坡积土边坡裂隙各向异性特征对雨水入渗过程的影响

采用有限元软件Geo-Slope中的SEEP/W模块分析了裂隙深度、渗透系数比、裂隙角度与裂隙数对雨水入渗过程的影响,结合非饱和渗流理论研究了裂隙渗流各向异性对边坡稳定性的影响。分析结果表明:降雨1、7 d时,1 m裂隙深度内最大孔隙水压力分别为9.69、9.70 kPa,雨水沿裂隙底部向下的入渗深度分别为0.5、1.5 m,裂隙内孔隙水压力随降雨的持续迅速增大,直至由负压力转变为正压力; 裂隙深度越大,裂隙内孔隙水压力越大,降雨停止时刻相应的入渗深度也越大,饱和区域的大小与裂隙深度正相关; 当渗透系数比为1时,裂隙范围内最大渗透系数为1.51×10-7 m?s-1,此时沿裂隙方向渗透系数小于降雨强度,降雨入渗过程受土体渗透系数控制,而当沿裂隙方向渗透系数大于降雨强度时,雨水入渗过程受降雨强度控制; 裂隙角度越小,在裂隙深度范围内的最大孔隙水压力越大,且出现正孔隙水压力的深度也越大,而边坡表层饱和区范围越小; 无裂隙存在时,降雨后边坡内部仍保持负压力状态,无饱和区存在,有裂隙存在时,雨水沿裂隙下渗并在边坡内部形成饱和正压力区,1～5条裂隙形成的饱和区面积分别为16.4、34.7、60.9、75.6、110.7 m2,饱和区面积与裂隙数呈乘幂关系,且随着裂隙数的增加,雨水对渗流场的影响范围与程度增大,长裂隙的集中分布是引起边坡内部大面积连通型饱和区出现与地下水位升高的直接原因。      

饱和状态沥青路面动力响应的时程分析

论证了采用多孔介质理论描述处于自然环境中沥青路面的合理性,并基于饱和多孔介质理论,建立了轴对称瞬态动力分析的有限元模型,给出了有限元分析的荷载条件、边界条件和材料参数;分析了动态荷载作用下,饱和状态沥青路面不同应力分量的时程变化情况．结果表明,动态荷载作用下,路面结构内部应力场、位移场具有波动性质;同时产生了不可忽视的孔隙水压力,且出现了正、负逆转,这种孔隙水压力的反复作用最终将导致沥青混合料出现松散破坏．     

降雨条件下非饱和土质公路边坡稳定性分析

基于降雨入渗对边坡稳定性影响机理的分析,采用SLOPE/W软件和SEEP/W软件,模拟了降雨强度为50mm/h和80 mm/h条件下边坡土体渗流场的变化。算例分析表明:相同降雨强度条件下,边坡土体孔隙水压力随着降雨时间的推移而逐渐增大。相同降雨历时条件下,降雨强度越大边坡内的饱和区域越大,孔隙水压力也越大;降雨持续时间对边坡稳定的影响程度与降雨强度大小有关。     

不同降雨入渗条件下路堑边坡渗流特性研究

为研究不同降雨条件下雨水入渗对路堑边坡渗流特性的影响,采用Geo-studio软件对实际工程路堑边坡模拟多种极端降雨的边坡渗流,分析边坡内部孔隙水压力、体积含水率、暂态饱和区等变化规律.研究结果表明:不同降雨入渗条件下,边坡内部较高处其孔隙水压力及体积含水率更易消散,且积水作用会使得边坡坡脚及各级台阶处出现极值;暂态饱和区在降雨-停雨全过程中,其面积大小呈现"凸"型分布;由于高边坡处的径流补充,导致低边坡处的各项指标减少较慢.     

移动荷载作用下饱和沥青路面响应探析

我国高速公路广泛采用沥青混凝土路面结构,其使用性能除了与本身材料和结构相关外,还受外界环境如温度、水等影响.基于多孔介质理论,采用大型有限元分析软件ABAQUS模拟饱和沥青路面在移动荷载作用下的动力响应,分析了不同速度、荷载作用下路面结构的应力、应变及孔隙水压力变化规律.分析结果表明,随着车速的增加,路面结构内部承受的应力逐渐减小,孔隙水压力则较快速的增长,对路面不利影响逐渐增大;随着荷载的增大,路面结构内部承受的应力以及孔隙水压力均呈线性增长.该研究可为认识沥青路面水损害和防范水损害提供理论指导.     

降雨条件下顺层岩质边坡稳定性研究

以西南山区某边坡为原型,对岩质边坡渗流特性和雨水入渗过程进行了分析,对降雨入渗对岩质边坡的作用进行了探讨,利用MIDAS/GTS研究边坡在不同降雨强度下孔隙水压力变化规律,以及降雨和不同支挡形式对边坡稳定系数的影响。研究结果表明:随着降雨历时的增加,孔隙水压力迅速增大,当孔隙水压力增长到一定大小后,孔压不再增加,此后孔压变化很小,坡面达到饱和状态;降雨对边坡稳定影响较大,含软弱夹层的岩质边坡稳定性主要取决于软弱夹层的强度;支挡结构限制了滑体位移,具有良好的加固效果,支挡形式越强,边坡越稳定;岩层倾角越小,边坡越稳定。研究结果可为顺层岩质边坡的科研、设计和施工提供参考。     

基于非饱和非稳定渗流场的滑坡稳定性分析

以鹰厦铁路K290滑坡为原型,基于降雨入渗情况下滑坡体呈饱和-非饱和渗流状态下,通过计算得到坡体孔隙水压力和体积含水量随降雨及地下水位变化的基本规律,进一步导入SIGMA/W程序并依据坡体孔隙水压力和体积含水量及地下水位变化特征分析了滑坡应力场,探讨了降雨强度、降雨持时和水位变化对滑坡体稳定性的影响.     

沥青路面水损害的形成机理及治理措施

近几年．我国高速公路的发展可以说突飞猛进，沥青路面被广泛应用于高速公路，然而沥青路面却容易出现水损害现象。所谓沥青路面水损害，是指沥青路面在有孔隙水的工作条件下．由于交通动荷载和温湿胀缩的反复作用．进入路面孔隙的水不断产生动水压力或真空负压抽吸的循环作用.     

降雨条件下黄土路基湿度场变化规律研究

以某黄土路基工程为依托,采用有限元软件对降雨入渗条件下非饱和黄土路基湿度场变化规律进行研究。计算结果表明:随降雨历时增加,湿润锋线向土体内部推进,降雨影响范围内土体含水率增大,孔隙水压力升高。近地表土体率先达到饱和,形成暂态饱和区,基质吸力消失。降雨影响深度与降雨历时基本呈线性关系,持续5 d后雨水浸入深度为4.44 m。受降雨入渗影响,路基边坡失稳破坏模式由潜在的深层滑移转变为浅层滑移。     

饱和填土Rankine被动土压力计算

从理论上分析了饱和填土分别处于无渗流和稳定渗流状态时Rankine被动土压力的计算问题。对填土面无超载的情况,当填土中存在稳定渗流时,挡墙仅受被动土压力作用,其大小取填土饱和重度计算;当饱和填土中无渗流时,挡墙同时受被动土压力和水压力作用,土压力取填土浮重度计算。对填土面作用均布荷载情况,当墙背为排水边界时,除荷载作用瞬间外,挡墙仅受被动土压力作用;当填土底面为排水边界时,只有当荷载在墙背引起的超静孔隙水应力完全消散后,挡墙才仅受被动土压力作用。在超静孔隙水应力完全消散前,挡墙同时受被动土压力和水压力作用,其大小和分布随固结度的不同而异;当填土中无渗流时,挡墙同时受被动土压力和水压力作用。     

沥青路面水损害分析

针对沥青路面水损害问题,运用轴对称有限元方法分析了不同等级轴载作用下沥青路面层间孔隙水压力的变化规律.研究结果表明,孔隙水压力将造成路面层间的严重冲蚀,导致沥青与集料过早剥离而诱发水损害,而超载将加速这一进程.     

水泥混凝土路面半刚性基层的孔隙水压力特性

基于多孔介质弹性理论,运用ABAQUS有限元分析软件对水泥混凝土路面半刚性基层的孔隙水压力进行了数值模拟,计算了不同外部荷载和路面结构条件下的基层孔隙水压力分布规律。分析结果表明:在饱水状态下,基层孔隙水压力随面层厚度、面层模量、基层厚度与基层渗透系数的增大而减小,随基层模量的增大而增大,但面层和基层模量对孔隙水压力的影响不显著;孔隙水压力随交通荷载的增大而呈线性增大,在荷载相同时,荷载分布越密集,对基层孔隙水压力分布的影响越显著,加载模式只影响孔隙水压力的消散过程;孔隙水压力随行车速度的增大而增大,消散过程加快。     

车辆静荷载下沥青混凝土路面粘弹性分析

文中基于粘弹性力学理论,采用平面应变有限单元法,分析了温度和车辆加载时间对标准轴载作用下沥青混凝土路表弯沉和加载中心点竖向蠕变应变的影响。得出了随着沥青混凝土材料温度的降低,相同加载时间对应的路表弯沉逐渐减小;随着温度的降低,沥青混凝土路面松驰性能变弱。     

倒装路面结构面层在移动荷载作用下的层底拉应力分析

利用ANSYS建立倒装路面结构在移动荷载作用下的有限元模型,研究超载对于倒装路面结构沥青面层疲劳寿命的影响。结果表明,在车辆荷载作用下,倒装结构沥青面层层底拉应力比半刚性路面大,在移动行车荷载作用下可达到0.17MPa;沥青面层层底拉应力随行车速度增加有小幅增加,增加幅度在15%以内;随荷载水平增加,倒装路面结构沥青面层层底拉应力呈线性增加,在超载100%时,沥青层层底拉应力为标准轴载情况下的1.7倍。     

动载作用下沥青路面车辙三维有限元分析

针对沥青路面纵坡路段的车辙问题,采用矩形波动荷载加载,利用三维有限元数值法对重载,慢速及高温条件下路面各结构层竖向位移和竖向应力分布规律进行分析。结果表明：荷载越大、车速越慢、温度越高,沥青路面结构的竖向位移及竖向应力越大．沥青路面纵坡路段车辙越容易形成。     

突然降温对沥青路面温度梯度分布影响计算

利用传热学基本理论,建立沥青路面温度场数值预估模型,对北方地区突然降温情况下路面内部温度分布情况进行有限元计算,并对路表温度变化对沥青路面各层温度的影响进行研究。     

沥青路面连续变温温度场模拟分析

为给沥青路面车辙模拟计算提供准确的路面温度场,根据多年统计平均气象条件,借助大型有限元软件ABAQUS,自编用户子程序,建立连续变温条件下的沥青路面温度场有限元模型。根据实测路面温度场验证了温度场模型的可靠性,分析了连续变温条件下路面温度场随路面深度及时间的变化规律。结果表明:沥青路面结构上部温度随路面深度有明显变化,而随着深度的增加,变化逐渐减弱,路面结构对环境温度变化具有消减作用;沥青路面,尤其是面层,在环境条件作用下,其温度随时间呈现周期性变化,并随深度呈现滞后性响应。     

荷载接触面形状对沥青路面力学响应的影响

沥青路面力学分析时,车辆荷载基本是被处理成通过轮胎与路面的接触面传递的,而且接触面假设为较为规则的几何形状以方便计算分析。通过对圆形、正方形、长方形、椭圆形及矩形+两半圆形接触面的荷载处理方式进行三维有限元计算,结果显示:矩形+两半圆形的接触面对竖向位移、面层剪应力及上面层层底拉应力响应是最敏感的;对下面层层底拉应力的响应最敏感的是长方形接触面;圆形接触面对路面的变形和应力力学响应是最不敏感的,其次是正方形接触面。