降雨入渗对防军隧道浅埋小净距段围岩稳定性的影响

为控制降雨入渗对浅埋小净距隧道围岩稳定性的影响,以义东高速公路防军隧道为依托,基于流固耦合理论和水土特征曲线,采用MIDAS GTS NX有限元软件建立浅埋小净距隧道数值模型,对雨季施工时的土体孔隙水压力、围岩变形特征和边仰坡安全系数展开分析。结果表明:随着降雨入渗的持续,围岩及边仰坡土体基质吸力逐渐减小,其土体抗剪强度也随之降低,稳定性变差。经过7 d累积降雨,孔隙水压力增大趋势逐渐放缓,围岩变形达到最大值,工况1的拱顶沉降增大了21.48%,且边仰坡安全系数小于1,处于失稳状态。洞口段采取加固和排水措施来控制围岩的稳定性,边仰坡的安全系数较加固前提升了17.27%,取得了良好的效果,保证了隧道后期的安全施工。

降雨入渗作用下基底倾角对内排土场边坡变形的影响

为了研究降雨条件下基底倾角对排土场边坡稳定性的影响,根据朔州市某露天煤矿的实际情况,利用FLAC3D软件对排土场边坡进行同等雨强条件下不同基底倾角的数值模拟。结果表明:在降雨初期,排土场边坡表层的饱和度先快速增长并趋于非饱和的稳定值;随着降雨入渗至弱层和基岩交界处时,雨水在重力作用下向坡脚处堆积并导致坡脚处发生剪切破坏;随着基底倾角的增加,各监测点达到饱和或稳定状态出现明显的时间滞后效应,且位移量和应变增量的变化与基底倾角呈正相关关系。

降雨入渗条件下框架锚杆支护边坡稳定性与变形分析

降雨引起的滑坡问题一直是工程界所面临的难题,也是工程界研究的热点问题。国内外学者针对降雨引起的滑坡问题展开了多方面的研究,框架预应力锚杆作为一种新型支挡结构,对降雨引起的滑坡问题有很好的治理效果。因此本文在前人研究基础上,针对降雨入渗引起的边坡基质吸力、位移、稳定性问题进行了研究。结合实际工程,通过数值模拟软件PLAXIS3D建立三维有限元模型,首先对降雨入渗条件下框架锚杆支护边坡的基质吸力、位移和稳定性进行分析,然后分别考虑降雨时间、降雨强度和地下水位对边坡加固前后基质吸力、边坡位移和稳定性的影响情况。结果表明:(1)基质吸力在降雨前随坡高呈线性增加,降雨后基质吸力迅速降低,边坡最大位移值发生在边坡坡脚附近区域;(2)边坡基质吸力随降雨时间增大而减小,边坡表面基质吸力下降得更快;(3)降雨强度越大,基质吸力下降得越快,边坡位移也随之增大,边坡安全系数降低;(4)地下水位越高,边坡基质吸力下降得越快,边坡位移增加越快,边坡安全系数越小。

多层非均质边坡降雨入渗分析的改进Green-Ampt模型

边坡降雨入渗分析对于降雨型滑坡加固设计、治理和风险防控至关重要。经典的Green-Ampt模型参数虽然具有明确的物理意义,计算便捷,但是忽略了入渗区客观存在的过渡层,并且不能有效分析考虑土体渗透系数空间变异性的多层非均质边坡降雨入渗问题。为此,提出了一种适用于多层非均质边坡降雨入渗分析的改进Green-Ampt模型,考虑了降雨入渗的椭圆形过渡层,推导了不同降雨历时下边坡含水率分布情况。同时,以无限长边坡模型为例,通过4种常见的边坡工况验证了该模型的有效性,并进行了降雨入渗条件下非均质边坡稳定性分析。结果表明:对于设定的4种工况,提出的改进Green-Ampt模型计算的边坡体积含水量分布、安全系数和滑动面深度与Richards方程数值解吻合,而基于修正Green-Ampt模型计算的边坡体积含水量和滑动面分布存在偏差,边坡安全系数偏小。此外,基于提出的改进Green-Ampt模型能够准确识别最危险滑动面位置。研究成果可为多层非均质边坡降雨入渗分析及降雨型滑坡加固设计及风险防控提供理论参考。

下蜀土降雨入渗光纤感测及渗透系数估算研究

下蜀土中裂隙较为发育,在降雨时入渗能力强,因此容易诱发浅层滑坡等灾害。为了研究下蜀土的降雨入渗特征,本文采用主动加热光纤光栅(AH-FBG)法开展了地基土水分分布及其动态变化的原位监测研究。基于监测数据,掌握了冬季和夏季土体体积含水率的时空分布特征,并计算得到降雨事件的降雨入渗量及入渗补给系数。在此基础上,通过稳态法计算获取了原位下蜀土的非饱和渗透系数,并与间接法估算值进行比较。结果表明:将AH-FBG法应用于下蜀土含水率的原位监测具有可行性,其中5 cm深度的均方根误差较大,为0.0252 m^(3)·m^(-3),主要受到浅层土体和空气的热量交换作用以及土体裂隙的影响,其余深度均不超过0.01 m^(3)·m^(-3)。原位监测系统对降雨入渗和蒸发作用引起的含水率变化均具有良好的响应。无论是冬季还是夏季,由稳态法计算得到的原位非饱和渗透系数均大于间接法估算值,表明下蜀土中的裂隙为降雨入渗提供了优先渗流通道。

透明土试验技术在滑坡降雨入渗中的研究与应用

由于滑坡体内部结构的复杂性和不可视性,使得滑坡降雨入渗及其渗流过程无法直观观测,从而难于查明滑坡灾变演化全阶段中降雨入渗的具体作用过程,导致降雨诱发滑坡成灾机制的认识存在不确定性,因此,发展可以观测滑坡内部降雨入渗灾变过程的新技术手段,对深入理解降雨诱发滑坡灾变机理具有重要意义。而透明土试验技术则使岩土体内部非介入式、连续、无损、可视化测量得以实现。从透明土材料特性、岩土工程性质、试验设备与图像处理解析技术等方面,总结透明土试验技术发展现状及其在不同领域的应用,重点概述该技术在边坡工程领域的应用和渗流过程可视化模拟中的实践,并讨论将其应用于滑坡渗流直观观测的可行性。在此基础上,针对透明土材料进行筛选和对制备方法进行优化,利用透明土替代传统土工模型材料建立适用于渗流过程观测的滑坡透明土物理模型,开展降雨条件下滑坡渗流物理模拟试验,获取降雨入渗诱发滑坡灾变全过程信息,确定滑坡体内部地下水渗流过程及其变化特征。该模型试验是透明土试验技术在滑坡渗流可视化观测领域一次有效的应用实践,拓展了滑坡灾害可视化模拟新途径,进一步确定地下水渗流对滑坡的复杂影响,有利于揭示降雨诱发滑坡演化规律、深入探索滑坡滑动机制,为降雨滑坡灾害防治和灾害规划提供科技支撑。

降雨入渗下非饱和土边坡浅层破坏机制分析

通过孔隙表面分维描述土的孔隙结构,应用分形模型确定非饱和土的水力特性。选取基质吸力变化分布作为评价指标,通过二维渗流计算获取降雨-蒸发循环作用下非饱和土边坡的扰动程度和大气影响深度。进一步分析土的孔隙表面分维、进气值和饱和渗透系数及降雨强度与非饱和土边坡的浅层破坏形式的相关性。研究结果表明:降雨-蒸发循环作用引起的边坡土层的基质吸力变化比体积含水率的变化显著;土的孔隙表面分维、进气值和饱和渗透系数均与大气影响深度呈正相关,降雨强度影响较小;基质吸力可以作为边坡扰动程度和大气影响深度的评价指标;非饱和土边坡浅层破坏形式受土的孔隙表面分维、进气值和饱和渗透系数控制,与降雨强度相关性低。本研究可为非饱和土边坡浅层破坏及相关工程地质问题研究提供参考。

考虑降雨入渗的高边坡开挖支护稳定性分析

【目的】为研究降雨入渗对多级开挖支护后高边坡的稳定性,针对四川达州市某高边坡工程,基于ABAQUS软件并结合现场工程地质和水文地质条件,建立高边坡开挖降雨渗流模型。【方法】考虑不同降雨条件的影响,引入多层非饱和土计算方法,结合现场监测情况,对降雨工况进行研究,进而研究非饱和土边坡的稳定性。【结果】研究结果表明,孔隙水压、边坡位移与降雨强度和降雨持续时间呈正相关,长时间高强度降雨易使多级开挖的高边坡产生较大滑移。【结论】建议采取边开挖边支护的施工措施。研究成果可为高边坡多级开挖支护的稳定性研究提供一定的参考。

有限元二次开发红土边坡降雨入渗分析

雨水入渗坡体含水率升高,土体强度降低,导致边坡稳定性降低,云南红土区域性显著,红土边坡较多,研究降雨入渗对云南和红土边坡影响意义重大。本文以云南红土型边坡为研究对象,研究含水率对云南红土抗剪强度特性的影响,基于ABAQUS软件子程序开发,采用USDFLD子程序自定义红土强度参数,进行有限元降雨边坡入渗分析。结果表明:降雨入渗对边坡不同位置和不同深度的影响程度不一致,边坡坡脚和浅层土体受到影响程度较大;雨水入渗作用导致坡体含水率升高,饱和区域增大,孔隙水压增大,土体强度参数降低。

降雨入渗-地表径流下延安卸荷黄土边坡侵蚀演化特征

明确卸荷黄土边坡降雨侵蚀规律对地质灾害防治和流域生态治理具有重要意义。以延安卸荷黄土边坡降雨侵蚀灾害为研究背景,利用自行开发的降雨入渗-地表径流黄土边坡试验平台,研究降雨强度、降雨历时对卸荷黄土边坡入渗量、径流量、土壤流失量以及坡体含水率的影响,揭示降雨作用下卸荷黄土边坡侵蚀演化规律。研究结果表明:1)降雨初期坡面雨水以入渗为主,入渗量约为地表径流量的2~8倍;随着降雨历时增加,地表径流量呈增加趋势,雨水入渗量呈减少趋势;短历时强降雨条件下地表径流量小于入渗量,而持续强降雨条件下地表径流量大于入渗量。2)坡面侵蚀产沙量与降雨强度呈正相关关系,持续强降雨条件下的土壤流失量约为短历时强降雨的10.81倍。3)地表土体含水率随降雨次数增加呈现快速增长到缓慢增长再到平稳状态的发展过程,随降雨强度降低呈减小趋势;相同雨强下,持续强降雨下的地表土体含水率较短历时强降雨增长了9.62%;坡面中、底部浅层土体含水率增长速率高于坡面顶部。4)持续强降雨下边坡侵蚀灾变演化过程为雨水入渗→浅表层土体增湿→坡面密集溅蚀坑→地表径流→浅、细、短的侵蚀沟槽→深、宽、长的侵蚀沟槽→坡体浅层滑塌,坡面侵蚀破坏范围表现为由坡脚向坡顶逐渐后退。

不同降雨强度下边坡降雨入渗数值模拟

为研究降雨入渗规律,以某公路路基边坡为研究对象,采用Geostudio数值模拟软件,对不同工况下路基降水入渗过程进行数值模拟,分析边坡在不同工况下降雨入渗强度及影响因素,主要结论如下:①降雨强度为160 mm/d时,边坡的最大孔隙水压出现在坡脚,最大值为45.7 kPa,并随着降雨量的增加发展到坡顶;②在降雨强度为40 mm/d时,最大应变为0.0072,x方向位移为0.056 m,当降雨强度增加到160 mm/d时,最大应变为0.055,x位移为0.048 m。研究结果可以为降雨条件下边坡稳定性评价提供依据。

降雨入渗条件下非饱和土边坡稳定分析

边坡稳定性研究是目前岩土工程界的一个热点课题,国内外许多学者对此进行了大量的研究,并取得了不少有意义的成果,但这些研究工作大都是针对饱和土边坡进行的,对非饱和土边坡的研究较少。边坡的表层土大部分是非饱和土,并且长期面对重复的降雨与蒸发过程,降雨入渗诱发的滑坡带来了日益严重的工程危害。本文以不同吸力路径及应力状态条件下量测的土水特征曲线作为模型函数,模拟降雨入渗条件下非饱和土边坡中吸力分布的变化,进而分析降雨入渗条件下非饱和土边坡稳定性,得到降雨引起斜坡稳定性变化的规律,为滑坡的预测和防治提供参考依据。

降雨入渗下滁州地区边坡稳定性的影响研究

本篇论文以滁州地区的边坡稳定性为研究对象,以降雨入渗过程为切入点,旨在探究降雨入渗对边坡稳定性的影响。通过建立数学模型和实验设计,采集相关数据并进行分析,验证模型的预测能力和适用性。基于模型结果和数据分析,论文详细讨论了降雨入渗对边坡稳定性的影响机理,并提出了相关结论和展望。

降雨入渗对喷混凝土防护的非饱和土边坡稳定性的影响研究

文章以常见的边坡喷混凝土防护为研究对象,采用有限元数值分析方法,对不同喷混凝土防护工况下非饱和土边坡降雨入渗进行对比研究,分别从边坡的渗流场变化和稳定性变化分析相关规律。结果表明:喷混凝土对短期降雨边坡稳定性提升幅度较大,主要是通过改变边坡的渗流场引起;喷混凝土层对土体变形有一定限制作用,但对边坡稳定性提升幅度较小;长期降雨边坡土体饱和后,无论是否喷混凝土防护,边坡稳定性都会大幅降低。

降雨入渗作用下的边坡稳定性数值模拟研究

为研究降雨入渗作用下的边坡稳定性问题,文章以云南省昭通市某高速公路边坡为例,基于Geo-studio有限元数值软件,探究了不同雨强、不同雨型作用下的高边坡稳定性问题,通过边坡安全系数、孔隙水压力以及位移分析了降雨对边坡稳定性的影响。得到以下结论:(1)随着降雨强度的增大,边坡的安全系数减小,孔隙水压力增大,峰值位移出现在特大暴雨(150 mm/d)工况中;(2)当降雨结束后,不同雨型作用下边坡安全系数大小排序为均峰型<前峰型<中峰型<后峰型,边坡位移大小关系为后峰型<中峰型<前峰型<均峰型;(3)随着降雨时间的持续,孔隙水压力大体上呈现增大的趋势。该研究可为解决降雨入渗下边坡稳定性提供参考。

降雨入渗对建宁县某边坡稳定性影响研究

降雨入渗对边坡稳定性有重要影响,文中以建宁县某工程边坡为例,研究4种不同降雨工况下,持续降雨时间和降雨停止后边坡内部的孔隙水压力、地下水位和边坡安全系数的变化规律。研究结果表明,持续的降雨入渗会使边坡内的孔隙水压力升高,地下水位上升,安全系数降低,总体表现为降雨初期安全系数急剧降低,随着降雨的持续,安全系数逐渐趋于一个稳定值,且降雨强度越大,初期安全系数降低的越快,地下水位上升的越快,稳定后的安全系数越小。降雨停止后,积聚在坡体内的水会继续排出,边坡的安全系数会随着雨水的排出逐渐升高,降雨强度越大,降雨停止后,安全系数恢复的越快。研究成果可对建宁县的具体边坡在降雨入渗作用下的稳定性进行全面评价,也可为降雨工况下类似工程的稳定性分析提供参考。

均质非饱和边坡降雨入渗解析解及在黄土边坡的应用

降雨诱发的黄土边坡失稳非常普遍。建立黄土边坡渗流场计算模型,基于非饱和土渗流控制方程。采用VG函数和Gardner函数分别描述土-水特征曲线和渗透系数曲线,利用行波约化和级数展开法推导降雨入渗解析解。利用数值反演法将模型试验数据对土-水参数拟合,证明了该解析解的有效性。对比分析试验值与解析解在不同工况下体积含水率分布规律,分析结果表明:边坡试验模型中的浅层测点体积含水率试验值与解析解较为接近,试验值在浸润锋下移的过程中所达到的体积含水率峰值相比解析解较小;边坡试验模型中的深层测点体积含水率试验值与解析解在前期存在一定误差,深层测点体积含水率解析解在初期增长速度相较于试验值较快,主要原因是较深土层浸润锋的滞后性。

裂隙及强降雨入渗对堆积体滑坡渗流场及稳定性的影响

降雨入渗导致滑坡地下水位以上的非饱和区水压力暂时升高,坡体基质吸力减小,抗剪强度降低;同时,滑坡内的裂缝又为雨水下渗提供快速通道,雨季强降雨将在坡体裂隙较发育的部位汇集形成暂态水源,连续补给产生高孔隙动水压力,并导致深层滑坡的地下水位上升。这种瞬态的地下水运动及暂态附加水荷载成为非饱和边坡在雨季失稳的控制因素。以某大型堆积体滑坡为研究对象,采用土体饱和—非饱和渗流理论和有限差分方法,研究强降雨在坡体的裂缝末端形成的暂态水源对滑坡渗流场和地下水位的影响机制,通过强度折减方法计算暂态补给水对滑坡稳定性带来的不利影响。这些研究可为堆积体滑坡的预防和排水治理设计提供科学依据。

降雨入渗-膨胀土-刚柔复合挡墙数值模拟

为研究不同降雨条件下膨胀土地区墙背侧向压力的变化情况,以及EPS垫层模量对刚柔复合挡墙应力应变的影响,采用GeoStudio及FLAC3D软件,通过多场耦合的膨胀本构模型,对降雨条件下膨胀土堑坡刚柔复合挡墙结构进行了数值模拟。研究结果表明:①随着降雨的入渗,墙背侧向压力显著增大;在停雨期,更深处土层的墙背侧向压力更大,而面层的则呈减小趋势。②与刚性挡墙相比,刚柔复合挡墙的墙背侧向土压力和挡墙的水平位移明显减小,且随着EPS垫层模量的减小,其压缩量增大,EPS垫层的减压效果显著提升。③要根据实际工程对EPS垫层模量进行合理取值。

初始地下水对浅层边坡降雨入渗及稳定性影响

浙江省山地丘陵地区浅层边坡土层大多存在稳定的初始地下水,从而导致土体含水率分布复杂、降雨入渗和稳定性分析难度大。为此,根据土体非饱和特性确定考虑初始地下水影响的坡体含水率指数分布模型,根据雨强与土体饱和渗透系数的对比关系将降雨分为弱降雨和强降雨两类工况,基于Green-Ampt入渗模型及水量平衡原理推导考虑初始地下水影响的浅层边坡降雨入渗物理方程解析解;结合浅层无限边坡模型,分析考虑初始地下水影响的浅层边坡在降雨作用下的稳定性;当假定坡体含水率均匀分布时,改进模型可近似退化为传统模型;当坡体含水率呈指数分布时,通过数值模拟验证改进模型的有效性。结果表明:当浅层边坡基岩上部土层存在初始地下水时,降雨导致的失稳将发生在基岩面处,且失稳时间早于传统模型的预测结果;弱降雨工况下,雨强提高导致边坡触发失稳的时间呈近指数关系快速缩短;强降雨工况下,当不考虑坡面径流对入渗的促进作用时,雨强提高导致边坡触发失稳时间缩短,速度趋于平缓。