量三种变量参数对沥青路面结构的动孔隙水压力的影响。结果 动孔隙水压力在动荷载的作用下先到达正向峰值后逐渐减小至出现负向峰值后慢慢减小至平稳;水平压应力在动荷载的作用下随着结构层的深度增加而减小;剪切应力随着荷载的增加而增加,随着荷载的减小而减小。由正交试验结果可得,轮载峰值对沥青饱水路面动孔隙水压力的影响呈正相关特征,而孔隙率、弹性模量呈负相关特征。其中考虑轮载峰值时,沥青饱水路面的最大动孔隙水压力均值增幅最大,达56%。结论 数值模拟结果验证了结构层内正负水压力随时间交替存在,证实了水损害过程中的泵吸作用,非线性渗流对沥青面层的冲刷作用较强;动孔隙水压力受轮载峰值的影响较大,孔隙率对其影响次之,弹性模量影响最小。

盾构隧道施工引起周围土体超孔隙水压力的分析

盾构隧道施工在推进过程中将不可避免地对周围土层产生扰动,从而在土体中产生超孔隙水压力,导致后期固结沉降。文章基于修正剑桥模型,采用应力路径法,对盾构掘进产生的超孔隙水压力的大小、扰动范围以及分布规律等进行了计算分析,从而得出了盾构施工引起的周围土体超孔隙水压力峰值;同时,通过考虑开挖面土舱压力、隧道中心处土体的静止土压力及土体粘聚力等因素的影响,确定了盾构施工引起周围土体超孔隙水压力的影响范围;在不考虑纵向渗流的前提下,根据达西定律原理推导得出了隧道周围土体超孔隙水压力的分布规律。结合算例分析表明:采用应力路径法得到的隧道周围土体超孔隙水压力的峰值与隧道的埋深呈线性关系;随着隧道埋深的增加,盾构施工对土体的扰动范围及超孔隙水压力的峰值都在不断增加;但超孔隙水压力的变化趋势随隧道埋深的增加逐渐变缓,当H/D=1.5时超孔隙水压力的变化趋势近似为线性。

动载作用下沥青路面内部孔隙水压力的轴对称弹性解

将沥青路面视为多层饱和弹性半空间轴对称体,引入比奥渗流固结理论和渗流方程.利用Hankel和Laplace积分变换等数学方法,推导出浸水沥青路面的沥青路面水损害力学模型,并做出如下假设:除渗透性外,沥青混凝土是均质的、完全饱和的理想弹性材料;沥青混凝土的变形是微小的;沥青混凝土和孔隙水均不可压缩;孔隙水渗流服从达西定律,渗透系数为常数.计算了沥青路面结构层孔隙水压力大小.结果表明,沥青面层内的孔隙水压力与面层渗透系数、面层厚度、结构层材料参数以及车辆行驶速度等有密切关系.当路表孔隙饱水时,在荷载作用下,面层中以及面层与基层的接触面附近孔隙水压力最大,在荷载的反复作用之下,导致疲劳开裂破坏,加速路表病害的出现.

基于分形理论的饱和土孔隙水压力计算模型

孔隙水压力是一种作用于土体孔隙间的应力,其定量分析对于探究土体的抗剪强度等力学性能有着至关重要的作用。传统的孔隙水压力计算方法忽略土体内部孔隙中流体流动及流量变化对孔隙水压力的影响,导致计算结果偏小。为修正此计算误差,基于孔隙数目-尺寸分形模型,推导出土颗粒材料孔隙度与分形维数之间的演化公式,并结合孔隙水流动方程及压力方程推导出饱和土孔隙水压力与分形维数、孔隙水压缩模量及孔隙间流量变化之间的函数关系。并使用此孔隙水压力计算公式对饱和黏土边坡进行数值分析验证公式准确性及实用性。所得公式可用于饱和土体的有效应力及抗剪强度计算修正,并可应用于饱和土体宏观-微观的多尺度液相-固相耦合渗流分析。

考虑渗流影响的基坑水压力计算

为节约宝贵的地下水资源,北京等城市的管理部门提出在一定条件下必须采用基坑周边隔水,在坑内进行施工降水的政策法规。坑内降水将导致围绕支护结构渗流的发生,从而影响到作用在支护结构上的土水压力。而在一般情况下计算基坑支护结构上的土水压力时,由于没有考虑地下水渗流的影响,因此计算结果可能出现偏差。本文首先探讨了基坑渗流情况下支护结构上水压力简化计算的一般表达式,然后用数值模拟的方法分析了几种典型情况下基坑渗流对水压力的影响,并与简化计算的结果进行了对比,给出了相应的水压力分布模式图。最后通过一个工程实例的计算说明了考虑渗流对基坑水压力的影响。

静孔隙水压力与超静孔隙水压力——兼与陈愈炯先生讨论

土中的孔隙水压力是土力学的基本概念,也是饱和土体有效应力原理和渗流固结理论的基础。本文认为静止的地下水中和稳定渗流场中土中孔隙水压力均属于静孔隙水压力,而超静孔隙水压力是由于外部作用或者边界条件变化在土体中引起的,不同于静孔隙水压力的那部分孔隙水压力,在有排水条件下,它将逐渐消散,并在消散过程中伴随土体的体积变化。文中也针对一些例子进行了讨论。

渗流-应力耦合下深埋引水隧洞变形稳定性分析

隧洞开挖过程中,地下水渗流作用引起围岩应力重分布,其对围岩稳定性的影响不容忽视.依托日照市沭水东调引水隧洞工程,基于渗流-应力耦合理论,利用MIDAS-GTS有限元分析程序,对有无渗流作用下隧洞的开挖过程进行仿真分析,得出了隧洞开挖过程中围岩孔隙水压力分布及围岩变形规律.计算结果表明:开挖使一定范围内的围岩孔隙水压力降低,并导致围岩内孔隙水压力呈环形带状分布;渗流-应力耦合下围岩位移空间分布规律与未考虑孔隙水压力时相似,耦合作用对拱顶的竖向位移影响最大.

有渗流边坡稳定性分析中的水力计算

水力计算的正确与否对有渗流边坡稳定性分析结果有相当大的影响。当前无论是水力计算方式还是渗透力计算方法都很不一致。本文首先在给出土条周边孔隙水压力与土条渗透力关系的基础上对已有水力计算方式的合理性进行了辨析,然后指出了土条渗透力和周边孔隙水压力现有计算方法存在的不足,提出了土条渗透力和周边孔隙水压力计算的新建议,最后对几个与水力计算相关的问题进行了讨论。

饱和砂土中孔隙水压力的计算方法

孔压分解为体变孔压、脉动孔压和渗流孔压三部分，并重点讨论了与砂土液化密切相关的体变孔压的产生机理并给出了计算方法，该方法可以使实际工程计算得到简化，结果是令人满意的。

真空预压软基处理孔隙水压力与地下水位监测研究

针对真空预压理论研究的不足,通过工程实例现场测试研究,实测得到了真空作用下孔隙水压力和地下水位随时间的变化曲线,采用渗流场理论分析了真空预压的加固机理、孔隙水压力和地下水位的变化规律及两者之间的联系,得到一些有益的结论。

周期性降水过程中地层内孔隙水压力的测量及分析

孔隙水压力原来是指当土体上加以荷载时,土的孔隙水中产生的应力。它是超静水压力而附加的。不过,目前所说的孔隙水压力是包括静水压力在内。因此,在分析工程问题时,需要区分成两类。对于稳定渗流问题,孔隙水压力是一个独立的变数,它由地下水位的流态来控制。这类问题的孔隙水压的分布,可以从现场的水位计测量中直接得到,或绘制流纲,或解稳定流的微分方程来估算。由于土体中应力的变化而产生的孔隙水压力的变化是属于不稳定流问题。这种孔隙水压力是应力,应变和时间的函数。在解这类问题时,就显得复杂些。

静压挤密桩超静孔隙水压力效应机理研究

系统的对施工过程中超静孔隙水压力的产生、消散过程及其对地基土渗流场、地基应力场、桩体、桩间土与周围建筑物产生不同的影响做了系统分析,进而对桩顶冒水现象进行了解释,得出桩顶冒水现象是孔隙水在超孔隙水压力作用下通过冒水通道上升至地面这一结论。

渗流条件下内排土场边坡变形破坏机理及力学特性

为研究某露天矿内排土场出现裂缝及底鼓的原因,分析持续降雨条件下内排土场边坡变形破坏机理、稳态渗流孔隙水压力变化与瞬态渗流坡体内部孔隙水压力变化规律,查明边坡变形破坏力学特性及持续降雨条件下坡体位移规律;利用现场调研成果与渗流基本理论,通过Geostudio软件对内排土场坡体的孔隙水压力变化规律进行了全过程模拟,利用有限元模拟方法,对持续降雨下边坡位移情况进行分析,得到了其变形规律及塑性变形情况。结果表明:随着降雨的不断持续,地下水位不断升上,靠近地表出的孔隙水压力以圆弧形扩散排列,中部的孔隙水压力值最大,相对应的边坡内部静水压力作用减小,动水压力作用效果增强;降雨强度的不断提升,影响到基底上部泥岩层的抗剪强度,尤其对内摩擦角影响最为敏感,导致边坡的稳定性继续降低;坡体x方向位移、y方向位移及总位移随着降雨的不断持续,逐渐增加,即与降雨时长成正相关,第7 d总位移可达到7.12 mm,泥岩为主要滑动层。

单孔岩石在孔隙水压力作用下破坏过程的数值模拟

应用岩石破裂过程渗流-应力耦合分析系统RFPA^(2 D),对单孔岩石在孔隙水压力作用下的破坏过程进行数值模拟研究。研究结果表明,孔隙水压力会降低岩石的强度,随着孔隙水压力的增大,裂纹扩展速度加大并很快进入失稳扩展阶段,此时声发射发生一次较大的突跳,将这个突跳压力称为岩石破裂过程中的失稳临界压力,通过声发射来监测临界压力可以对工程实践有一定的指导意义。