ANSYS降雨對黃土邊坡穩(wěn)定性影響的分析

開展降雨條件下黃土邊坡的非穩(wěn)態(tài)滲流有限元計(jì)算,分析降雨過程中黃土邊坡孔壓分布以及邊坡穩(wěn)定系數(shù)的變化規(guī)律,得出以下結(jié)論:降雨導(dǎo)致的非飽和黃土邊坡表層土體基質(zhì)吸力喪失是誘發(fā)淺層滑坡的重要原因。

為探索黃土邊坡在持續(xù)降雨條件下的入滲規(guī)律及其對邊坡穩(wěn)定性的影響,采集陜北治溝造地工程中開挖邊坡的土樣,在室內(nèi)模擬土體垂直方向一維降雨積水入滲過程,觀測分析土體含水率的變化和濕潤鋒運(yùn)移特征,研究含水率變化對邊坡土體抗剪強(qiáng)度的影響。根據(jù)降雨積水入滲試驗(yàn)得到的不同時(shí)刻土體飽和區(qū)分布情況,結(jié)合飽和區(qū)土體重度、黏聚力、內(nèi)摩擦角的具體數(shù)值,采用flac3d巖土工程數(shù)值計(jì)算軟件分析了持續(xù)降雨條件下邊坡的安全穩(wěn)定性以及潛在滑動(dòng)面的變化情況。研究結(jié)果表明:在降雨積水入滲條件下,淺層土體中濕潤鋒運(yùn)移速度較快,隨著深度增大,濕潤鋒運(yùn)移速度逐漸減緩;當(dāng)濕潤鋒到達(dá)時(shí),不同深度土體含水率均呈現(xiàn)先陡升再趨于平緩上升的變化規(guī)律,土體的飽和度可達(dá)到80%。降雨入滲使土體的抗剪強(qiáng)度顯著降低,隨著降雨歷時(shí)的增加,邊坡土體中的飽和區(qū)域增大,土體局部的剪切變形增大,進(jìn)而局部發(fā)生塑性變形逐步擴(kuò)展形成剪切帶,從而導(dǎo)致滑坡。因此,黃土邊坡應(yīng)設(shè)置排水措施,避免降雨入滲引發(fā)滑坡等自然災(zāi)害。

我國西北地區(qū)黃土分布廣泛,受半干旱氣候影響,黃土邊坡多為非飽和邊坡,降雨引發(fā)的非飽和黃土滑坡頻發(fā)。通過分析非飽和黃土的特性,根據(jù)降雨入滲特征,建立邊坡模型,編制計(jì)算機(jī)程序,計(jì)算邊坡穩(wěn)定系數(shù),分析了雨季較易發(fā)生滑坡的原因。

為探索黃土邊坡在持續(xù)降雨條件下的入滲規(guī)律及其對邊坡穩(wěn)定性的影響,采集陜北治溝造地工程中開挖邊坡的土樣,在室內(nèi)模擬土體垂直方向一維降雨積水入滲過程,觀測分析土體含水率的變化和濕潤鋒運(yùn)移特征,研究含水率變化對邊坡土體抗剪強(qiáng)度的影響。根據(jù)降雨積水入滲試驗(yàn)得到的不同時(shí)刻土體飽和區(qū)分布情況,結(jié)合飽和區(qū)土體重度、黏聚力、內(nèi)摩擦角的具體數(shù)值,采用flac3d巖土工程數(shù)值計(jì)算軟件分析了持續(xù)降雨條件下邊坡的安全穩(wěn)定性以及潛在滑動(dòng)面的變化情況。研究結(jié)果表明：在降雨積水入滲條件下,淺層土體中濕潤鋒運(yùn)移速度較快,隨著深度增大,濕潤鋒運(yùn)移速度逐漸減緩;當(dāng)濕潤鋒到達(dá)時(shí),不同深度土體含水率均呈現(xiàn)先陡升再趨于平緩上升的變化規(guī)律,土體的飽和度可達(dá)到80%。降雨入滲使土體的抗剪強(qiáng)度顯著降低,隨著降雨歷時(shí)的增加,邊坡土體中的飽和區(qū)域增大,土體局部的剪切變形增大,進(jìn)而局部發(fā)生塑性變形逐步擴(kuò)展形成剪切帶,從而導(dǎo)致滑坡。因此,黃土邊坡應(yīng)設(shè)置排水措施,避免降雨入滲引發(fā)滑坡等自然災(zāi)害。

雨水的入滲作用對順層巖質(zhì)邊坡的穩(wěn)定性有較大影響。文中在分析降雨入滲過程的基礎(chǔ)上，采用立方定律及光滑板模型等理論對降雨入滲作用下巖體受到的拖拽力、滲透力進(jìn)行了求解；通過雨水入滲條件下邊坡穩(wěn)定性分析驗(yàn)算，依據(jù)達(dá)西定律，提出了以邊坡裂隙沖水高度和降雨強(qiáng)度為指標(biāo)判定邊坡穩(wěn)定性的方法，并對其進(jìn)行了求解。

從降雨入滲對邊坡土體吸力的影響、降雨對邊坡地下水位的影響、降雨對邊坡土體強(qiáng)度的影響以及對坡面沖蝕四個(gè)方面，分析了降雨誘發(fā)邊坡失穩(wěn)的作用機(jī)理，并以此為基礎(chǔ)介紹了降雨邊坡穩(wěn)定性的預(yù)測預(yù)報(bào)分析模型。

從降雨入滲對邊坡土體吸力的影響、降雨對邊坡地下水位的影響、降雨對邊坡土體強(qiáng)度的影響以及對坡面沖蝕四個(gè)方面,分析了降雨誘發(fā)邊坡失穩(wěn)的作用機(jī)理,并以此為基礎(chǔ)介紹了降雨邊坡穩(wěn)定性的預(yù)測預(yù)報(bào)分析模型。

降雨是誘發(fā)邊坡破壞的重要因素之一,在連續(xù)強(qiáng)降雨作用下,降雨入滲導(dǎo)致邊坡的孔隙水壓力及基質(zhì)吸力的減小,地下水位線的抬升,水與邊坡結(jié)構(gòu)的相互作用,會(huì)對邊坡的穩(wěn)定性產(chǎn)生不利影響。基于邊坡分析的飽和—非飽和理論和邊坡穩(wěn)定性理論,運(yùn)用geo-studio軟件模擬了3d時(shí)間內(nèi)連續(xù)強(qiáng)降雨300mm情況下湖北武漢某隧道出口處邊坡孔隙水壓力和安全系數(shù)的變化特征,預(yù)測了邊坡的穩(wěn)定性變化情況。強(qiáng)降雨引起邊坡的剪切力強(qiáng)度減小,導(dǎo)致邊坡的安全系數(shù)降低,應(yīng)采取防護(hù)和加固措施避免強(qiáng)降雨引起邊坡發(fā)生破壞。

本文以非飽和土力學(xué)理論為基礎(chǔ),考慮了降雨入滲過程中的滲流-應(yīng)力耦合過程,采用geo-studio軟件對非飽和土邊坡進(jìn)行數(shù)值模擬分析,得出不同降雨歷時(shí)對邊坡孔隙水壓力和位移的影響規(guī)律,以及邊坡穩(wěn)定性系數(shù)的變化。該研究成果為正確認(rèn)識降雨條件下滑坡發(fā)生的機(jī)理提供了科學(xué)依據(jù),為降雨型滑坡的監(jiān)測預(yù)警分析提供了基礎(chǔ)。

為了研究西藏林芝特有土質(zhì)邊坡在降雨入滲條件下的穩(wěn)定性,在飽和-非飽和土理論的基礎(chǔ)上,利用有限元軟件對邊坡在發(fā)生降雨入滲后土體的孔隙水壓力和變形兩個(gè)方面進(jìn)行研究.通過數(shù)值模擬結(jié)果可知,發(fā)生降雨后邊坡的孔隙水壓力與降雨前相比有所上升,并且隨著降雨歷時(shí)的增加,孔隙水壓力的影響深度也在持續(xù)增加,但在15m以下的土體中,孔隙水壓力隨雨水入滲的變化相對較小,說明達(dá)到一定的深度后降雨對土體的抗剪強(qiáng)度影響較小;另一方面,雨水的入滲導(dǎo)致了邊坡在水平和豎直兩個(gè)方向的變形,變形的形式主要表現(xiàn)為坡頂?shù)南蛳鲁料莺推履_處向外側(cè)的移動(dòng),并且隨著降雨時(shí)間的增長變形在不斷地增加,導(dǎo)致邊坡存在發(fā)生滑動(dòng)變形的趨勢.

隨雨水入滲和蒸發(fā),土質(zhì)邊坡的含水率在逐漸增加,基質(zhì)吸力也在不斷變化,這對土質(zhì)邊坡的穩(wěn)定性會(huì)產(chǎn)生較大影響。本文利用geostudio軟件以三峽庫區(qū)典型滑坡樹坪滑坡為模型,分析了不同時(shí)步浸潤線的位置變化及孔隙水壓力變化,說明滑坡所經(jīng)歷的降雨過程、降雨量大小、蒸發(fā)量及其變化規(guī)律,也相應(yīng)影響了邊坡體內(nèi)部地下水滲流的變化以及滲流場浸潤線的變化,因此,可以依據(jù)降雨量和蒸發(fā)量的變化情況對堆積層滑坡穩(wěn)定性進(jìn)行分析和預(yù)測預(yù)報(bào)。

提出降雨對邊坡穩(wěn)定性影響研究的意義,指出降雨入滲是導(dǎo)致邊坡失穩(wěn)的主要誘發(fā)因素,從理論研究、現(xiàn)場試驗(yàn)和室內(nèi)試驗(yàn)3方面綜述了降雨入滲對邊坡穩(wěn)定性影響的研究現(xiàn)狀。歸納和總結(jié)了飽和-非飽和理論和邊坡穩(wěn)定性分析方法、邊坡穩(wěn)定性變化規(guī)律及影響因素。其中,重點(diǎn)介紹了極限平衡法﹑極限分析法﹑有限元法等相關(guān)方法,并且指出了它們的優(yōu)點(diǎn)和存在的相關(guān)問題,在此基礎(chǔ)上綜述了相關(guān)試驗(yàn)研究現(xiàn)狀,并指出其中的不足。最后針對目前研究中所存在的問題就今后的發(fā)展方向提出了自己的看法。

為探討降雨雨型及前期降雨對土質(zhì)高邊坡穩(wěn)定性的影響,基于geo-studio有限元軟件,針對不同雨型及前期降雨情形下土質(zhì)高邊坡進(jìn)行穩(wěn)定性研究。研究表明：邊坡的安全系數(shù)在前期降雨量達(dá)到某一定強(qiáng)度時(shí)會(huì)大幅降低;前期降雨能夠使邊坡提前進(jìn)入接近失穩(wěn)的狀態(tài),提高了邊坡發(fā)生失穩(wěn)破壞的可能性;雨強(qiáng)峰值出現(xiàn)時(shí)間越后,安全系數(shù)越晚開始降低,同時(shí)其降低幅度越明顯,即對邊坡的穩(wěn)定性越不利。

結(jié)合蘭海高速公路渭武段邊坡工點(diǎn)實(shí)例,針對降雨對邊坡的影響,對其機(jī)理及過程進(jìn)行了分析。首先對邊坡的滲流場進(jìn)行數(shù)值分析,模擬得出邊坡孔隙水壓力分布,再運(yùn)用極限平衡算法,在抗剪強(qiáng)度中引入孔隙水壓力因素,進(jìn)而求得邊坡瞬時(shí)安全系數(shù),提供了一種定量評估降雨對邊坡安全影響的方法。

通過試驗(yàn)?zāi)M天然降雨條件,研究了不同的降雨強(qiáng)度、降雨歷時(shí)、累積降雨量對碎石土邊坡不同部位水壓力的影響,分析了降雨作用下碎石土邊坡的變形破壞機(jī)理及降雨誘發(fā)滑坡的主要作用方式。試驗(yàn)結(jié)果表明,降雨強(qiáng)度、地下水位、降雨持續(xù)時(shí)間是影響坡體穩(wěn)定的重要因素。

降雨入滲對土質(zhì)邊坡穩(wěn)定性的影響分析——降雨往往是誘發(fā)土質(zhì)邊坡失穩(wěn)的主要因素之一，雨水滲入土體，引起作用在土體上的動(dòng)水荷載和靜水荷載增大和土體抗剪強(qiáng)度降低，導(dǎo)致邊坡產(chǎn)生滑動(dòng)破壞。探討了邊坡降雨入滲模式、飽和一非飽和土滲流模式及飽和一非飽和土強(qiáng)度...

降雨下滲對非飽和邊坡穩(wěn)定安全穩(wěn)定影響較大,安全穩(wěn)定系數(shù)降幅可達(dá)28%。非飽和土質(zhì)邊坡穩(wěn)定安全系數(shù)在降雨初期下降較明顯,隨著降雨持續(xù),受表水浸潤,逐漸達(dá)到飽和狀態(tài),穩(wěn)定安全系數(shù)趨于定值。

邊坡穩(wěn)定性分析是露天采場工程建設(shè)中的核心問題,而大多數(shù)滑坡都在雨季或降雨后的短時(shí)間內(nèi)發(fā)生,在邊坡穩(wěn)定性分析中合理地考慮降雨作用的影響十分必要.以云南寶坪采場邊坡為研究對象,根據(jù)工程施工的實(shí)際情況,分5個(gè)開挖步、6個(gè)階段對處于降雨?duì)顟B(tài)下的邊坡穩(wěn)定性進(jìn)行了模擬分析.分析結(jié)果表明,在整個(gè)開挖過程中,邊坡巖體處于降雨?duì)顟B(tài)時(shí)邊坡的穩(wěn)定性程度會(huì)明顯降低,特別是當(dāng)邊坡開挖至第三階段時(shí),邊坡的位移值及安全系數(shù)均出現(xiàn)了大的跳躍式變化,證明了水是造成邊坡發(fā)生滑坡的誘導(dǎo)因素.

降雨對非飽和土質(zhì)邊坡穩(wěn)定性影響的研究——降雨以液體形式人滲到土體中，凈人滲量受土體性質(zhì)、含水率、孔隙水壓力、土體中水蒸氣的消散度等因素的影響。因此，降雨人滲后的瞬時(shí)滲流場難以確定。本文將土一水一氣三相耦合，提出了一種確定降雨入滲后的瞬時(shí)滲流場...

降雨對膨脹土邊坡穩(wěn)定性影響較大。本文基于abaqus有限元軟件,以吉林至琿春客運(yùn)專線路塹膨脹土邊坡為研究對象,在考慮滲流場和應(yīng)力場耦合的作用下,對邊坡的孔壓,飽和度,位移和應(yīng)力等響應(yīng)進(jìn)行研究,擬合出土水特征曲線,得出在降雨條件下,隨著降雨的入滲,土體飽和度增加,土體孔壓增大,吸力減小,土體在坡腳和坡面位移增大,出現(xiàn)塑性區(qū),可能會(huì)造成滑坡。

通過建立某一邊坡的數(shù)值模型,分析了不同工況下邊坡的穩(wěn)定性。結(jié)果表明:降雨條件下無支護(hù)邊坡的剪應(yīng)變增量和豎直向位移較大,草本植被護(hù)坡邊坡及采用錨桿和草本植被護(hù)坡相結(jié)合的邊坡剪應(yīng)變增量和豎直向位移依次減小。無支護(hù)邊坡及草本植被護(hù)坡的邊坡安全系數(shù)較小,降雨作用后采用錨桿和草本植被護(hù)坡相結(jié)合的邊坡依然處于穩(wěn)定狀態(tài)。

以非飽和滲流理論為基礎(chǔ),以廣西某變電站填土邊坡為工程實(shí)例,運(yùn)用巖土體滲流有限元及邊坡穩(wěn)定性分析軟件,分別對該填土邊坡在不同時(shí)刻下的孔隙水壓力分布狀況、滲流路徑、穩(wěn)定性進(jìn)行模擬分析.結(jié)果表明:降雨入滲主要通過改變土體孔隙水壓力、土體含水率以及基質(zhì)吸力,從而對邊坡產(chǎn)生影響,隨降雨入滲時(shí)間增大,邊坡最危險(xiǎn)滑面有下移趨勢,安全系數(shù)逐漸下降.其中,在降雨48小時(shí)至72小時(shí)時(shí)間段內(nèi),填土邊坡穩(wěn)定性下降最為顯著.如遇連續(xù)降雨情況,該填土邊坡有很大的安全隱患.