基于非饱和渗流理论的区域降雨型地质灾害动力学预警方法研究

结合无限斜坡稳定性分析模型与Iverson瞬时降雨入渗理论,分析建立起基于非饱和渗流理论的预警模型,并以我国南方典型地区为例进行模型试验。结果表明,该方法能动态预测区域降雨型地质灾害发生发展过程,从而为区域地质灾害预警研究提供了一条更为精确的定量化分析方法。

基于非饱和渗流理论的土石坝渗流分析

针对考虑土壤非饱和区且设有排渗系统对水库渗流影响研究不足的问题,结合工程实际,采用非饱和渗流分析方法,对设有集水廊道的土石坝渗流进行研究。结果表明:土壤非饱和区的存在导致大坝单宽流量增大,浸润线抬升;考虑非饱和渗流的影响研究渗流问题更符合工程实际情况,弥补了饱和渗流研究存在的不足,丰富了已有的渗流研究成果;此外,采用设置集水廊道的排水措施能够有效地降低坝内和下游河床浸润线,减少下游浸没区范围,有利于大坝整体抗滑稳定和后期安全运行。

基于饱和-非饱和渗流理论的大型排土场边坡稳定性分析

为探究不同降雨入渗条件下孔隙水压力和饱和度对排土场边坡稳定性的影响,以某大型排土场为研究背景,基于饱和-非饱和渗流理论,采用GeoStudio有限元软件中的SEEP/W模块建立4种不同降雨量下的渗流模型,计算降雨2 d后的边坡孔隙水压力和饱和度,将结果导入SLOPE/W模块中与极限平衡法叠加,再计算分析降雨入渗对排土场边坡稳定性的影响,结果表明:相同降雨时长下,孔隙水压力随降雨量的增大而增大,饱和区逐渐扩大,边坡安全系数显著减小;同一降雨量下,随着降雨时长的增加,孔隙水压力和饱和度均增大,边坡安全系数不断减小;降雨量为150 mm/d(当地日最大降雨量)时,边坡安全系数衰减时长显著缩短,下降速率增大,最终降至0.86,此时边坡已处于失稳状态,需要采取加固措施。

基于非饱和渗流理论的水电站泄洪雾化雨渗流特征研究

介绍西藏某水电站下游滑坡堆积体的工程地质条件,确定滑坡堆积体的泄洪雾化范围和降雨强度,建立滑坡堆积体的渗流与稳定性计算模型。其次,基于泄洪雾化作用时的非饱和渗流有限单元法,分析和研究了滑坡在泄洪雾化状态下的渗流场及稳定性,得出2方面的结论 :一方面,泄洪雾化降雨在滑坡堆积体内的渗流具备2大明显特征,即渗流的阶段性和非线性渗流特征;另一方面,泄洪雾化降雨渗流特征决定了安全系数曲线具有阶段性。基于泄洪雾化降雨的渗流阶段性和非线性渗流特征,可以方便地判断泄洪雾化降雨渗流场的变化规律,以便准确指导工程实践。

三峡水库库水位下降条件下川主庙滑坡的渗流分析

以三峡库区川主庙滑坡1-1纵剖面为计算剖面,基于饱和—非饱和渗流理论,采用二维有限元渗流分析软件对滑坡在库水位下降条件下的渗流场进行非稳定数值模拟,获得了该滑坡在库水位下降条件下的浸润线、总水头及孔隙水压力的变化情况,进而得到渗流场的变化规律。结果表明,在库水位下降过程中,滑坡后缘部位浸润线呈上升状态,滑坡中部和前缘部位基本与初始状态重合;随库水位的下降,前缘总水头将减小,后缘总水头几乎不变;坡体中的孔隙水压力随库水位下降而升高,最终趋于稳定值。

泄洪雾化降雨对上田滑坡体的渗流影响及稳定性分析

以上田滑坡体A区中线为计算剖面,基于二维饱和—非饱和渗流有限元方法,分析了滑坡在泄洪雾化状态下的渗流场,获得在6 000m3/s泄洪强度下压力水头及地下水位变化情况。结果表明,随着降雨持时的增加,压力水头随深度呈近直线变化趋势;降雨渗水在一定土层条件下使地下水渗流产生"瓶颈"效应,形成对边坡稳定不利的暂态饱和区;地下水位总体呈现从坡脚和中部部位同时提升的现象;暂态饱和区使安全系数明显降低,但滑坡稳定性良好,不存在失稳风险。

某超高面板砂砾石坝面板缝局部失效渗流场有限元分析

为了掌握高水头作用下面板缝止水局部失效时坝体和坝基特别其垫层局部饱和区的渗流特性,针对拟建的某混凝土面板砂砾石坝,采用饱和-非饱和渗流理论,拟定不同失效缝长、缝宽、位置和垫层渗透系数等情况,建立三维有限元模型,计算面板缝失效情况下坝体和坝基的渗流场,分析不同作用水头条件下面板缝不同失效程度对渗流场的影响。计算结果表明,某处面板缝小范围失效只对失效部位附近的渗流场产生较大影响,并导致局部渗透变形,而对坝体渗流场全局的影响不大;随着失效缝长、缝宽的加大,失效缝位置的降低和垫层渗透系数的增大,失效部位附近局部饱和区变大,其中,失效缝位置的影响最大,失效缝长的影响次之,失效缝宽的影响最小;当超高水头作用下面板缝通长失效时,坝体内浸润面显著升高,因此设计时应严格控制面板缝可能失效的范围,避免出现面板缝大范围失效。

基于降雨渗流条件下的土质边坡稳定性时间特征研究

在降雨渗流条件下,边坡的稳定性会受到很大的影响,安全系数通常是在降雨停止后的一段时间出现最低值,安全系数研究对于监测预警和防灾减灾具有重要的意义。为了探究这个问题,从工程地质条件的角度出发,把土质边坡的土体性质和形态特征作为重要的考虑因素,再基于饱和-非饱和渗流理论和采用修改的Mohr-Coulomb破坏准则来计算非饱和边坡的抗剪强度。研究结果表明:①多数情况下,渗流速度快的土体降雨停止后,达到稳定性最低点的时间要早一些,恢复到原来的稳定状态也要更快一些,所以也要充分把握岩土体的性质。②陡坎对于降雨渗流情况下土质边坡稳定性最低点时间滞后起着重要的作用,它主要是影响滑坡前缘渗流截面的宽度。③一般情况下,滑移面越深,降雨渗流情况下土质边坡稳定性最低点的时间滞后越明显,反之则越不明显。

连续降雨条件下粗粒土路堤边坡安全系数变化规律

结合工程实际情况及当地气象资料,采用饱和-非饱和渗流理论,对广西六河高速公路某路堤边坡安全系数变化规律进行数值模拟,研究边坡在连续降雨条件下的稳定性,以此来指导路堤边坡坡比设计。研究结果表明,降雨入渗引起路堤边坡坡面以下水位线大幅上升,而对路堤中部地下水位线影响较小;边坡安全系数受边坡坡比、初始地下水位线等因素的影响,在连续降雨条件下,路堤边坡安全系数随边坡坡比的增大而减小,随初始水位线的下降而增大。在进行不同地区的路堤边坡坡比设计时,应结合当地初始地下水位线及实际降雨情况,选择合适的边坡坡比。

降雨入渗黄土边坡的稳定性分析及评价

黄土遇水具有水解性和湿陷性而使其强度剧减,水对黄土边坡的稳定性具有很大的影响。因黄土地区边坡的地下水埋藏较深,故降雨成为诱发黄土边坡失稳的主要因素之一。根以饱和–非饱和土的渗流理论为基础,采用GeoStudio软件中的SEEP/W和SLOPE/W模块对兰州市石峡口滑坡在降雨入渗条件下的稳定性进行了研究,结果表明:该滑坡在累计15天降雨的作用下处于不稳定状态,与实际情况基本吻合。

雨型对残积土边坡稳定可靠性的影响研究

基于福建省独特的地理气候特点,依据饱和-非饱和土渗流理论和流固耦合理论,采用有限元数值仿真方法研究持续性强降雨和台风降雨条件下残积土层滑坡灾害的形成机理,分析非恒定渗流对边坡力学特性的影响,结合刚体极限平衡理论和可靠度分析理论,采用蒙特卡罗法,选取失效概率作为危险性评价标准,进行边坡稳定性分析。结果表明:降雨总量相同条件下,台风降雨入渗深度浅,饱和程度高,破坏时间早且多为浅层滑坡;持续性强降雨则相反。

水位变动条件下二元结构岸坡稳定性分析——以扬中市指南村崩岸段岸坡为例

以指南村崩岸段岸坡为研究对象,通过实地调查开展地质钻探工作,获取岸坡土体的物理力学参数,并基于饱和非饱和土渗流理论、非饱和土抗剪强度理论及极限平衡法,研究江水水位变动过程中二元结构岸坡稳定性的变化。结果表明:①岸坡土体为二元结构,上层为粉质黏土,下层为粉砂,粉砂层厚度较大且透水性较好,为地下水流动提供良好环境。②水位变动引起的饱和非饱和土渗流对于岸坡稳定性有明显影响,岸坡稳定性在涨水期随水位上升而增大,在退水期随水位下降而减小。退水期安全系数明显低于相同条件下涨水期和洪水期,即水位降落导致岸坡稳定性降低,极易发生岸坡崩塌。③水位上升速度越快,岸坡安全系数最大值越大,即岸坡在水位骤涨时更加稳定;水位下降速度越快,岸坡安全系数的最小值越小,即岸坡在水位骤降时更容易发生失稳崩塌。

潮州至惠州高速公路煤系地层边坡滑动机理研究

分析了广东省潮惠(潮州—惠州)高速公路沿线一煤系地层滑坡的地质结构特征及滑坡类型。运用饱和-非饱和渗流及强度理论,对煤系地层边坡在降雨条件下的变形特征及滑动机理进行了有限元分析。该边坡的滑动机理为:降雨引起边坡中的地下水位从坡脚开始上升,坡脚处的煤系地层遇水易软化,强度迅速降低,导致坡脚失稳,牵引上部边坡产生张拉裂缝;持续降雨沿张拉裂缝入渗,在煤系地层接触面上汇流并沿着岩层向坡脚贯通,形成了煤系地层软化的滑动带,促使其发生滑动。

降雨条件下公路边坡暂态饱和区发展规律

为了分析降雨对边坡稳定性的影响,结合工程实际情况,通过拟定不同的降雨计算方案,采用饱和非饱和渗流理论对某高速公路边坡暂态饱和区的发展变化和地下水升降情况进行数值模拟,进而深入研究边坡在降雨过程中地下水位和暂态饱和区的变化规律以及暂态饱和区对边坡稳定性的影响。研究结果表明:降雨强度决定了饱和区形成的时间,而暂态饱和区扩展面积的大小则受到降雨历时和降雨强度共同影响,暂态饱和区形成和消散都具有滞后特点;降雨不会迅速引起边坡中地下水位的大幅度上升;初始地下水位的高低对暂态饱和区出现的时间和扩展范围将产生重要影响。

瞬时孔隙水压力作用下的降雨滑坡稳定性响应分析:以香港天然降雨滑坡为例

短期集中降雨过程造成的瞬时孔隙水压力的变化是诱发大多数浅层滑坡的主要因素.在GIS的支持下,以香港浅层降雨滑坡为例,采用基于非饱和渗流理论的瞬时降雨响应模型对滑坡稳定性的瞬时孔隙水压力的响应行为特征进行了深入探讨.对典型降雨过程中的孔隙水压力和滑坡稳定性在时间(降雨过程)和空间(不同深度和平面位置)上的响应行为和分布规律进行了详细分析和讨论并与孔隙水压力的实测结果进行了对比.重点对不同岩土类型和不同渗透性质的斜坡的稳定性在降雨过程中的响应规律和特征进行了对比分析.同时讨论了前期降雨和不透水下垫面等因素对斜坡稳定性的影响,以及孔隙水压力的降雨响应时间等特征.通过研究,可以更好地理解降雨对滑坡作用的水文过程和诱发机制,为进行有效的滑坡风险性分析和预测预报提供科学依据.