基于灰关联度理论降雨不同非饱和参数边坡的渗透稳定性分析

为定量研究降雨条件下边坡不同非饱和参数对边坡的渗透稳定性影响大小,根据FredlundXing非饱和计算原理,利用Geostudio软件对某边坡在不同非饱和参数下的渗透稳定性进行数值模拟,同时基于灰色关联度理论进行敏感性分析,结果表明:(1)上下监测点孔压随时间呈现在降雨时迅速增大在降雨缓慢减小的趋势,且在同一工况下,整体上下部监测点的孔压大于上部监测点的孔压;(2)边坡安全系数在降雨时迅速下降、停雨后缓慢下降,而且参数a越大,整体安全系数越大,但是当a=40 k Pa时整体安全系数有一个突然的陡降;参数m、n、k越大,整体安全系数也越大;(3)灰关联度敏感性大小排序为anmk。研究结果为定量化认识不同非饱和参数下的边坡渗透稳定性规律提供了一定的参考。     

降雨条件下不同非饱和参数的数值模拟研究

降雨条件下边坡渗透稳定性研究十分重要,但是考虑气候因素下的边坡温湿耦合研究则较少.基于广西某边坡,对考虑气候条件下的边坡渗透稳定性进行了数值模拟,得到了不同监测点孔压、温度、位移及安全系数.数值仿真结果表明:降雨条件下边坡孔压不断升高,停雨后由孔压逐渐回落,监测点越靠近坡脚,孔压上升幅度以及整体上的孔压值均大于远离坡脚的监测点.进气值a越大,m、n及k值越小,边坡内部整体的温度越高,与此同时,距离坡脚越近,温度变化幅度要大于远离坡脚的监测点;边坡位移与安全系数在降雨前期变形较大,而在降雨后期及停雨过后较小,参数a与k对边坡位移影响较大,而参数m、n影响则较小;对考虑蒸发条件下的边坡温湿耦合情况下的渗透稳定性规律进行了灰关联度敏感性分析,进气值a与渗透系数k是影响边坡稳定的关键因素,而拟合参数m及n影响较小.     

在库水位骤降及降雨条件下各向异性土坡孔压与安全系数的变化

为认识在库水位及降雨条件下各向异性土坡的渗流稳定性,给边坡治理提供一定的依据,本文研究利用Geo-slope软件针对三峡库区某边坡进行数值模拟,探讨边坡内部不同监测点孔压和边坡安全系数的变化,结果表明:降雨时上部监测点的孔压迅速抬升,下部监测点的孔压则持续下降至稳定;安全系数先减后增,降雨时陡降,不同类型降雨安全系数的平均降幅差异在3. 5%;各向异性程度的影响达9. 3%,单纯降雨对边坡稳定性的影响要小于单纯库水位的影响。     

基于Fredlund&Xing参数下不同雨型边坡渗透稳定性分析

为研究FredlundXing模型不同非饱和土参数a、m、n在不同雨型下对边坡渗流特性以及稳定性影响,利用Geo-slope软件中的Seep/W和Slope/W模块进行流固耦合计算,分析了总降雨量为0.1m下不同参数在平均型,前锋型,中锋型以及后锋型降雨下对坡顶和坡脚监测点的孔压以及边坡稳定性的变化规律,得出了安全系数的变化曲线,计算结果表明:不同参数下,坡顶处孔压先增大,后逐渐降低,坡脚处孔压先增大,后保持不变;安全系数总体上呈现持续下降的趋势;参数a与进气值相关,a值越小孔压变化越剧烈;参数m与剩余含水量有关,但不同m值之间孔压相差不大;参数n与土-水特征曲线的斜率有关,n越大,孔压变化速率越大,安全系数降幅越大;不同降雨雨型影响了坡顶和坡脚孔压达到最大值的时刻,对安全系数影响较小.研究成果为不同非饱和参数土体在不同降雨雨型下边坡稳定性分析和治理提供了参考.     

库水位骤降联合降雨边坡稳定敏感性分析

介绍了区间敏感性理论的分析步骤,利用Geo-studio软件,对三峡库区某边坡体在库水位联合降雨工况下不同边坡参数下边坡的位移及安全系数进行了有限元计算,结果表明:利用区间敏感性理论对边坡不同参数取值进行敏感性分析,能够快速的获得边坡各个物理力学参数对边坡变形及稳定性的影响大小,与已有研究成果一致,可以指导由于边坡物理力学参数的空间变异性导致的数值模拟中材料参数的取值问题;库水位骤降联合降雨条件下,弹性模量与渗透系数对上部监测点的位移影响最大,但是粘聚力、内摩擦角及泊松比对各个工况的影响差异则不大;不同影响因素的敏感性顺序为弹性模量、渗透系数、泊松比、粘聚力与内摩擦角.     

非饱和土渗流特性对库岸边坡稳定性的影响

通过对大型有限元软件ABAQUS进行二次开发,建立库水位下降条件下库岸边坡的数值模型,并结合土水特性曲线估算公式,通过改变其中3个待定参数a,m和n,分析土体不同的非饱和渗流特性对边坡内浸润线位置及边坡安全系数的影响。研究结果表明:非饱和土相对渗透系数与基质吸力关系曲线与库岸边坡的浸润面位置和安全系数有极大的相关性;a反映非饱和土的进气值和非饱和土渗透系数的变化率,其取值越大越有利于非饱和土的渗流,有利于土坡的超孔隙水压力扩散,其对安全系数的影响可达20%以上,这一影响并不低于饱和土渗透系数对库岸边坡稳定性的影响;m反映非饱和土的剩余饱和度,但其对相对渗透系数及边坡安全系数的影响都很小;n是控制土水特性曲线拐点斜率的参数,同时也影响进气值,故其对库岸边坡的浸润面和安全系数也有较大影响。     

非饱和参数交互作用的边坡稳定性分析

为研究降雨入渗条件下的边坡稳定性,提出一种基于流固耦合理论及非饱和渗流参数敏感性分析的边坡稳定性分析方法.边坡的非饱和参数交互作用影响边坡稳定,为此,建立基于有限元方法的边坡非饱和渗流的边坡稳定性分析模型.构建了边坡稳定性分析参数敏感性分析模型,分析了非饱和参数对边坡稳定特征的直接作用和耦合交互作用.结果表明:降雨入渗时的非饱和参数共同作用下,降雨强度和渗透系数对边坡稳定性孔压及饱和度特征的直接影响和间接影响较内摩擦角和黏聚力更为明显.降雨强度对特征单元位移直接影响最大,内摩擦角与其他参数的耦合作用最显著.黏聚力对边坡稳定的直接影响最大,且对塑性变形作用时与内摩擦角、降雨强度及饱和渗透系数的耦合最为紧密.非饱和参数共同变化时,交互作用不是单项参数的作用效果直接叠加.     

库水位变动联合不同类型降雨下中小型均质土石坝渗流及稳定耦合分析

为认识库水位变动联合不同类型降雨下中小型均质土石坝坝坡的渗流及稳定性规律,给中小型均质土石坝的日常风险管理提供依据,本文根据非饱和渗流原理,对该类土石坝坝坡在渗流应力耦合状态下遭遇库水位变动和不同类型降雨时的渗流和稳定性进行有限元模拟,选取库水位上升、库水位下降和库水位不同变动速率联合不同类型降雨进行耦合分析,结果表明:(1)上游监测点孔压对库水位变化较敏感,对有无降雨及不同降雨类型的变化不敏感,下游监测点对有无降雨较敏感,对库水位、降雨类型的变化敏感度较低;(2)不同类型的降雨对下游坝坡安全系数影响不同,数值模拟的安全系数大小是前锋型平均型=中锋型后锋型无降雨;(3)有无降雨及降雨类型的变化对上游坝坡安全系数的影响较小,库水位的变动对上游坡的影响较大,库水位上升、有无降雨及降雨类型的变化对下游坝坡都有影响,但降雨对下游坡安全系数的影响更大。     

库区水位下降作用下非饱和土坡稳定性分析

针对库区及河道沿岸岸堤和边坡由于水力作用侵蚀和水位变动形成折线形土坡,影响边坡稳定性的问题,基于卢宁提出的非饱和有效应力理论,运用极限平衡方法,采用对数螺旋滑动面建立的平衡方程求解安全系数,开展了土坡不同几何参数和土性参数下水位变动对边坡稳定性影响的变化规律研究.通过对比非饱和与饱和土边坡安全系数计算结果,进一步揭示参数反演中不应忽略非饱和吸力作用对边坡稳定的贡献,分析水位缓降与骤降不同工况下可以得到危险水位高度,对指导工程有一定参考价值.     

降雨作用下南水北调膨胀土渠道稳定性及影响因素

南水北调中线工程膨胀土渠道超过全长的四分之一,降雨是诱发膨胀土渠坡失稳的主要外因.对比分析了考虑非饱和渗流对边坡稳定性的影响,基于有限元方法计算降雨作用下渠道的饱和-非饱和渗流场,分析其边坡的安全系数和位移的变化规律,最后通过正交试验和灰色关联理论对渠道边坡稳定性的影响因素进行敏感性分析.研究结果表明:考虑非饱和渗流下边坡稳定性分析结果更切合工程实际;降雨过程中,边坡浅层一定深度内土体的孔隙水压力迅速增大,这一土体范围随着降雨强度增大和时长增加逐渐向深部扩展;降雨对堤顶向下0～2.5 m范围和一级马道向下0～5 m范围内土体含水率的影响较大,降雨强度的影响大于降雨时长;降雨导致土体吸水膨胀,位移出现轻微的回弹;渠坡的安全系数随着降雨持续逐渐减小,并且降雨强度越大,降幅越大;影响边坡稳定性因素的敏感性排序:黏聚力＞内摩擦角＞饱和渗透系数＞降雨强度＞降雨时长＞土体重度.研究结果可为南水北调工程加强渠道稳定性提供依据.     

考虑降雨入渗的非饱和土边坡流固耦合数值分析

针对降雨入渗作用下非饱和土边坡的变形和稳定问题,运用ABAQUS有限元软件,建立二维非饱和土边坡流固耦合数值模型,对边坡渗流场、应力场和位移场进行分析,分析降雨入渗后边坡的孔压、饱和度、位移、塑性区扩展和安全系数的变化规律.结果表明:降雨入渗引起边坡孔压、饱和度、等效应力和位移增大,降雨强度减小和无降雨下,边坡孔压、饱和度、等效应力和位移减小回弹,边坡表层响应早于坡体内部;边坡坡脚最先出现塑性区,塑性区沿坡面浅层向上扩展,形成连续的塑性区贯通面;边坡安全系数在持续强降雨下持续减小,降雨强度减小和无降雨下,边坡安全系数增大回弹.研究结果可为非饱和土边坡的变形与稳定分析提供参考.     

不同类型降雨条件下的基坑边坡渗流特性研究

针对基坑边坡在不同类型降雨条件下的渗流特性研究较少这一不足,以江苏某经济开发区某基坑边坡为例,研究了不同类型降雨条件下基坑边坡不同位置的渗流特性进行了数值模拟,得到了不同监测面的孔压与体积含水量变化规律,结果表明:上部监测面孔压变幅较大区域深度大于中部监测面同时大于下部监测面,孔压随着降雨的进行迅速增大,而后逐渐消散;含水率变化规律与孔压类似;不同降雨类型体表层孔压与体积含水率达到最大的速度大小排序分别为前锋型降雨≥平均型降雨≥中锋型降雨≥后锋型降雨,对整体体积含水率变化的影响较小。     

库水位变动对心墙坝渗流特性影响及防渗措施研究

渗透稳定是土石坝安全运行的关键问题之一,水位骤升骤降对土石坝坝体渗流场和渗透稳定有较大的影响;因此开展库水位变动对土石坝渗流特性影响的研究非常重要.目前已有很多对库水位骤降条件下土石坝的渗流特性的研究,并得出了很多具有参考价值的研究成果.但库水位骤升条件下土石坝的渗流特性同样具有研究价值,库水位骤升时,边坡土体由非饱和土变为饱和土,土体抗剪强度下降从而增加了边坡失稳的概率;本文结合某水库工程,采用二维有限元对粘土心墙坝在不同库水位条件下进行了渗流分析;并且结合工程除险加固技术对防渗措施开展了研究.得出了不同库水位条件下的坝体浸润线变化规律、渗透流量大小以及上下游坝坡渗透安全性变化规律,并结合工程除险加固技术,对不同防渗方案进行比选,确定了最优防渗方案.分析表明:库水位越低,坝体浸润线越低;相同防渗墙深度,库水位越高渗漏量越大;防渗墙深度越大渗漏量越小;不同库水位条件下,库水位越低,上游坝坡渗透稳定安全系数越小,下游安全系数则越大;库水位骤升条件下,库水位骤升速率越快,上游安全系数越大,下游安全系数越小.防渗墙深度对下游安全系数的影响要大于上游.     

土水特征曲线形状对降雨条件下土质边坡稳定性的影响研究

土水特征曲线在土质边坡的饱和-非饱和渗流和稳定分析中起着举足轻重的作用。本文运用数值模拟的方法研究了V-G模型中a、n和θr等参数对降雨条件下土质边坡地下水位、孔隙水压力、体积含水率分布的影响,在渗流场计算分析的基础上采用Morgenstern-Price法对降雨条件下边坡的稳定性进行了分析,并从机理上解释了各参数对降雨条件下边坡稳定性的影响。结果表明,a值的增大会导致非饱和土边坡在降雨过程中安全系数的降低速率增大,在降雨结束后安全系数的回升速率增大,n值对边坡安全系数变化的影响主要受初始吸力控制,θr值的增大虽然会导致在降雨过程中安全系数的降低速率增大,但是降雨结束后安全系数回升到稳定的时间减小。     

粘土心墙坝库水位骤降偶遇不同类型降雨上下游坝坡渗流与稳定数值模拟

为研究粘土心墙坝渗透稳定性,对四方井粘土心墙坝进行了数值模拟,计算结果表明:孔压先减小后保持稳定,库水位下降速率与孔压的下降速率成正比.正常蓄水位加不同类型降雨条件下孔压突然上升,随后快速下降至原值,不同类型降雨使得孔压峰值大小与孔压到达最大的时间不同;安全系数在降雨过程中急剧下降,而在降雨结束后快速上升最后呈现不变;降雨-库水位耦合情况下上游监测点孔压变化对上游坝坡监测点不敏感,而对下游坝坡监测点孔压敏感,安全系数在降雨发生时刻有个突然下降的过程.     

库水位骤降情况下均质库岸边坡稳定性分析

大坝建成蓄水之后,由于水位的抬高,引起边坡地下水渗流状态发生较大的改变,并有可能引发滑坡等岩土工程失稳现象的发生。本文采用GEO-SLOPE及SEEP/W耦合分析了岸坡在水位骤降情况下岸坡内的渗流场分布以及安全系数的变化。结果表明:在水位骤降的过程中,岸坡体产生了向临空面渗透;库水位骤降过程中,安全系数快速减小,当水位下降到最低水位保持不变时,上游岸坡安全系数出现了随时间逐渐增加的趋势。     

降雨入渗条件下非饱和土质边坡的稳定性分析

文章基于饱和、非饱和渗流理论及强度折减法,分析了降雨入渗条件下非饱和土质边坡的稳定性,研究了4种降雨模式对边坡中饱和度、吸力、边坡安全系数及潜在滑动面位置的影响,定义了吸力降低深度,分析了吸力降低深度与边坡安全系数及滑动面位置的关系。算例分析表明:降雨量相同时,降雨模式对边坡安全系数及潜在滑动面位置的影响与土体的饱和渗透系数有关;当饱和渗透系数较大时,各种降雨模式的影响无明显区别;当饱和渗透系数较小时,长时间小强度降雨更易导致边坡的失稳;考虑参数的变异性时,力学参数变异性对边坡安全系数及滑面位置的影响较大;水力参数中,土水特征曲线拟合参数a及n的变异性的影响较大。     

抗剪强度参数不确定性对库水及降雨作用下边坡可靠度的影响研究

目前在库水及降雨作用下的边坡可靠度分析中,大多假定抗剪强度参数(c、φ)的变异系数大小和概率分布形式为确定的.针对这一研究现状,以三峡库区白家包滑坡为例,借助有限元软件Geo studio分析了库水位骤降联合降雨入渗的不同工况下边坡的渗流稳定性.在此基础上,利用Monte-carlo法进行了考虑c、φ不确定性的边坡可靠度分析.结果表明:在确定性分析中,随着库水位骤降和降雨入渗,边坡的孔压逐渐减小,边坡的安全系数先减小后增大且值始终大于1;而在可靠度分析中,边坡的瞬态失效概率最高达到了55%,同时c、φ的变异系数越大,失效概率越大,可靠度指标越小;当考虑正态分布和对数正态分布两种概率分布形式时,c、φ的变异系数对边坡可靠度的影响大于c、φ的概率分布形式的影响,φ的不确定性对边坡可靠度的影响大于c的不确定性的影响.将确定性分析与考虑了c、φ不确定性的可靠度分析结合起来对边坡稳定性状况进行评价是十分有必要的.     

渗流作用下花岗岩类土质路堑边坡稳定性分析

以南厦高速公路K36+600～+700段类土质路堑边坡为例,采用Slide软件对其是否考虑渗流工况下的边坡稳定性进行定量计算对比,评估其治理措施效果,并进一步对边坡渗流敏感性进行分析.研究表明:①考虑渗流作用的边坡稳定安全系数Fs=0.963比不考虑渗流的Fs=1.252低了0.289,说明渗流对边坡的稳定性非常不利;②加固处治后,边坡的稳定安全系数只提高了0.128,边坡仍处于欠稳定状态;而后增加排水工程,边坡安全系数提高了0.232,体现地下水对边坡稳定性影响明显,排水工程十分必要;③在不同水位下,考虑加固与排水工程前后的边坡稳定性对比结果表明:安全系数与水力梯度成反比,水位越低,安全系数越高,边坡越稳定.     

库水位骤降偶遇地震作用的土石坝稳定分析

正常运行过程中库水位是不断变化的,当库水位降落后,坝体内部的孔隙水压力和渗流场会发生变化,过快的下降速率会导致坝体内的孔隙水压力不能及时消散,在渗流的作用下上游坝坡产生浮起或下滑的趋势,若在库水位骤降时期发生地震,则对土石坝的坝坡稳定更加不利.为研究某混凝土心墙土石坝在库水骤降偶遇地震情况下瞬态渗流场特性及坝坡稳定性规律,基于非饱和渗流原理,采用Geo-Studio有限元软件进行数值模拟,得到了不同骤降速率下坝体内部浸润线及上下游坝坡安全系数的变化规律,并研究了不同骤降速率下偶遇地震作用和不同骤降时刻发生地震时的上下游坝坡安全系数,最终对所得到的规律进行公式总结.结果表明:坝体浸润线在库水位骤降过程中会出现向上凸起的现象,骤降速率越大凸起越明显;在地震作用下,坝坡上游安全系数值减小幅度较大,下游坝坡安全系数变化不大;在库水位骤降初期发生地震最危险;库水位骤降至死水位时的最大速率不应超过2 m·d~(-1).