水位升降对沿湖路基边坡渗流特征及稳定性影响的数值模拟

为了研究水位升降对沿湖路基边坡渗流场及稳定性的影响,基于饱和-非饱和渗流与非饱和抗剪强度理论对算例路基边坡在设计水位升降方案条件下的孔隙水压力、体积含水率、浸润线变化规律进行了分析,并在此基础上研究水位升降对其稳定性的影响。研究表明:对水位升降条件下路基边坡渗流场进行正确分析是进行稳定性研究的先决条件;水位上升将引起路基坡面深度一定范围内的孔隙水压力增大,在入渗影响范围内,基质吸力逐渐降低甚至消失。水位下降后,由于水体的渗出,湖水位面以上的路基土体孔隙水压力降低,路基含水率与孔隙水压力具有相似的变化特征;路基浸润线在水位升降过程中变化明显;水位升降过程引起的路基边坡安全系数的变化表现为迅速增大、缓慢降低、加速减小、缓慢增大4个阶段。     

饱和渗透率对库岸边坡稳定性的影响

储水或泄水的过程使水库内水位不断发生升降变化,并带动沿岸边坡内的地下水位产生升降变化,从而导致沿岸边坡坡体内部渗流水压力与原岩应力随水位升降发生改变。这种改变很可能促使库岸边坡中原本存在的已稳定滑坡体再次发生滑坡,或在部分地质条件较差的地区形成新的土体或岩体滑坡,影响库岸边坡的稳定。为此,通过建立库水下降时库岸边坡数值分析模型,从饱和渗透率对浸润线及库岸边坡安全系数的影响两方面,分析研究了饱和渗透率对库岸边坡稳定性的影响。研究结果表明:边坡浸润线位置受饱和渗透率的影响较大。随着饱和渗透率的不断增大,浸润线位置的变化幅度随水位的变化越来越大,且当水位下降时,浸润线均先在自由坡面处降低,然后再向离坡面较远处的位置逐渐推进降低。同时,边坡的安全系数亦受饱和渗透率的影响,边坡的安全系数在饱和渗透率较大时,随着水位不断下降表现出先减小后增大的变化趋势。而当渗透系数较小时,安全系数随着水位的不断下降呈现出不断减小的趋势,故饱和渗透率将通过影响浸润线位置及库岸边坡安全系数来影响库岸边坡的稳定性。     

基于强降雨的膨胀土边坡稳定性分析

采用Midas-GTS软件,基于非饱和土强度理论Fredlund强度公式和饱和土有效应力原理,分析安康地区某膨胀土边坡在强降雨工况下坡体内各土层的孔隙水压力变化,并利用渗流-应力耦合研究边坡的稳定性。研究结果表明：随着降雨持时增加,膨胀土边坡体内孔隙水压力逐渐增大,表层膨胀土逐渐饱和,膨胀土的抗剪强度逐渐降低;同时降雨引起边坡体内地下水水位变化产生变化的空隙水压力。通过渗流-应力耦合分析,得出暴雨工况下不同降雨持时的边坡安全系数,其随降雨持时增加而逐渐减小,在降雨持时24h时安全系数降至0．89。     

水位下降对边(滑)坡稳定性的影响

通过PLAXIS有限元程序对一边坡算例进行分析,根据实际工程的需要选择理想弹塑性模型和莫尔-库仑屈服准则进行数值模拟,并对比分析了土体分别设置为排水条件和不排水条件时的情况。计算结果表明,当土体设置为排水条件时,在库水水位下降过程中,安全系数随水位的下降逐渐减小,但当水位下降了20 m以后,由于孔隙水压力给滑面提供了竖直方向的作用力,随着水位的继续下降安全系数反而略有上升。当土体设置为不排水条件时,坡体内产生的超孔隙水压力对边坡安全系数的降低更为明显。考虑坡体内超孔隙水压力时安全系数的计算结果比不考虑坡体内超孔隙水压力时的计算结果低10%左右,因此实际工程中应该充分考虑超孔隙水压力的积累和消散,并根据"最不利水位"所对应的安全系数进行校核。在计算过程中PLAXIS程序能较好地模拟水位下降引起的渗流作用对边(滑)坡稳定性的影响。     

不同降雨状态对坡积土边坡含水率分布及稳定性影响分析

以非饱和渗流理论为基础,建立有限元计算模型,对某公路路堑边坡在不同降雨强度分布状态下的边坡渗流特征进行了详细分析,得到边坡内部含水率变化规律以及边坡特征点处的孔隙水压力变化规律;以非饱和抗剪强度理论为基础,结合极限平衡法对边坡在不同渗流状态下的稳定性变化规律进行详细分析,具体研究结果表明:1边坡在前期强降雨条件下,内部含水率变化不大,地下水位上升较少,在中期强降雨条件下,内部含水率上升,地下水位线略有上升,在后期强降雨状态下,边坡内部含水率以及地下水位线明显上升;2边坡内部孔隙水压力会随着降雨强度的增加而显著增加,在后期强降雨工况下,边坡内部最终孔隙水压力大于前期强降雨以及中期强降雨工况;3前期强降雨使边坡安全系数下降较小,中期强降雨对边坡稳定性有一定影响,后期强降雨可导致边坡安全系数大幅下降。     

坡前水位升降对炭质泥岩-粉土分层填筑路堤边坡渗流特征及稳定性的影响

为研究坡前水位升降对炭质泥岩-粉土分层填筑路堤边坡渗流特征及稳定性的影响,结合饱和-非饱和渗流理论与非饱和抗剪强度理论对分层填筑路堤在不同水位升降速度下的渗流特征与边坡稳定性进行数值分析,并探讨了分层交错填筑厚度对路堤稳定性的影响。分析表明:1坡前水位上升引起路堤土体积含水率与孔隙水压力升高,坡前水位下降后,路堤顶部土体体积含水率与孔隙水压力继续升高,其余位置则逐渐降低,且坡面附近的降低幅度要大于路堤内部;2特征截面沿高程方向上的含水率分布具有明显的分层差异性;3坡前水位升降过程中,路堤边坡安全系数呈现先增大、后减小、再增大的变化规律;4炭质泥岩-粉土分层填筑路堤的最佳分层交错填筑厚度为炭质泥岩与粉质粘土填筑层厚度均为1.5m。     

水位下降对沿河路基边坡稳定性的影响分析

基于ABAQUS流固耦合理论，采用有限元法数值求解水位下降过程中坡体内的动态浸润线，研究水位下降过程中路基边坡稳定性的变化。结果表明:随着水位的下降，路基的稳定安全系数先减小后增大，即下降过程中存在危险水位，且水位降速越快、路基填料渗透性越差、危险水位越低，动水压力对路基边坡稳定性的影响越大。     

强降雨对路堤边坡渗流场及稳定性影响研究

为了研究强降雨对路堤边坡渗流场及稳定性的影响,基于非饱和渗流及非饱和抗剪强度理论对降雨作用下的渗流场及边坡稳定性进行了研究.研究表明:降雨入渗将引起路堤内部地下水位线上升,上升速率在降雨前期大于降雨后期;降雨入渗作用下边坡体内孔隙水压力及体积含水量都逐渐增大,在达到饱和含水量的区域内基质吸力丧失,降雨停止后由于雨水的出渗,孔隙水压力与体积含水量缓慢降低,同时基质吸力得到缓慢的恢复;在降雨入渗影响下路堤安全系数降低明显,降雨停止后由于雨水的出渗,安全系数将得到一定程度的增大.     

变雨强条件下土质边坡渗流场及稳定性研究

为了研究降雨强度对边坡渗流场及安全系数的影响,基于非饱和渗流及抗剪强度理论对边坡在相同降雨量、变雨强条件下的边坡渗流场进行了研究.研究表明:(1)前期降雨强度小更利于雨水的后续入渗,从而使边坡表层负孔隙水压力上升速率及幅度更大;(2)边坡安全系数的降低幅度与边坡渗流场密切相关,边坡体内负孔隙水压力越大边坡安全系数越大,反之则越小.     

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,根据饱和一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。     

水位升降下库岸土质边坡破坏机理及稳定性研究

运用岩土有限元软件GeoStudio及非饱和土中渗流和抗剪强度理论,探究库水位升降过程中库岸土质边坡变形和稳定性的变化规律。研究表明:库水位上升时,坡前岸滩产生向下竖向变形,同时边坡产生指向坡体内的水平变形;库水位上升致使边坡稳定系数先快速增大,后随渗流进程再迅速减小并逐渐趋于稳定。库水位下降时,坡体前缘水压减小,边坡产生卸载回弹,坡前岸滩产生向上的竖向变形,同时边坡产生指向坡外的水平变形;库水位下降致使边坡稳定系数先快速减小,后随渗流进程再迅速增大并逐渐趋于稳定;库水位陡降瞬时对边坡的稳定性极为不利。     

水位下降对裂隙性路基边坡稳定性影响机理分析

为揭示水位下降对裂隙性路基边坡稳定性的作用机理,基于饱和-非饱和渗流理论,研究了裂隙深度、裂隙开口宽度、裂隙分布位置、库水位下降速率等对裂隙性边坡稳定性的影响。结果表明:裂隙越深,饱和区域越大,边坡稳定性越低;裂隙开口宽度的大小对稳定性的影响不大;裂隙分布在坡面和坡底时稳定性较低;库水位下降速率主要影响裂隙层达到饱和的快慢,对边坡的长期稳定性的影响则可忽略;裂隙边坡稳定性随库水位不断下降而减小,当库水位水位较低或稳定后,其安全系数基本不变。在库水位下降直至稳定过程中,安全系数无裂隙边坡始终大于裂隙边坡。     

库水位下降对残积土路基渗流场与稳定性的作用机理分析

该文以非饱和残积土库岸路基为例,基于饱和—非饱和渗流理论,分析了不同库水位下降速率、饱和渗透系数等对残积土路基渗流场影响规律。然后采用非饱和土力学原理,分析不同库水位下降速率、下降型式等对残积土路基稳定性作用机理。     

非饱和渗流作用下库岸滑坡体稳定性的可靠度分析

在库水位涨落下,对三峡库区邓家屋场库岸滑坡堆积体进行了非饱和渗流分析。在此基础上,考虑了黏聚力和内摩擦角的变异性,采用Monte-Carlo模拟法对库岸滑坡堆积体的稳定性进行了可靠度分析,得出了库水位上升时失效概率减小、下降时失效概率增大的变化规律,总体上,库水位下降对邓家屋场滑坡的稳定性最为不利,需对滑坡进行治理。     

持续降雨条件下土质边坡渗流特征分析

选取斜坡体的简化剖面,考虑降雨入渗因素,基于多孔介质饱和一非饱和渗流理论,模拟不同时间段边坡不同土层的渗流变化,并探讨各土层孔隙水压力随时间和空间的变化规律。数值模拟表明,随着降雨时间增加,边坡各土层孔隙水压力均呈上升趋势,随着水平距离和垂直距离增加,孔隙水压力曲线呈下降趋势;降雨入渗使土体渗流条件发生改变,水分向坡角范围渗透并积聚,导致坡脚处孔隙水压力骤增;降雨条件下含水量较之无降雨条件时有较大上升,随着时间增加各土层逐渐达到其储水能力而使含水量不再变化。因此,对于降雨条件下的土质边坡,坡脚尤其需要加强排水和防护。     

锚杆支护对边坡稳定性影响分析

以某地铁车站交通疏解道路路基边坡工程为依托,运用FLAC3D建立模型,研究锚杆对边坡稳定性的影响。结果表明:锚杆可有效增加边坡安全系数;锚杆长度不变时,安全系数随锚杆倾角增大先增加后线性关系减小;锚杆间距不变时,安全系数随长度增加先增加后近似线性关系减小;锚杆长度不超过7 m时,安全系数随锚杆间距增加近似线性关系减小,大于7 m时安全系数随锚杆间距增加近似呈抛物线关系减小;单排锚杆位置不变时,安全系数随锚杆长度增加先增加后减小,中下部锚杆可有效提升边坡稳定性。     

降雨入渗对填土边坡稳定性影响研究

以非饱和渗流理论为基础,以广西某变电站填土边坡为工程实例,运用岩土体渗流有限元及边坡稳定性分析软件,分别对该填土边坡在不同时刻下的孔隙水压力分布状况、渗流路径、稳定性进行模拟分析。结果表明:降雨入渗主要通过改变土体孔隙水压力、土体含水率以及基质吸力,从而对边坡产生影响,随降雨入渗时间增大,边坡最危险滑面有下移趋势,安全系数逐渐下降。其中,在降雨48小时至72小时时间段内,填土边坡稳定性下降最为显著。如遇连续降雨情况,该填土边坡有很大的安全隐患。