降雨时黏性土边坡的离心模型试验

为研究降雨引起的黏性土边坡变形破坏,进行了边坡的降雨离心模型试验。试验中利用自主研制的离心场降雨模拟设备,用图像采集和相关分析方法,观测了降雨过程中土坡的破坏形态和位移场变化过程。结果表明:降雨对边坡稳定性产生很大影响。降雨引起均质土坡发生浅层土体滑移破坏,雨水入渗至土坡较深的位置。降雨引起土坡位移逐渐增大,且变形区域也逐渐扩展,最终形成明显的位移集中区域。土坡中一点位移发展可分为小位移阶段、迅速增大阶段和缓慢增大阶段。     

土坡破坏过程的离心模型试验研究

为了研究土坡的破坏过程并进一步探讨滑坡的机理,开发了土坡离心模型试验和测量技术以观测加载条件下土坡的变形过程。进行了自重加载情况下的土坡离心模型试验,观察了土坡的破坏过程并测量了土坡的位移场变化。结果表明,新开发的试验测试技术能够较好地测量离心试验过程中土坡的变形。自重加载条件下土坡的破坏过程较为复杂,先后出现了拉裂缝和滑裂面,可以分为相对均匀变形阶段、应变局部化阶段和破坏后阶段等3个阶段。其中应变局部化与破坏过程关系密切,土坡的破坏可能是多种应变局部化的结果。     

土工织物加筋土坡变形和破坏过程的离心模型试验

为了评价土工织物加筋土坡的稳定性,研究了土工织物对土坡变形和破坏过程的影响。在清华大学离心机上进行了自重加载条件下离心模型试验。采用离心场图像采集和非接触位移测量系统,测量了加载过程中土坡的位移场及其发展变化过程,对比了素土坡与土工织物加筋土坡的破坏模式和变形发展过程。试验结果表明:土工织物明显改变了土坡的破坏形态,滑裂面位置明显前移;土工织物的约束作用使得土体的变形趋向均匀,增强了土体的整体稳定性。     

降雨条件下非饱和土坡三相流模型的渗流-变形耦合分析

土质边坡降雨入渗的过程中伴随着地下水渗流的推进、孔隙气体迁移和边坡土体变形,因而涉及非饱和土体固-液-气三相耦合的作用.首先基于非饱和土力学基本理论、土-水特征曲线模型,在考虑气相对降雨入渗过程的影响下,建立了考虑孔隙介质可压缩性的二维非饱和土坡固-液-气三相渗流-变形耦合控制方程组.然后利用COMSOL Multiphysics软件的PDE平台,将所建立的耦合控制方程的数值模拟结果与经典Liakopoulos砂柱排水的试验结果进行比较,验证了本文所建立的三相耦合控制方程其正确性.最后对已建好的耦合模型求解分析,对比探讨两相和三相耦合计算模型对渗流场和位移场的影响.模拟结果表明:孔隙水压力随降雨时间的增加而逐渐增大,孔隙气体迁移和土体变形对边坡降雨入渗的推进起阻滞和延缓作用,揭示了固-液-气三相渗流-变形耦合模型能够更真实的反应降雨条件下土坡的变化特征,从而对非饱和土质边坡的灾害预警提供指导作用.     

基于MSR300雷达监测的凹山采场降雨条件下的边坡变形及滑坡

降雨是诱发滑坡的主要因素之一,尤其在暴雨条件下,更易激发滑坡.随着南帮边坡开采高陡化,滑坡发生频繁.为研究降雨条件下南山矿凹山采场南帮边坡稳定性特征,采用MSR300型雷达对边坡进行了连续4a的实时稳定性监测,基于采集到的采场降雨数据和边坡滑移数据,分析了降雨量和降雨强度与边坡变形规律,对凹山采场滑坡各阶段进行了划分,建立了凹山采场边坡失稳模型和预警阈值.结果表明:凹山采场变形与降雨量呈正相关,服从幂函数规律;边坡变形速度曲线与降雨强度有良好的一致性,滑坡一般发生在最大降雨强度之后;滑坡阶段主要包括初始变形阶段,稳定变形阶段和加速变形阶段;报警阈值分别为:6h时序内,位移阈值为20 mm,速度阈值1.5mm·h-1;12h时序内,位移阈值为30 mm,速度阈值为2.5mm·h-1.凹山采场滑坡曲线与岩土体非稳定蠕变曲线具有较高的相似性,位移曲线出现了“阶跃”现象,速度曲线出现了“尖凸”现象,这种情况易引起滑坡事故,其中在位移曲线的“拐点”处和相应速度曲线的“凸点”处发生滑坡的可能性最大.研究成果为类似矿山边坡稳定性监测和破坏机制提供了科学依据和参考.     

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.     

降雨入渗条件下边坡湿陷变形的数值模拟

降雨入渗是边坡发生失稳滑动破坏的主要因素之一为研究降雨入渗条件下边坡湿陷变形的基本特性,采用修正的巴萨罗那模型（BBM）和非饱和多孔介质力学理论,建立了基于弹垫性分析的非饱和流固耦合计算模型,开发相应的有限元程序,进行降雨入渗下非饱和土边坡渗流场和应力场耦合的数值分析,研究了降雨持时、降雨强度以及饱和渗透系数对边坡渗流和变形的影响．结果表明：该计算模型能够很好地反映边坡的湿陷变形特性,最大湿陷变形发生在坡面拐角及坡顶位置．降雨强度和土体饱和渗透系数的大小对边坡内孔压和位移影响显著：在降雨强度小于饱和渗透系数时,坡内孔压及位移随降雨强度的增大而增大;当饱和渗透系数小于且接近降雨强度时,坡内孔压和位移增量明显增大;而当饱和渗透系数远大于或小于降雨强度时,坡内孔压及位移变化量则较小．     

地震作用下黏性土坡失稳破坏的颗粒流模拟

利用颗粒流程序建立了黏性土边坡模型,模拟在地震作用下黏性土坡变形破坏全过程,并对其破坏形式和机理进行了研究.结果表明,黏性土坡的变形破坏形式是渐进性破坏,由下至上、由浅入深形成一条贯通的"滑移带",破坏过程表现为:坡脚周围土体先受拉破坏和剪切破坏,逐渐引起坡顶土体受拉产生拉裂缝、土坡深层土体受剪切破坏和挤压破坏.边坡破坏主要发生在地震作用的前段时间,剪切破坏多于拉裂破坏;地震作用的后段时间主要发生土体滑移,拉裂破坏多于剪切破坏.随着坡高、坡度、地震峰值加速度的增加,黏性土边坡破坏程度更加明显,破坏范围增大.     

非饱和土质边坡降雨入渗分析

降雨入渗对边坡土体的力学行为具有重要的影响。为研究降雨入渗条件下边坡土体的位移应力变化规律,考虑基质吸力的影响,建立了非饱和渗流有限元模型,对降雨过程中边坡土体进行渗流应力耦合分析,得到了降雨过程中边坡的孔隙水压力、位移及应力的变化规律。结果表明降雨会使边坡上部土体有效应力显著降低,同时引起坡面附近土体的水平位移及边坡内部土体的沉降;降雨使坡脚处土体首先发生破坏,随着降雨的持续,土体的塑性应变不断增大。     

水力性质和降雨模式对黄土边坡变形规律的影响

服役期边坡破坏很大程度上取决于降雨与边坡土体性质。为明确土体水力特性和降雨模式的具体影响程度,以陕北地区降雨特征和抗滑桩边坡实例为背景,利用ABAQUS有限元软件建立地下水位深埋坡体降雨过程的数值计算模型。分析了Van Genuchten模型参数、饱和渗透系数、降雨强度、降雨类型与降雨持时对排水不同土质边坡位移场与渗流场的影响程度。研究结果表明:VG模型参数变化对排水不良土质边坡影响更显著。排水相同坡体最终变形量随VG模型参数a、参数n与饱和渗透系数k_s的降低而增高,随降雨强度与降雨持时的增大而增高。对于强降雨时排水不良土质边坡,外界渐强型降雨类型或者土体VG模型参数a与饱和渗透系数k_s较低时易发生失稳破坏,在滑坡灾害防治工作中应给予重视。     

考虑降水渗流对边坡稳定性影响分析

文章对降雨条件下的土坡渗流及稳定性进行分析研究。计算出了不同降雨强度、降雨持续时间等降雨类型对土坡渗流及稳定的不同影响,得出了强降雨特别是强暴雨对边坡稳定影响较大。分析结果表明,边坡体内水位下降引起的渗透水压是边坡坡体变形和边坡稳定性的重要影响因素。     

四川凉山州某水库右岸趾板边坡的变形特征及机制研究

为探究边坡开挖过程中,坡体内应力、应变的变化,进而分析边坡的变形机理,本文以四川凉山州某水库右岸趾板边坡为研究对象,通过现场调查、勘探,查明了边坡的基本地质条件、变形破坏特征等,结合地质历史分析方法及FLAC3D数值模拟对边坡的变形机制进行了详细研究.结果表明:该边坡经过人工开挖后,前缘临空条件变好,在施工、降雨等众多因素影响下,边坡变形模式为开挖卸荷、回弹,局部拉裂—蠕滑阶段、前缘局部滑塌解体阶段、后缘拉裂变形阶段;随着开挖的进行,最大剪应变增量逐渐增加,且集中于边坡开挖前缘部位,最大剪应变在剖面上随着向边坡内部呈圆弧形逐渐减小.坡体位移也随着开挖的进行逐渐增加,最大至48.37cm,与现场监测资料边坡趋于蠕滑变形时的位移量基本吻合.     

降雨型堆积体滑坡大尺寸模型试验

以堆积体坡为研究对象,进行了大尺寸模型边坡试验,研究了降雨条件下堆积体边坡渗流、变形、破坏的规律,探讨了声发射作为预警的判据.结果表明:浸润面到达后水的体积分数持续增加,增加到峰值后,地下水水位才开始增高.坡顶的位移较大,坡趾的位移较小,位移的增大有一个加速过程.在滑坡启动的瞬间,倾斜角突然增大,加速过程极短.边坡失稳过程中声发射撞击数先缓慢上升再急剧上升.边坡失稳与坡面径流和细粒迁移密切相关.     

降雨雨型和强度对土边坡稳定性影响分析

自然界绝大多数滑坡都是在降雨期间发生的.研究降雨诱发滑坡机制具有十分重要的意义.选取南京板桥河某堤段边坡,利用SLOPE/W和SEEP/W耦合进行土坡稳定性分析.通过建立不同降雨雨型和降雨强度影响下的土坡仿真模型, 并对暂态渗流场进行相应的数值计算,分析了不同降雨雨型和强度对土坡稳定性的影响.计算结果分析表明:(1)边坡安全系数随降雨雨型的变化而变化;(2)降雨持时相同,边坡安全系数随降雨强度增大而降低;(3)只有经过一定的降雨持时,安全系数才会明显变化.     

水位骤降环境土工织物加固土坡的离心模型试验

土工织物是土石坝堤和土坡的常用加固手段,其在水位骤降环境下对土坡的加固机理尚未阐明。该文进行了水位骤降离心模型试验,观测了土工织物加固土坡与素土坡的变形破坏过程。试验结果表明:土工织物显著减小了土坡的位移并提高了土坡稳定性;土工织物存在着与水位变化无关的分界点,其内侧和外侧分别表现为约束土坡变形和被土坡约束的不同性质;土工织物通过其与土坡的相互作用,将土坡内部的约束传递到坡外部,使土坡的变形分布更均匀,阻碍了"变形局部化发展到一定程度"这一滑裂面形成的前提条件的发生。     

降雨条件下花岗岩残积土边坡失稳模式及预警阈值现场试验

降雨是诱发边坡失稳的主要因素,为探明不同降雨强度条件下花岗岩残积土边坡的失稳模式,通过75mm/h、125mm/h、150mm/h、175mm/h等4组不同降雨强度下边坡失稳现场试验,基于工程边坡原位监测试验采集的含水率-时间与位移-时间曲线研究了花岗岩残积土边坡渐进失稳破坏特征,并提出了降雨条件边坡失稳的持续时间与降雨量阈值。研究表明:降雨条件下花岗岩残积土边坡为渐进失效破坏,根据降雨强度斜坡失稳破坏可分为“浅层局部滑动”、“浅层整体滑动与崩塌”、“深层局部滑动”、“深层整体滑动”等四种模式,斜坡发生变形失稳的区域主要位于坡脚位置,坡中次之,坡顶最小。边坡深层滑动从显著变形到失稳破坏历时18~20min,而浅层滑动持续时间为25min~135min。土壤界限含水率可特征边坡失稳破坏过程,当斜坡土壤含水率上为42～45%时,斜坡开始出现开裂、蠕动变形等失稳征兆;当土壤含水率上升到47～50%时,坡面土体开始崩解并迅速发生滑坡、崩塌。     

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.     

考虑气相作用的降雨入渗对非饱和土坡稳定性的影响

为了精细分析降雨入渗对非饱和土坡稳定性的影响,在考虑气相对降雨入渗过程的影响基础上,利用水-气二相流模型模拟入渗水流驱替土壤空气的水-气二相流过程,计算降雨入渗下土坡的孔隙水压力、孔隙气压力、基质吸力和含水量的变化;并建立了同时考虑由有效黏聚力、净法向应力,还有基质吸力引起的强度对边坡稳定的影响的非饱和土坡稳定分析模型．通过算例分析得出：无论是否考虑基质吸力的作用,由于降雨入渗改变了土体的净法向应力和土的容重,使得非饱和土坡的安全系数降低,而后的蒸发作用会使土坡的安全系数有所增大;在相同的渗流条件下,基质吸力的作用使同一滑动面上的安全系数增大．     

降雨入渗对含软弱夹层堆积体滑坡的模型试验

为揭示降雨入渗对含软弱夹层堆积体边坡稳定性的影响,通过固定式双渗透降雨物理模拟技术和光纤光栅传感器技术,对4种坡角的软弱夹层顺层堆积体开展了降雨物理模拟试验,测量了降雨过程中滑坡体内关键位置的位移及力学参数变化情况。结果表明,在相同降雨情况下,不同坡度的堆积体斜坡在位移和力学变化上具有相似性,降雨前后坡体的位移、土压力和水压力变化经历上升-下降两个阶段,软弱夹层位移在降雨后仍然保持蠕变;坡角越平缓的坡体后缘位移量大于坡体较陡的斜坡,而坡体前缘则反之;坡角为平缓的坡体后缘先开始形成拉裂缝,变形破坏具有渐进性、推动式的特点;而坡度越陡的坡体前缘率先破坏,变形具有突变性、牵引式特点,为滑坡防治提供了新的试验方法和手段。     

降雨渗流作用下残积土边坡的数值分析

介绍了某残积土边坡受降雨影响的变形特点及边坡渗流分析计算理论,得到了残积土边坡降雨作用下的稳定渗流场,编制了考虑降雨渗流引起渗透力作用的边坡非线性有限元计算程序,计算模型采用Duncan非线性弹性模型和修正v值的Duncan模型.根据计算结果,分析了降雨渗流对残积土边坡的应力和变形的影响.边坡应力水平较小,但应重视边坡变形引起裂缝的防治.