降雨条件下非饱和土路堑边坡稳定性的数值模拟分析

以沪通铁路某路堑边坡工程为依托,对非饱和路堑边坡在不同降雨强度下瞬态渗流场与应力场流固耦合进行分析,探讨路堑边坡在不同降雨强度下的响应,重点研究了降雨强度对边坡安全系数的影响。结果表明:①监测点边坡竖直位移随降雨强度变化趋势相似,当降雨达到一定强度时,降雨强度对边坡竖直位移影响较小;随着降雨强度增加,边坡水平位移从缓慢变化过渡到加速变化,且边坡中部水平位移相对坡脚水平位移具有滞后性;②边坡水平位移随降雨时间增加呈现三个阶段:初始稳定阶段、缓慢变化阶段、正比关系变化阶段,应重视降雨时间效应引起的边坡失稳破坏;③降雨强度从0增加到18 mm/h时,边坡安全系数由1.795降低到1.305,降低约27%,降雨强度从15 mm/h增加到18 mm/h,边坡安全系数降低约16%,降雨强度越大对边坡整体安全性影响越大。     

水热耦合作用下季节冻土边坡降雨入渗规律及入渗机理

为研究春融期降雨工况下季节冻土边坡水热迁移规律及降雨入渗机理,选取季节冻土区高速公路路堤边坡为研究对象,基于非饱和冻土水热迁移耦合模型结合降雨入渗边界条件,提出了降雨入渗条件下冻土边坡水热耦合理论与数值计算方法,并通过COMSOL有限元仿真软件对冻土边坡降雨入渗过程进行计算,分析不同降雨强度、初始含水率对冻土边坡体积含...     

降雨条件下楼房山隧道碎石土边坡的稳定性研究

通过建立楼房山隧道罐子沟端滑坡防治工程数值计算模型,研究降雨对碎石土边坡稳定性的影响机制,将降雨条件转化为含水率的变化,分析了不同含水率变化下边坡的应力场、位移场、塑性区及剪应变增量的变化规律。研究结果表明:在降雨条件下,碎石土边坡的稳定性随着含水率的增加呈先缓慢减小后急剧减小的特征,即存在一个与含水率有关的临界特性;降雨诱发碎石土边坡失稳的主要机理是雨水渗入后在地下水管道排泄系统作用下,将坡体下部碎石土中的细粒土带走,逐渐形成坍塌滑移,导致整个边坡破坏。     

基于荧光示踪法的含裂隙带红黏土边坡渗流特性研究

为准确高效地分析含裂隙带红黏土边坡在降雨条件下渗流特性，基于荧光示踪法和数字图像处理技术，开展降雨条件下不同裂隙带参数红黏土边坡室内模型试验，实时拍摄降雨过程中含裂隙带红黏土边坡模型水分渗流路径荧光图像，通过识别含荧光强度图像，分析边坡模型中坡表湿润锋、暂态饱和区及体积含水率的变化规律。研究结果表明：随着降雨历时增长，对比有无裂隙带边坡，湿润锋深度的变化随裂隙带深度和位置等裂隙带参数的不同呈不同的发展趋势，且裂隙带深度和位置的变化对湿润锋深度影响最大；降雨过程中，湿润锋深度与裂隙带深度呈正相关，而含水率变化幅度与裂隙带深度基本呈现负相关；裂隙带参数对暂态饱和区面积形成的影响程度由大至小依次为深度、位置、角度；暂态饱和区主要出现在裂隙底端及边坡表层，裂隙带深度越小，两处的暂态饱和区越容易连通；裂隙带深度增大时，雨水可沿裂隙直接渗入边坡深处，并在裂隙底端形成大面积暂态饱和区，饱和区内基质吸力减小使土体抗剪强度降低，体积含水率增加使得土体重度增加进而引起下滑力增大，将对红黏土边坡稳定性造成不利影响。     

降雨入渗作用下风积沙路堤边坡的稳定性分析

以风积沙路堤边坡为研究对象，分析了不同降雨类型下，土体的体积含水量、孔隙水压力对边坡稳定性的影响及渗透规律。采用基于饱和-非饱和渗流理论的有限元软件，考虑基质吸力对滑动面抗剪强度的影响，对坡体在不同降雨类型下的渗透规律和对边坡的稳定性进行分析。结果表明:边坡在降雨入渗过程中，边坡表层体积含水量逐渐增大，基质吸力逐渐降低，在强降雨下边坡表层形成一个暂态饱和区，容易发生浅层滑动；连续降雨的边坡表层没有暂态饱和区，雨水全部下渗，在相同降雨量下连续降雨的渗入量和渗透深度都要大于短时强降雨；连续降雨相比短时强降雨对     

降雨工况下粗粒土高路堤边坡暂态饱和区时空演变规律模型试验

基于室内模型试验及相似理论,利用含水率测试仪、张力计、土压力盒分别监测长时间大雨、短时间暴雨2种降雨工况下粗粒土高路堤边坡体积含水率、基质吸力、坡前推力变化规律,研究这2种降雨工况下粗粒土高路堤边坡暂态饱和区时空演变规律,揭示暂态饱和区变化影响下粗粒土高路堤边坡失稳机理。结果表明：2种降雨工况下降雨初期,暂态饱和区主要分布在边坡表层,体积含水率逐层上升、基质吸力逐层消散;随降雨不断持续,长时间大雨工况下暂态饱和区主要呈S形分布,暂态饱和区扩展过程中路堤边坡各级坡脚处的体积含水率先上升、基质吸力先消散,坡前推力主要分布在路堤边坡坡脚深处,边坡土体抗剪强度削弱区域首先分布在各级路堤坡脚处并逐渐向边坡内部扩展;短时间暴雨工况下暂态饱和区呈J形分布,暂态饱和区在下路堤坡脚处分布的面积较大,暂态饱和区扩展过程中下路堤边坡下部坡脚附近体积含水率先上升、基质吸力先消散,坡前推力由表层向路堤深处逐渐增大,土体抗剪强度削弱区域主要分布在下路堤边坡坡脚处。     

硬质岩变形边坡深孔位移监测曲线表征分析

通过对湖南省汝郴高速公路吊坎垄陡峭高大硬质岩边坡深部的位移监测，分析了水平位移监测曲线特征。结果表明:“Z”（反“Z”）字型突变是软硬岩层相间和裂缝及测斜管与钻孔壁之间空洞问题造成的，属岩体内部局部变形，对边坡整体稳定影响不大；在一定条件下，温度对岩体监测位移有较大影响，位移会随时间的变化呈年周期起伏变化；测斜管的扭转对位移监测曲线影响大，会对坡体真实状态造成错误的判断；研究边坡失稳源在坡体下部，此类硬质岩边坡变形初期监测曲线规律性不强是其主要特征。     

降雨和河流水位上升作用下沿河路基边坡稳定性研究

由于山区气候多雨，强降雨和河流水位快速上升等现象时常发生，在复杂多变的降雨及河流水位作用下路基边坡极易发生失稳破坏。为了掌握降雨和河流水位上升对边坡稳定性的作用机理，确保沿河公路的安全运营，采用Midas-GTS/NX有限元分析软件建模，针对3种不同降雨工况和2种坡前水位上升速率进行边坡稳定性分析，并根据稳定性研究结果，提出坡面防渗措施。结果表明：1)降雨强度、坡前河流水位上升速率与边坡的稳定性呈负相关；2)在坡面铺设防水层可有效减少雨水渗入，提高边坡的安全系数及稳定性。     

降雨作用下裂隙红黏土边坡渗流特征与冲刷模式

针对降雨作用下裂隙红黏土边坡失稳破坏问题，开展红黏土边坡裂隙演化、降雨入渗及冲刷模型试验，提出基于图像摄影识别技术的边坡裂隙特征及含水率分布定量表征方法，揭示红黏土边坡裂隙演化规律，分析裂隙发育程度与降雨强度对红黏土边坡渗流特征与冲刷模式的影响。结果表明：干燥作用下红黏土边坡表面裂隙发育，其中坡面裂隙发育最强烈，其最大裂隙平均宽度为4.1 mm，最大裂隙深度为7.7 cm，最大裂隙率为10.4%，但坡底子裂隙和分支裂隙发育最充分，且主裂隙最先出现于远离坡面处；降雨作用下，雨水极易沿坡表裂隙形成优势流迅速渗入边坡内部，使边坡含水率增加且呈不均匀分布，出现局部暂态饱和区；裂隙发育程度和降雨强度的增强均会提高前期降雨入渗速率，并增加最终降雨入渗深度，其中坡底处入渗深度最大；极端降雨对裂隙红黏土边坡冲刷作用明显，造成坡面松散层流失，坡底显现冲刷痕迹，坡脚局部发生滑动。基于图像摄影识别技术定量分析边坡含水率分布的方法简单有效，研究成果可为裂隙性红黏土边坡灾害防治提供参考。     

不同降雨强度对土质高路堑边坡稳定性影响分析

以兴赣(兴国—赣县)高速公路K33+400—740段土质高路堑边坡为工程背景,运用GeoStudio软件对不同降雨强度下土质高路堑边坡的渗流特性进行分析,研究路堑边坡安全系数及沉降变形变化规律。结果表明,边坡内部土体的基质吸力与体积含水率均随降雨时间的增加逐渐增大,降雨强度越大两者的上升速度越快;降雨停止后,路堑边坡内部土体的基质吸力先短暂保持不变,随后慢慢减小;降雨强度越大,雨水入渗深度越大,边坡产生的沉降变形也越大;降雨停止后,边坡内部的雨水一部分向外出渗,另一部分在自重应力场作用下继续向边坡内部渗流,致使边坡坡顶位移沉降继续增大,但增大速率缓慢,并最终趋于稳定;降雨入渗条件下,边坡安全系数随着降雨时间的增加逐渐减小,降雨停止后,边坡安全系数的回升速率较慢,具有一定的滞后性。     

融化期川西地区季节冻土边坡稳定性分析

为解决融化期季冻区边坡失稳问题，针对川西高原地区混合土边坡，综合考虑粗颗粒含量及含水率影响，采用大型直剪与常规直剪相结合的试验方案，获取混合土抗剪强度参数，基于冻土水热耦合理论，通过COMSOL有限元软件对边坡融雪入渗过程进行数值模拟，分析边坡水热场时空变化规律，同时考虑冻融过程中土体强度参数动态改变建立季冻区混合土边坡稳定性计算分析模型，分析融化期混合土边坡稳定系数、滑动面发展规律，定量分析总结融化期季冻区边坡失稳机理。结果表明：相同干密度条件下，混合土饱和渗透系数与粗颗粒含量成正比，抗剪强度与粗颗粒含量成正比而与含水率成反比；融化期边坡融雪入渗作用加强，浅层土体处于富水状态，形成最大厚度0.80 m的暂态饱和区；川西季冻区混合土边坡潜在滑动面与冻融交界面位置基本一致，滑动面形式主要是折线型，为浅层滑动；融雪入渗与冻土消融作用是季冻区边坡融化期失稳破坏的主要诱因，融化期间边坡稳定性系数减小速率随融雪入渗过程逐渐加快，融化深度最大时，边坡稳定性系数最小；川西地区季节冻土边坡稳定性主要影响因素为粗颗粒含量与初始含水率，粗颗粒含量越高，初始含水率越低，融化期边坡稳定性越好。     

多层结构土质边坡降雨入渗过程及稳定性影响分析

为了分析多层结构土质边坡在不同降雨条件下的渗流过程以及稳定性变化规律,基于降雨入渗机理以及均质土体降雨入渗深度理论计算公式,提出了多层结构土质边坡降雨入渗深度及其稳定性计算方法,利用该计算方法分析不同降雨条件下雨水的入渗深度,同时应用数值分析方法计算多层结构土质边坡降雨入渗深度及其稳定性。研究结果表明:建立的降雨强度与降雨时间共同影响下的多层结构土质边坡雨水入渗深度理论计算公式的计算结果与数值分析得到的结果基本一致,表明该公式能较好地反应多层结构土层边坡降雨入渗过程;降雨入渗过程中靠近坡面的土层体积含水率、孔隙水压力增长速度较快,并且在土层交界面处,土层体积含水率、孔隙水压力变化幅度比较大,且靠近坡面的土层体积含水率首先达到饱和状态,随后第2层土体的含水率也逐渐达到饱和状态;降雨入渗过程中边坡安全系数随着降雨入渗深度的增加而不断降低,并且在湿润锋到达土层分界面时,安全系数有突变现象,由于不同土层之间渗透系数的差异性,使得雨水在土层分界面处易形成平行于坡面的渗流,进而导致边坡安全系数出现较大范围的波动,此时边坡最容易发生失稳破坏。     

降雨入渗下炭质页岩路堑边坡渗流特性研究

运用Geo-studio软件建立炭质页岩路堑边坡模型,对降雨历时内边坡中孔隙水压力和体积含水率的变化规律进行了研究。结果表明:降雨强度较大,雨水会快速入渗岩体,使孔隙水压力增加较快,但大部分雨水会沿边坡流走;降雨时间长,雨水会逐渐沿岩体裂隙向下入渗,对较深处岩体孔隙水压力产生较大影响。降雨在短时间内,边坡表面会形成暂态饱和区,随降雨时间的延长,大量雨水将入渗到坡体内,使地下水位不断上升,在坡脚处较大范围形成一个饱和区域,并向坡顶方向延伸。降雨结束后,暂态饱和区慢慢消失,岩体含水率也逐渐降低,但降雨持续时间长,岩体含水率消散的速度较慢。     

降雨条件下非饱和土边坡稳定耦合数值模拟

降雨是影响边坡稳定的主要因素之一。降雨入渗,土体饱和度会发生变化,进而影响孔隙水压力与介质渗透系数。文章根据岩土饱和-非饱和渗流理论,考虑降雨入渗的影响,基于非饱和水土二相介质耦合,运用有限元强度折减法,对持续降雨条件下土质边坡进行了数值模拟。在不同时刻与不同降雨强度下,分析了降雨过程中边坡位移、孔隙压力和安全系数的变化规律。     

降雨入渗作用下路基边坡的稳定性分析

为分析降雨入渗对路基边坡稳定性的影响,考虑渗流场与应力场间的耦合作用,依据强度折减方法,运用有限元软件分析了降雨、路基几何形状及路基土物理性能对边坡稳定性的影响。结果表明:降雨强度越大、降雨历时越长,路基变形位移越大,边坡稳定安全系数减小;长时小雨造成的路基沉降较大,边坡容易失稳;路基边坡越陡,路基变形位移较小,但边坡稳定性较低;路基土渗透系数越大,路基变形位移越大,边坡稳定性降低。     

黄土填方边坡降雨入渗特征及变形破坏模式的模型试验

平山造城、填沟造地等形成大范围近直立的高填方体，这些新型工程为黄土高原带来重要发展机遇的同时，在降雨条件下也将带来前所未有的重大灾变隐患，针对这一状况，开展黄土填方边坡降雨过程中坡体基质吸力、体积含水率、孔隙水压力、湿润锋以及变形等动态响应规律的分析，并对坡体裂缝发育与演化及变形破坏模式进行模型试验研究。结果表明：湿润锋下移致使坡体内部的基质吸力减小而体积含水率和孔隙水压力增加，并且其达到峰值以后稳定，虽然基质吸力降低到最低时，坡体未发生滑塌，但随着雨水的继续入渗，坡体会发生局部和大规模的破坏，表明降雨诱发的黄土滑坡具有一定的滞后性；坡体裂缝体系演化机制为临空面附近产生张拉裂缝且向后扩展-坡体侧翼产生剪张裂缝-后缘产生贯通性的张拉裂缝，形成的拉裂缝不仅提供了优势入渗通道，而且也是每次滑塌的后缘边界；短时连续降雨诱发的填方边坡变形具有浅部间歇性和突发性破坏的特点，导致填方坡体产生多级块体滑动破坏；长时连续降雨诱发的填方边坡变形则具有深部渐变连续性破坏的特点，导致填方坡体产生冲蚀及流滑破坏。     

降雨条件下路基边坡渗流分析

该文依据岩土饱和-非饱和渗流理论,运用有限元分析软件,对降雨条件下路基边坡渗流场以及含水率分布、孔隙水压力变化情况进行了模拟分析。研究结果表明:在不同降雨强度下,当雨强大于土体饱和渗透系数时,入渗深度随时间逐步向下推移,并且推移深度较大;当雨强小于土体入渗能力时,入渗速度较慢,入渗深度小于饱和入渗。裂隙的存在对降雨入渗过程中孔隙水压力和体积含水率分布具有较大影响。     

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。     

降雨致滑的土坡体积演化规律研究

前人对滑坡演化划分为蠕动压密、滑动、剧滑和稳定压密四阶段.对于新开挖的土质边坡,若在降雨作用下发展为滑坡,在滑坡演化的蠕动压密阶段存在明显的体积减小,滑坡演化的滑动阶段体积变化不明显.因此,若土坡在降雨作用下持续变形,可将边坡体积变化作为边坡由蠕动压密阶段转化为滑动阶段的判据,据此对边坡危险性进行预警.采用室内地质力学模型模拟了土坡在降雨作用下的失稳过程,坡面位移持续增大,坡体体积先持续减小后渐趋稳定,坡体出现整体失稳,验证了坡体体积减小的终点就是滑坡滑动阶段的起点.     

中倾侧向坡中一种岩体破坏过程的模拟研究

基于G318国道雅安市飞仙关隧道出口东侧约1 km处公路内侧失稳边坡岩体野外详细调查，运用三维离散元程序，对已失稳边坡还原地质体并进行数值计算分析，阐明岩质边坡在失稳破坏过程中速度和位移的变化规律。分析结果表明:边坡岩体失稳首先是关键块体受挤压发生剪切破坏，然后导致后缘岩体失去平衡而发生滑移；在失稳破坏过程中，整体位移演化大致分为5个阶段，速度演化大致分为4个阶段，关键块体的位移和速度较失稳岩体要小，随着计算时步增加，他们之间的差值增大。