非饱和土入渗的数值模拟

针对受降雨影响显著的非饱和残积土土质边坡,运用饱和-非饱和土壤水分运动的理论和二维非稳态渗流有限元模型,模拟雨水入渗引起的暂态渗流场,建立非饱和土边坡雨水入渗过程的计算模型.对降雨条件下,饱和-非饱和暂态渗流场二维问题进行数值求解.分析降雨强度、降雨持时和土壤渗透系数等重要参数对非饱和土边坡渗流场分布、发展的影响,并做出实例分析.     

基于土-水特征曲线试验的非饱和土强度预测

港口地基土多为非饱和土,不同基质吸力下的土体强度特性各异,难以准确预测。以福建某港口地基工程非饱和粉质黏土为研究对象,开展土-水特征曲线(SWCC)试验、饱和及非饱和三轴压缩试验。依据土水特征曲线中AB段近线性特征,假设体积含水量与基质吸力对数值lg(u_a-u_w)线性相关,以A、B点数据作为已知条件,建立lg(u_a-u_w)与相对饱和度S_e的联系,基于Vanapalli强度预测模型,构建新的非饱和土强度预测模型,并给出参数求解方法。引用相关文献中非饱和有机质粉土和膨胀土试验数据,利用新建预测模型对3种非饱和土的强度进行预测,并与传统预测方法进行对比。结果表明,新建预测模型的强度辨识效果较好,对非饱和粉质黏土、有机质黏土和膨胀土的强度预测具有一定的可行性和适用性。     

降雨与库水位叠加作用下的库岸滑坡稳定性研究

本文在考虑降雨叠加作用的基础上,运用非饱和土渗流及抗剪强度理论对一实例滑坡的渗流场特征以及稳定性进行了研究,提出了确定最不利组合边界的方法,得出了一些有益的结论。     

库水位变动下边坡稳定数值模拟分析

基于饱和-非饱和土渗流理论,研究了库水位变化下堆积体边坡非稳态非饱和渗流场的变化,详细探讨了超孔压对边坡稳定的影响,并通过算例对比分析了不同库水位变动速率和岩土体渗透系数条件下对边坡稳定的影响。结果表明,超孔压对边坡稳定性影响显著,是否考虑超孔压的影响应该综合比较库水位降速和透水性的大小;当岩土体透水性很强时,库水位下降速率快慢对堆积体边坡的稳定性影响甚微,反之,当岩土体渗透性很弱时,应充分考虑超孔压的影响,为库岸堆积体边坡稳定性的评价做出正确的判断。     

镇江地区非饱和膨胀土边坡在降雨入渗下的稳定性分析

针对非饱和膨胀土边坡在降雨入渗下的稳定问题,结合镇江地区非饱和土的室内试验,对边坡的动态过程进行分析.分析了不同雨强、地下水位情况下降雨入渗的情况,对降雨入渗下的非饱和土边坡进行渗流场的数值模拟,得到非饱和土边坡降雨入渗下的若干规律,以及随降雨发展边坡稳定性的变化情况,为镇江地区的非饱和膨胀土边坡的稳定分析提供依据.     

南友高速公路膨胀土的本构模型和破坏模式

以南友高速公路等工程中的典型膨胀土为研究对象,针对路基破坏的显著特点和非饱和土本质特性,设计并开展了系列室内试验,同时进行理论分析,提出工程实用型非饱和膨胀土本构模型。     

基质吸力对小浪底水库1#滑坡非饱和土强度影响试验研究

利用改进的非饱和土三轴仪进行了小浪底水库1#滑坡非饱和土三轴试验,着重对围压对基质吸力的影响、非饱和土强度及基质吸力对它的影响进行研究,结果表明:基质吸力对非饱和土抗剪强度有增强作用,主要体现为对总内聚力的增强,对内摩擦角影响极小,且其强度参数Φb不是常量。应用最小二乘法对基质吸力与总内聚力实测曲线进行拟合并结合非饱和土强度理论建立了实用抗剪强度公式,用具体函数来明确基质吸力对强度的影响。     

基于分形理论的硬化水泥石水渗透性理论预测的研究

本文基于分形理论初步建立了水泥石的分形模型,引入两个重要的分形维数来量化物体的复杂性及不规则性,并假定其单元体内部各毛细管渗流服从哈根-泊萧叶公式得到总体积渗流速度,再结合达西渗透定律可求得以分形维数和结构参数来定量表示的解析解。在初步说明模型建立的合理性之后,通过与文献中所报道的试验结果比较,本文有效性得以证实,最后在此基础上分别就分形维数和结构参数对硬化水泥石水渗透系数的影响进行分析并得出相关结论。     

坝基影响均质土坝渗流路径的研究

本研究的目的为均质土坝坝基长短深浅对坝体最高渗流线及渗流量的影响。本研究利用能量渗流体积公式,配合变系数同焦距拋物线法求得的坝体最高渗流线,比有限元素法[1]更接近模型坝实测的最高渗流线。该方法避开了难以精确求得的垂直渗透系数及水平渗透系数,最高渗流线位置误差最小,是相当实用的方法。     

降雨要素对土质边坡稳定性的影响分析

基于饱和-非饱和渗流理论与非饱和土的抗剪强度理论,研究了降雨强度、降雨历时等降雨要素对土质边坡安全系数的影响规律,并且重点对短时强降雨、长时弱降雨2种降雨形式进行了对比分析.结果表明：在饱和渗透系数一定的情况下,安全系数随着降雨强度、降雨历时的增加而不断减小,但在降雨结束后,安全系数又随时间的增长开始增大;短时强降雨下边坡上部土体更容易达到饱和,而长时弱降雨对边坡土体的影响更大,两者的稳定性都大大降低,但长时弱降雨下的滑坡危害程度更大.     

电厂贮灰坝的渗流数值分析

建立了饱和—非饱和渗流模型,采用空间有限元离散、隐式时间差分方法求解描述饱和—非饱和渗流场非线性抛物型方程,提出了计算电厂贮灰坝渗流的数值计算方法。将辽源发电厂贮灰坝进行二维渗流数值计算,计算结果与水电模拟实验结果进行比较,表明结果是可靠的。     

膨胀土抗剪强度实验研究

运用非饱和土的强度理论分析了膨胀土的强度及其影响因素,对不同含水量的膨胀土进行直接快剪试验.试验表明粘聚力与内摩擦角的对数与含水率之间具有良好的线性关系;且在土的饱和度相对较低时,其抗剪强度随含水量的增加衰减快,当饱和度达到一定值后,抗剪强度衰减缓慢.     

非饱和土瞬态渗流边坡稳定数值分析

本文研究了非饱和土体瞬态(主要指降雨)渗流对均质非饱和土边坡稳定影响的相关理论和计算方法,结合算例计算了不同工况下降雨前稳态、降雨过程中及降雨结束后边坡稳定性变化,分析了不同情况下边坡土体饱和度变动变化对边坡稳定性的影响。     

基于非饱和土有限元强度折减法的降雨入渗条件下高边坡施工稳定性分析

根据质量守恒定律推导了非饱和土渗流分析控制方程,采用全隐式向后差分格式求解此类有限元问题;将非饱和土有限元强度折减法应用于某高边坡工程的施工稳定性分析,得到了该边坡在各施工阶段下受到降雨入渗作用影响后的稳定安全系数及其失稳滑动面,并通过与不考虑降雨作用时的情况进行对比得出有益的结论;最后,针对该边坡的施工稳定性分析结果提出了加固建议。     

动水压力作用下堤防边坡流固耦合渗流特性研究

将堤防边坡土体简化为由固体土骨架和水组成的饱和介质,考虑动水压力引起的土骨架体积应变,引入堤防边坡土体孔隙率和渗透率的动态变化表达式,运用饱和土力学和流体力学理论构建了动水压力作用下堤防边坡的流固耦合渗流方程。选取某堤防边坡工程实例,借助COMSOL软件进行了数值模拟。研究结果表明:动水压力会引起固体土骨架的压缩变形,土的孔隙率提高,流水的渗流路径较远,在堤防边坡设计和研究时应充分考虑孔隙水渗流压力引起的体积变形;堤防边坡的沉降主要发生在临水边坡一侧,渗流作用引起的边坡沉降较小。     

渗流和不良地质条件对江河岸坡稳定性的影响

针对渗流和不良地质条件对江河岸坡稳定性的影响,分析土的渗透系数随围压变化、土的饱和密度随围压变化、土的抗剪强度随含水率及浸泡时间变化的规律,构建渗流破坏的非稳定数值模型,探究岸坡裂缝、河水对岸坡的软化作用、降雨入渗对岸坡的安全系数的影响。结果表明:单个因素影响下,降雨入渗对岸坡的稳定性影响最大,安全系数可降低9.9%,其次是河水浸泡表层土的软化作用的影响(2.8%)和表层土裂缝的影响(1.9%);在3个因素的综合影响下,岸坡的安全系数降低10.4%~20.8%;土水耦合计算结果显示在3个因素的综合影响下,岸坡的安全系数降低11.3%~21.5%。     

非饱和黏性地基土的土-水特征曲线试验及模拟

内地港口地基土在地下径流和降雨入渗作用下,多为非饱和土,其土-水特性影响港口地基稳定性。以安徽淮北港非饱和黏性地基土为研究对象,开展不同初始含水率、初始干密度、竖向应力以及干湿循环次数下的土-水特征曲线(SWCC)试验。研究发现:初始干密度和竖向应力对非饱和黏性地基土SWCC的影响相似,对进气值、初气值、脱湿速率、吸湿速率和残余饱和度影响较大;初始含水率对土体脱湿、吸湿速率影响较小,随着初始含水率的提升,进气值、吸气值、残余饱和度递增;随着干湿循环作用的增强,进气值和出气值的衰减逐渐削弱。结合地基土土-水特性,修正几种常用的SWCC模型,模拟不同工况下的SWCC,通过评分的方式得到适用于淮北港非饱和黏性地基土的推荐模型。研究成果可为不同工况下非饱和黏性地基土的土-水特性及港口地基稳定性研究提供参考。     

淤泥土细观渗透固结实验研究

吹填淤泥粘粒含量高,细观结构的高孔隙比却表现为宏观的小渗透系数两个矛盾的组合.为了研究吹填土固结问题,对其细观结构及细观渗流本质进行试验研究.以深圳大铲湾吹填淤泥为样本进行了微观试验研究,研究指出:吹填淤泥土为明显絮状结构,孔隙率大,孔洞较多,颗粒边界强结合水水膜明显;地基处理后的淤泥大孔径孔隙明显减少,小孔隙也被堵塞,结构变得更致密;而渗透试验的结果表明其渗透系数在10-7～10-8量级,渗透系数极低,因此不能认为众多贯通孔隙即为渗流通道;通过电场作用下淤泥土的渗透系数试验发现渗透系数随着电压的变化而变化,进而验证淤泥渗透系数受结合水含量和有效孔径控制.     

饱和土与非饱和土固结理论及有效应力原理浅谈

本文主要论述了建立非饱和土固结理论现在所存在的几个方面的困难,及饱和土和非饱和土的渗透固结理论,最后总结了饱和土和非饱和土的联系与差别。     

电渗法加固软土地基基本参数室内试验研究*

电渗法是一种处理软土地基的有效方法,其基本参数的确定在工程应用中至关重要。利用自制的电渗试验装置,对某一高含水量淤泥土进行了稳压电渗试验和稳流电渗试验,测量了电渗过程中电流、电压、出水速率的变化,总结了电渗透系数、电迁移系数、电导率和单位能耗出水速率等基本参数的变化规律。试验结果表明:随着电渗的进行,电渗透系数逐渐减小,而电迁移系数相对稳定。土体的电导率和单位能耗出水量也逐渐降低。因此,用电迁移系数来评价电渗效果可能更为合理。