应力状态和湿化路径对非饱和边坡的瞬态渗流状况的影响

借助双变量理论 ,提出了预报非饱和土中渗流和变形的简化模型 ,由此考察了依赖于应力状态的土的水分特征曲线 (Stress Dependent Soil Water Characteristic Curve,SDSWCC)及其干湿滞回效应对非饱和边坡中的瞬态渗流的影响 .

基于Monte-Carlo法的非饱和边坡稳定性分析

基于Monte-Carlo法,从概率的角度研究了非饱和边坡的稳定性,讨论了边坡稳定安全系数随土(岩)层材料参数随机性的变化规律。应用一个算例对比了考虑基质吸力和不考虑基质吸力对边坡稳定性的影响,结果表明,考虑基质吸力所计算的稳定安全系数较大,与实际情况相符合,同时地下水位升降幅度也是影响边坡稳定的重要因素。

降雨条件下岸堤非饱和边坡变形及加固分析

边坡降雨入渗过程是典型的非饱和流固耦合问题,对不同降雨时长下的边坡进行稳定性分析对安全施工具有重要意义。本文以浙江河堤边坡为例,基于强度折减法和饱和非饱和流固耦合理论,模拟分析了不同降雨时长下,边坡的变形位移以及安全系数。此外还对比分析了不同降雨时长下,土坡加固前后边坡安全系数的变化,桩土之间的应力关系,以及抗滑桩对边坡塑性区的贯通以及稳定性的影响。结果表明,边坡的安全系数与降雨时间呈负相关,随着降雨时间的持续增长,加固后的边坡,其安全系数同样降低,但安全系数明显高于未加固时的边坡,抗滑桩对上部土体向下的滑动变形起到了阻止作用。

降雨入渗非饱和黏土边坡稳定性的极限平衡条分法研究

考虑非饱和黏土边坡的基质吸力和渗流力,根据水位线位于滑面上、下的临界平衡状态,分别建立了滑体条块极限平衡状态下力和力矩平衡式,获得了降雨条件下非饱和黏土边坡稳定性的极限平衡条分法计算式。通过试验、参量变换以及作用力的位置关系可以确定相关参量,并采用数值计算求解临界平衡状态下滑体条块的相互作用力系数和非饱和边坡安全系数。案例结果表明:考虑渗流力时的非饱和黏土边坡安全系数比不考虑渗流力的安全系数降低约13.8%,且考虑渗流力作用的条间力作用系数变化率明显大于不考虑渗流力的结果;当降雨强度超过一定值时,坡面径流很快形成,边坡出现不稳定的时间基本相同。

考虑流固耦合的降雨入渗过程对非饱和土边坡的影响研究

流固耦合是指固体在渗流场作用下的变形行为以及固体变形对渗流场影响这二者相互作用的理论,在探讨了渗流场与应力场相互作用机理后,提出了考虑渗流与应力直接耦合作用的非饱和土质边坡雨水入渗过程影响的有限元计算模型分析方法。基于ABAQUS分析软件,考虑了流固耦合和土水特征曲线,结合一典型非饱和土质边坡算例,对土坡受降雨入渗的影响进行了有限元数值模拟研究,得出了非饱和土质边坡基质吸力、饱和度、变形和稳定性受降雨影响的变化特征规律,指出了在工程设计中考虑耦合作用和雨水入渗影响的合理性和必要性,为进一步研究和相关工程设计防护提供参考。

Sarma法中非饱和计算功能的实现探讨及应用评价

在考虑非饱和基质吸力条件下,基于Bishop单值有效应力非饱和土强度理论和Fredlund双应力变量非饱和土强度理论,探讨在传统的Sarma法中实现非饱和边坡的稳定性分析的思路和方法,开发了可考虑基质吸力的Sarma条分法的相关程序,并针对一个非饱和土滑坡进行稳定性分析,结果表明:两种改进的Sarma法在分析非饱和土边坡时基质吸力影响的考虑方式不同,这种差异会对计算结果产生一定影响,但误差是有限的。

含水率和基质吸力变化对非饱和粉质土的影响分析

新疆焉耆地区边坡易受降雨影响,而边坡失稳易产生人员伤亡及经济损失。为了分析该区域内典型的非饱和粉质边坡受含水量及基质吸力变化产生的影响,以及压实度对强度和变形特性的影响,研究在最佳含水率的黏土(粉质土)干湿变化条件下进行,设计了双单元三轴试验机进行分析。试验在恒定含水量的条件下进行,并密切监测4个阶段的结果以分析有效应力的变化,同时给出了土体在2个以上参数影响下的三维变化示意图。结果表明:(1)随着压实度的增加,体积变化由压缩向膨胀状态转变;(2)粉质土的强度随着吸力的增加而增加,即随含水量的减少而增加;(3)颗粒分布对于非饱和土在剪切阶段的影响尤为显著。该试验丰富了粉质非饱和土的研究,可为研究该区域边坡在降雨入渗影响下的强度变化提供一定的参考。

考虑降雨入渗的边坡稳定性分析

采用极限平衡分析法,建立了能考虑降雨入渗的饱和—非饱和边坡稳定性分析方法,对降雨条件下边坡稳定性变化规律进行了分析,计算结果表明,抗剪强度参数、边坡初始状态都对边坡稳定性具有明显影响,降雨造成的孔隙水压力变化比自重增大对边坡稳定性的影响更大。

降雨条件下非饱和土坡三相流模型的渗流-变形耦合分析

土质边坡降雨入渗的过程中伴随着地下水渗流的推进、孔隙气体迁移和边坡土体变形,因而涉及非饱和土体固-液-气三相耦合的作用.首先基于非饱和土力学基本理论、土-水特征曲线模型,在考虑气相对降雨入渗过程的影响下,建立了考虑孔隙介质可压缩性的二维非饱和土坡固-液-气三相渗流-变形耦合控制方程组.然后利用COMSOL Multiphysics软件的PDE平台,将所建立的耦合控制方程的数值模拟结果与经典Liakopoulos砂柱排水的试验结果进行比较,验证了本文所建立的三相耦合控制方程其正确性.最后对已建好的耦合模型求解分析,对比探讨两相和三相耦合计算模型对渗流场和位移场的影响.模拟结果表明:孔隙水压力随降雨时间的增加而逐渐增大,孔隙气体迁移和土体变形对边坡降雨入渗的推进起阻滞和延缓作用,揭示了固-液-气三相渗流-变形耦合模型能够更真实的反应降雨条件下土坡的变化特征,从而对非饱和土质边坡的灾害预警提供指导作用.