降雨作用下土质边坡水分迁移特征研究

针对降雨诱发边坡失稳的特点,从水分迁移的角度出发,结合非饱和土力学,采用有限元法分析了不同降雨强度作用下边坡内部水分迁移的特征;通过数值模拟得到:降雨作用下,边坡内部孔隙水压力呈层状分布,坡脚处孔隙水压力最大,坡顶次之,坡中最小;边坡中的水分主要沿垂直和倾斜方向迁移,迁移速度由表层向深部逐渐减小,迁移方向也随深度和时间而改变;体积含水率呈非线性分布,且非饱和区非线性化程度较饱和区的高;土体渗透系数随降雨强度的增大而增大,当土体饱和时其渗透系数为饱和渗透系数。     

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。     

降雨入渗下裂土边坡水分运移时空特征与失稳机理

为探究降雨入渗下裂土边坡水分运移时空特征与失稳机理, 自主研制了足尺模型试验系统和光纤布拉格光栅(FBG)深部柔性位移系统, 对边坡渐进破坏进行了全过程、多物理量联合监测, 揭示了降雨入渗作用下裂土边坡的渐进变形和破坏演化模式; 基于裂土边坡的渐进破坏模式, 提出了土体饱和比概念, 将裂隙深度范围滑体分为饱和层和非饱和层; 以土体饱和度变化描述了含随机分布裂隙的边坡水分运移规律, 并结合刚体极限平衡法探讨了由裂隙控制的边坡失稳机制。研究结果表明: 对于未形成裂隙的边坡, 连续降小雨时浅层变形受表层基质吸力控制; 裂隙形成后, 雨水沿裂隙快速入渗形成暂态饱和区, 导致基质吸力降幅达82.50%~87.14%, 而由其贡献的抗剪强度迅速损失, 从而形成初期溜滑、片蚀等浅层变形, 降雨停止后坡体仍处于蠕变过程, 坡脚与坡顶位移增幅分别为23.40%和19.39%;蒸发后裂隙规模发展增大了雨水对渗流场的影响范围和边坡破坏规模; 土体经历胀缩、蠕变而变得松散, 裂缝区深部土体体积含水率较初始状态的增幅为205.7%;同一降雨条件下, 初始裂隙深度愈深, 稳定系数愈低, 破坏愈快; 对具有同一裂隙深度的边坡, 其稳定系数随土体饱和比的增加逐渐降低, 土体饱和比增长愈快, 表征边坡内部出现大面积连通型饱和区, 这是裂土边坡出现整体失稳的主要原因。      

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。     

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.     

考虑裂隙和膨胀力的膨胀土边坡稳定性分析

为探究裂隙和膨胀力综合影响下的膨胀土边坡稳定性,通过引入膨胀力对传统圆弧形滑动面稳定系数的计算公式进行改进,运用有限元方法探究膨胀土边坡在不同降雨工况下渗流场的时空分布规律和稳定系数变化规律。经探究,改进后的稳定系数计算公式可较好地反映膨胀特性的影响及稳定系数的变化规律,能较好地适用于膨胀土边坡稳定性分析;降雨强度、降雨历时和裂隙深度共同决定膨胀土边坡经雨水入渗的影响深度,且该深度同膨胀土边坡在气候营力作用下形成的风化带深度相近。停雨期内,裂隙的存在会加剧孔隙水压力的消散;膨胀力严重影响稳定系数,考虑膨胀力后稳定系数减小约30%;稳定系数会随降雨强度、降雨历时和膨胀力的增大持续减小。     

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。     

路基边坡降雨入渗的影响因素分析

路基边坡降雨入渗过程属于典型的非饱和土流固耦合问题,性质复杂,影响因素较多。采用ABAQUS有限元分析软件对降雨条件下的边坡渗流问题进行分析,探讨降雨强度、降雨历时、降雨类型、路基边坡坡率及路基土渗透系数对路基内含水量和沉降变形的影响。研究表明:降雨强度越大,降雨历时越长,路基沉降位移越大;短时暴雨造成路基实时沉降位移增加明显,但长时小雨造成的降雨后路基沉降较大;路基边坡坡率越缓,路基土渗透系数越大,路基沉降位移越大。     

降雨强度对不同渗透性土质高边坡稳定性数值分析

为探讨降雨强度对不同渗透性土质高边坡稳定性影响,基于Geo-Studio有限元软件,对不同降雨强度和渗透性情形下土质高边坡进行稳定性研究,研究表明:渗透系数越低,边坡就越稳定;边坡的稳定性会随着降雨强度增大而受到不同程度的影响;当降雨强度比边坡的入渗率大时,大部分雨水会形成地表径流而流走,较少部分雨水会渗入边坡内部,导致稳定性受到不同程度的影响;渗透系数可作为求取边坡失稳情况下临界雨强的推估条件。     

基于应力分区的二元渗流边坡稳定性分析

针对目前水力学分析模型没有同时考虑低应力水平和水力作用的叠加效应对二元边坡稳定性的影响,而导致边坡工程设计时的安全系数取得不足,在降雨且不同后缘张拉裂隙充水高度和沿基覆界面入渗深度时,采用应力分区强度计算方法,推导了二元边坡水力学分析的表达式,并进行了实例计算。计算结果表明:裂隙面静水压力和基覆面扬压力对边坡稳定性的影响较大。在低应力水平和水力作用的叠加效应影响下,边坡稳定系数可降低31.8%。若不考虑应力分区强度参数的影响,二元渗流边坡的稳定性将被高估。     

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.     

降雨入渗时沥青路面流固耦合作用的力学响应

应用ABAQUS软件建立降雨入渗条件下的沥青路面渗流有限元模型,得到相应的渗流规律和渗流场的分布状态;在建立合理的降雨渗流场边界的基础上,运用多孔介质流固耦合理论分析了沥青路面在渗水和行车荷载作用下的力学响应。研究表明:降雨入渗过程将会导致沥青路面内部饱和度和孔隙水压力出现显著的变化;在动态荷载的作用下,降雨入渗后的沥青路面内部各项应力指标呈现波动特性,孔隙水压力与流速出现了较大的正、负逆转。     

降雨对黄土路堤边坡浅层稳定性影响的研究

黄土地区的边坡失稳与雨水入渗有密切关系．利用边界条件的转换来模拟雨水入渗，用差分法分析了降雨强度、降雨持时和土体的渗透系数与边坡稳定性的关系．通过对这些参数的数值分析研究，得出的结论可为边坡的失稳预防提供理论依据．     

降雨入渗过程中公路边坡含水状态变化研究

为探究降雨条件下，边坡流固耦合作用对边坡的影响，特以重庆市璧山区S208黛山大道入口段公路边坡为研究对象，结合迈达斯GTX数值模拟分析软件，模拟不同降雨历时条件下，边坡孔隙水压、饱水区域及特征点沉降的变化规律，并提出工程建议，数值模拟结果表明：随着降雨入渗的不断进行，当降雨进行至第8 d时，土层含水率表层不断趋于饱和，地下水位上升，孔隙负压不断减小，饱和区域占比从10.5%上升至28.3%,特征点沉降呈现出不断增大的趋势，工程中可采取生态护坡措施和设置截排水沟的方式，减少雨水入渗，保证边坡排水通畅，降低边坡失稳风险。     

降雨作用下基覆型边坡失稳特征及承载力试验研究

为了研究降雨诱导基覆型边坡失稳特性，采用室内模型试验方法对基覆型边坡在暴雨作用下的失稳过程及机制进行了系统研究. 通过探讨降雨前后边坡内土体含水率和孔隙水压力在时间、空间上的变化特性，揭示降雨诱导的边坡失稳机制. 同时通过坡顶加载方法研究了雨后边坡承载力变化规律. 研究结果表明:随着降雨的发展，在坡脚处首先出现土体液化流动现象，随后出现土体局部脱落；随着降雨的持续进行，土体脱落破坏的范围逐渐增大，进而导致上方土体临空面加大，土体破坏后随即被雨水饱和软化而向下滑动，后方土体进一步被侵蚀，最终造成了一定深度和宽度的边坡破坏现象；边坡内土体含水率升高与孔隙水压力的增大是导致边坡失稳破坏的主要因素；降雨停止后，边坡可以承受的极限荷载先增大后减小，最后趋于稳定，而基覆型边坡在顶部静荷载作用下破坏模式呈现出整体和局部滑移模式.      

考虑降雨因素下边坡性质对边坡稳定的影响

为了研究不同边坡性质对边坡稳定性的影响,基于Geo-Studio有限元软件,建立二维平面模型,针对不同岩体材料、坡高、坡角、地下水位面高条件下的边坡进行稳定性研究,研究表明:当边坡角度和高度越大,边坡越易发生失稳破坏;岩土材料决定边坡在降雨初始状态的安全系数值,岩体材料渗透系数越大,边坡稳定性越差;边坡的渗透系数远低于降雨强度时,地下水位面高不会对边坡稳定性造成明显影响。     

持续降水入渗的公路高边坡稳定性分析

我国是自然灾害频发国家,其中水灾的地域分布广、时间跨度大,边坡岩土体物理性质发生改变,原有的稳定性遭到破坏,导致公路边坡滑坡、崩塌事故多有发生,危及公路交通通行能力和人员安全。采用强度折减流固耦合分析方法,开展了公路高边坡工程降水入渗时程分析,揭示持续降水入渗条件的公路高边坡失稳特征,即边坡岩土材料的较高孔隙水压力区从边坡坡面表层向内部逐渐发展,与滑裂面或局部塑性区的发展方向相反,边坡稳定的安全系数降低,公路高边坡将发生坡面冲刷、坡体滑坡破坏。     

饱和软土固结的Mandel-Cryer效应及影响因素研究

采用Biot固结理论分析饱和软土的渗流固结问题时,在固结“初期”,会出现隙水压力升高,且大于初始孔压的现象,即Mandel-Cryer效应。基于Biot固结理论,采用有限元计算方法,分析了深度、模量、泊松比和渗透系数对Mandel-Cryer的影响。研究结果显示：随着深度的增加,归一化孔压值增大3~17 m,归一化值为1.01~1.07,曼德尔效应开始时间与深度呈指数关系;模量越大,曼德尔效应的时间越提前,模量对归一化孔压值影响较小,最大归一化孔压值为1.06~1.07;泊松比对曼德尔效应的影响最大,泊松比越小,曼德尔效应越明显,孔压归一化值越大,时间越推迟;渗透系数对Mandel-Cryer效应的影响主要体现在对发生的时间方面,渗透系数越小,Mandel-Cryer越推迟。     

雨水浸润后黄土边坡稳定性分析

为研究黄土边坡在雨水浸润下的稳定性,采用强度折减系数法对黏聚力、摩擦角进行折减,并对变形模量、泊松比做相应调整,设置了6种雨水浸润后的边坡物理模型进行数值分析.研究结果表明:雨水浸润深度在0～1.2 m时,滑动破坏面呈圆滑动,贯通到坡顶;当雨水浸润深度超过1.2 m,边坡安全系数下降较快,并沿着浸润面处呈塑性贯通发展趋势,随着浸润深度增加,滑动面从圆弧滑动逐渐过渡到沿浸润面滑动,从而引发浅层滑动破坏.     

雨水浸润后黄土边坡稳定性分析

为研究黄土边坡在雨水浸润下的稳定性,采用强度折减系数法对黏聚力、摩擦角进行折减,并对变形模量、泊松比做相应调整,设置了6种雨水浸润后的边坡物理模型进行数值分析.研究结果表明:雨水浸润深度在0～1.2 m时,滑动破坏面呈圆滑动,贯通到坡顶;当雨水浸润深度超过1.2 m,边坡安全系数下降较快,并沿着浸润面处呈塑性贯通发展趋势,随着浸润深度增加,滑动面从圆弧滑动逐渐过渡到沿浸润面滑动,从而引发浅层滑动破坏.