非饱和土路基降雨渗流分析

基于路基内部水运动原理,分析了降雨对路基的浸润作用,探讨了IEM和FDEM降雨模型雨水入渗路基机理,推导出降雨作用下雨水入渗路基深度公式;研究了降雨作用下非饱和土路基的饱和-非饱和流,基于一般渗流方程的基础上,初步推出了降雨作用下非饱和土路基的饱和-非饱和渗流公式。结果表明,降雨主要通过雨水对路面裂缝、路堑边坡渗流作用及毛细作用来浸润路基;路基渗流深度受降雨强度、降雨时间、土的吸水率等因素影响;最后,根据提出的公式进行数值模拟,模拟结果与试验对比吻合较好。     

非饱和路基土电渗排水数值模拟及水分迁移研究

电渗排水是降低运营期过湿路基含水率的有效手段,经典饱和土电渗理论在分析路基含水率变化时误差较大,为此,文中提出非饱和土电渗水分迁移方程、构建非饱和土电渗数值仿真模型,对其水分迁移规律进行研究。结果表明,数值模型结果与实测结果误差在2%以内,仿真效果良好;非饱和土电渗排水是先产生湿度梯度,后水分逐渐迁移至平衡的情况,整体排水速率先上升后下降,峰值大小与加载电势正相关,达峰时间与加载电势负相关。     

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。     

二维渗流场的MATLAB仿真

分析了二维渗流场与二维温度场之间的相似性.基于许多实际工程中的渗流问题都可视为平面应变情况,提出利用Mat lab软件的热分析功能进行非饱和土渗流的计算方法,阐述了Mat lab 软件中的PDE(偏微分方程)工具箱在求解计算流体力学问题中的应用过程,算例结果表明,应用Mat lab软件进行非饱和土渗流场的数值模拟是可行的.     

裂隙对非饱和土边坡稳定性影响分析

降雨是诱发滑坡发生或复活的主要原因。但通常在进行非饱和土边坡的稳定性分析时,只考虑不同降雨边界条件下的边坡稳定性分析。在前人分析的基础上,分别考虑了降雨条件下,有无裂隙和裂隙的深度等对边坡的渗流场及稳定性的影响,并对计算结果进行对比。结果表明:当降雨强度较小且在地表无积水时,对结果的影响很小;当降雨强度较大时,在地表形成的积水流入裂缝时,安全系数随着裂缝深度的增加逐渐减小。     

深基坑渗流对周边环境影响数值模拟研究

采用有限元法分析了基坑渗流对周边环境的影响。结果表明,基坑渗流对桩后地面沉降影响较大,桩后沉降明显增加,沉降范围也明显增大。对基坑渗流现象是不容忽视的。     

降雨入渗条件下非饱和土渗流特征试验

设计了一种可测量降雨入渗与底部排水条件下土体体积含水率与基质吸力变化规律的试验装置,开展不同降雨强度条件下砂土和粉质黏土的降雨入渗与排水过程室内模型试验,得到了不同土质在不同降雨强度下各高程处体积含水率与基质吸力的变化规律。结果表明：可将降雨入渗条件下不同土质的体积含水率变化划分为3个阶段,首先表面土体含水率上升,随着雨水的入渗,表面含水率保持不变,土体内部含水率由上至下依次上升,随后当浸润线达到装置底部后,土体的含水率开始逐渐增大,由非饱和状态过渡至饱和状态,最后当装置底部达到饱和后,土体中的水位开始逐渐上升,各个测点在降雨作用下由下至上依次达到饱和状态;不同土质土体的表面体积含水率均与降雨强度呈线性关系,在相同降雨强度下粉质黏土表面体积含水率大于砂土,不同土质浸润线的下降速度与降雨强度均呈对数函数关系,在相同降雨强度下砂土浸润线下降速度大于粉质黏土;土体基质吸力随着雨水的入渗由上至下逐渐减小,在水位上升过程中基质吸力变化幅度小于降雨入渗过程;在排水过程中,砂土与粉质黏土各高程处的含水率随排水时间的变化规律分别呈幂函数关系和指数函数关系,位置较高测点的含水率下降明显快于位置较低的测点。     

考虑前期降雨的非饱和土边坡稳定性分析

为研究降雨期和停雨期的非饱和土边坡稳定性变化,使用饱和-非饱和渗流理论,分析了考虑前期降雨的边坡的渗透系数及孔隙水压力变化,得到各阶段边坡安全系数。结果表明:在降雨过程中孔隙水压力和渗透系数随深度的增加呈先减小后增大的规律;坡脚受前期降雨的影响较明显;受渗透系数较小和临界滑动面较深的影响,停雨后边坡安全系数仍持续减小。     

非饱和土体补水过程水分迁移数值分析

为了模拟地下水在路基中的上升过程,在室内对小型试件进行底部补水试验,动态观测土样含水量随时间及试件高度的变化过程,分析不同时刻湿润锋面上升速率与试件高度的关系,并通过建立一维非饱和土体水分迁移数值方程模拟该试验中土样含水量的变化状态。结果表明,水分迁移方程数值模拟的结果与实测值吻合较好;土体水分运动参数是影响数值模拟结果的重要因素之一。     

路基非饱和土水分运移及其对边坡稳定性的影响

讨论了边坡土体在入渗、蒸发条件下的边界条件表达形式，使用了基于有限单元的土坡稳定分析方法以考虑土坡吸力及含水率变化的影响，并推导了安全系数计算式。选取填方路基作为典型算例，研究了入渗、蒸发交替等作用条件下非饱和土坡吸力变化规律，探讨了水分运移对土坡稳定性的影响规律。     

SEEP/W在基于非饱和土理论的公路排水设计计算中的应用

该文针对基于非饱和土理论的公路排水设计问题,介绍了基于有限元法的非饱和土水模拟软件SEEP/W,并用SEEP/W对实际道路渗流场进行了模拟.通过对比实测数据,认为SEEP/W可以很好地模拟复杂边界条件下的路基非饱和土水暂态流问题,并且认为土水特征曲线、水力传导曲线和几何边界是模拟计算的关键参数.通过路基内部渗沟和排水层对路基水分运动影响的模拟计算,发现渗沟或集水管同排水层的共同使用可以有效地减少路基水分.     

三重介质渗流耦合数值模拟

目前,对岩体水流系统数学模型的研究主要集中在裂隙渗流模型上,可归纳为四种类型的渗流模型,这些渗流模型仍采用连续介质理论的成果,对于真实岩体非连续介质渗流模拟有较大的误差,同时,由于岩体工程及模型结构和参数的非确定性,这些渗流模型预测的可靠性受到质疑.提出岩体非连续介质渗流概念模型,即"孔隙-裂隙-岩块"三重介质渗流耦合模型,以期提高渗流模拟的拟真性.     

高填方涵洞分层回填的数值模拟和土压力分析

应用大型通用有限元分析软件ANSYS的生死单元功能对涵洞土体的分层回填施工过程进行数值模拟,分析了卵形拱涵和箱形涵的垂直土压力分布规律,比较了分层回填数值模拟和整体计算2种方法得到的垂直土压力集中系数的差别.实测卵形拱涵的应力结果表明分层回填数值模拟的计算结果更符合工程实际.     

半填半挖红粘土路基非饱和渗流与变形数值模拟

针对半填半挖路基,建立非饱和土流固耦合有限元模型,进行雨水入渗条件下红粘土路基边坡渗流与沉降变形耦合的数值模拟,计算出降雨条件下路基含水率及孔隙水压力发展变化情况,并分析填挖方不同渗透性对路基差异沉降的影响,对比边坡防护前后降雨入渗对差异沉降变形的影响。分析得出:半填半挖路基降雨入渗时,填方土体入渗快于挖方土体,随着时间的增加,饱和区逐步扩大,红粘土路基发生湿软变形,填挖交界处产生差异沉降,通过采取路基顶面及坡面的防水处理,能显著降低雨水入渗对路基内部渗流场和应变场的影响及由此造成的湿化差异沉降变形,路基边坡竖向以及侧向变形均有大幅度减小。     

轿车外流场的二维数值模拟

本文采用计算流体动力不方法数值求解Ｎ－Ｓ方程，模拟了轿车外流场，计算结果与风洞试验结果基本一致。     

季节降雨对非饱和路基水分迁移规律影响的研究

运用有限元软件对佛开高速路面结构进行非饱和渗流数值模拟,研究季节性降雨对路基水分迁移规律的影响。结果表明:季节降雨对路堤含水量的影响集中在边坡和中央绿化带附近区域,对两者之间的区域影响较小,影响区范围在路堤中上部距离路堤边坡和中央绿化带约3～4 m以内区域。该范围内切线模量值变化最大幅值出现于路堤顶部中央绿化带,平均变化幅值随路堤高度下降而减小。在降雨影响范围内,路堤压实度为96 %和94 %区域的切线模量随降雨强度和降雨持续时间的增大而降低。     

连续降雨入渗作用下非饱和土路基稳定性研究

为了分析连续降雨入渗对非饱和土路基稳定性的影响,依托G30₁₁线（青海境）察尔汗-格尔木高速公路工程,基于非饱和土路基降雨入渗机理,建立公路路基降雨入渗计算模型,对比分析了非饱和土路基在降雨入渗作用下的孔压、沉降、位移与含水率随时间、空间（水平向、竖向）的分布规律,同时界定了路基降雨入渗影响范围。结果表明:在降雨入渗过程中,地表饱和区域逐渐向路基上部非饱和区域扩展,上部路基基质吸力和土体强度逐渐降低,但土体孔压和含水率逐渐增大。     

路基非饱和土水分运移及其对边坡稳定性的影响

讨论了边坡土体在入渗、蒸发条件下的边界条件表达形式,使用了基于有限单元的土坡稳定分析方法以考虑土坡吸力及含水率变化的影响,并推导了安全系数计算式.选取填方路基作为典型算例,研究了入渗、蒸发交替等作用条件下非饱和土坡吸力变化规律,探讨了水分运移对土坡稳定性的影响规律.     

非饱和土边坡稳定的可靠性分析

基于Fredlund的非饱和土强度理论，采用Bishop条分法建立非饱和土边坡的稳定方程，然后按照概率论中的中心点法对其稳定的可靠性进行推导分析，得出边坡破坏概率的表达式，并分析了吸力与净增内摩擦角对边坡稳定性安全系数的影响。     

隧道开挖时地下渗流场的模拟分析

结合新建隧道工程,用Madis／GTS软件对隧道开挖进行模拟分析,通过比较开挖前后地下渗流场和应力场的变化,分析了隧道开挖对渗流场和应力场的影响。