非饱和-非稳定渗流条件下的边坡临界滑动场

受季节性降雨或水库运行的影响,岸坡外水位及坡内孔隙水压力场的变化较大,不利于岸坡的稳定性。在水位变化过程中,利用非饱和-非稳定渗流有限元计算得到孔隙水压力场,基于非饱和土的渗流和抗剪强度理论,对水位变化过程中的边坡临界滑动场法进行改进,提出可考虑水位变化与岸坡非饱和-非稳定渗流过程的边坡临界滑动场数值模拟方法。将改进后的水位变化过程中的边坡临界滑动场法分别应用于黏土、粉土岸坡在水位升降过程中的稳定性分析,研究了水位升降速率及基质吸力对岸坡稳定性的影响,并揭示了边坡在水位变化过程中的稳定性变化历程。研究表明,该方法计算结果合理、可靠,更适用于涉水边坡的稳定性计算,且岸坡稳定性变化历程受水位升降速率、基质吸力等多种因素共同影响,只有在考虑非稳定渗流的基础上同时考虑基质吸力的作用才能正确得出水位变化过程中岸坡稳定性变化规律和实质。

库水位下降过程中土坡稳定强度折减有限元分析

采用强度折减有限元法,考虑边坡土体的非饱和-非稳定渗流过程,从坡体内浸润线位置、土体的渗透系数、水位下降速率、下降比及基质吸力等5个方面研究了水位下降过程中岸坡的整体稳定性。结果表明,水位下降速率对高渗透性土坡内孔压的影响显著,对低渗透性土坡内孔压影响较小,对边坡安全系数的影响程度可达15%。

降雨和蒸发对土质边坡稳定性的影响

降雨入渗降低边坡的稳定性,蒸发增加边坡的稳定性,降雨和蒸发对边坡稳定性的定量研究是很有意义的。采用蒸发和降雨模型对边坡进行非饱和-非稳定渗流分析,用总凝聚力表示的Bishop极限平衡法计算边坡安全系数。采用数值方法对算例土质边坡进行了研究,得到了孔隙水压力随时间变化的关系、边坡安全系数随时间变化的关系。结果显示:土体中孔隙水压力与天气条件、边坡安全系数与天气条件之间存在滞后关系;降雨和蒸发对边坡的表层滑动稳定性影响非常大,对深层滑动稳定性影响相对较小;降雨过程中边坡的临界滑动面由较深位置向较浅位置转变,蒸发过程则相反。

蓄水初期库盘非稳定渗流场时空演化与谷幅变形规律分析

为揭示蓄水初期谷幅变形的产生机制,基于饱和-非饱和非稳定渗流应力耦合分析方法,模拟了初期蓄水过程中库盘非稳定渗流场的时空演化和谷幅变形的发展过程;通过建立岩体遇水劣化模型,研究了饱水过程中库盘岩体力学性能逐渐劣化对谷幅变形的影响;此外,分析了考虑岩体基质压缩性与存在强透水地质缺陷时的谷幅变形规律.结果表明,在蓄水引起的渗流应力耦合作用下,谷幅变形的一般规律为先扩张后收缩,谷幅收缩的直接致因是库盘岩体有效应力的降低;岩体遇水劣化会直接影响谷幅变形的量值,劣化程度越高,谷幅变形量越大;岩体基质可压缩性越强,谷幅收缩量越小;库水位变化高程范围内的强透水地质缺陷会导致谷幅出现收缩变形的时间提前和谷幅收缩变形更快趋于收敛.