基于ABAQUS降雨入滲條件下基坑邊坡穩(wěn)定性分析

在西北地區(qū)進(jìn)行基礎(chǔ)工程建設(shè),遇到了大量的多級(jí)黃土高邊坡工程。邊坡工程屬于永久性工程,難免遇到降雨?duì)顩r。降雨入滲會(huì)引起邊坡土體飽和度與土體重度的變化,進(jìn)而導(dǎo)致邊坡體基質(zhì)吸力與有效應(yīng)力場的變化,使邊坡的穩(wěn)定性受到較大的影響。本文通過考慮邊坡體不同深度處基質(zhì)吸力隨雨水入滲的變化情況,建立了滲流場與應(yīng)力場的耦合計(jì)算模型,對(duì)降雨入滲條件下多級(jí)黃土高邊坡的穩(wěn)定性進(jìn)行分析。最后,依托實(shí)際邊坡工程,利用plaxis3d巖土有限元軟件,建立邊坡穩(wěn)定性計(jì)算模型,通過設(shè)置降雨量隨時(shí)間的變化函數(shù)與滲流邊界條件,進(jìn)行降雨入滲條件下多級(jí)黃土高邊坡的穩(wěn)定性數(shù)值計(jì)算,并與理論分析結(jié)果進(jìn)行了對(duì)比分析。根據(jù)數(shù)值計(jì)算結(jié)果可得到多級(jí)黃土高邊坡在降雨入滲條件下的變形、基質(zhì)吸力、有效應(yīng)力、潛在滑移面以及安全系數(shù)的變化情況,從而對(duì)降雨入滲影響下多級(jí)黃土高邊坡的穩(wěn)定性做出分析。研究結(jié)果可為降雨入滲條件下多級(jí)黃土高邊坡的穩(wěn)定性的研究提供一定的指導(dǎo)作用。

現(xiàn)今對(duì)滑坡的研究過程中大多沒有考慮坡體之上的裂隙，然而裂隙對(duì)降雨型滑坡所起的作用尤為重要。某公路滑坡坡體之上存在大量裂隙，為研究其在降雨過程中滲流及穩(wěn)定性變化規(guī)律，運(yùn)用有限單元法分別模擬有裂隙和無裂隙時(shí)坡體內(nèi)瞬態(tài)滲流場變化、穩(wěn)定性隨降雨歷時(shí)的變化情況。結(jié)果表明：在研究含裂隙滑坡降雨入滲過程中，考慮裂隙時(shí)的計(jì)算結(jié)果與現(xiàn)場觀測結(jié)果更一致，考慮裂隙對(duì)滑坡穩(wěn)定性的影響十分必要。

針對(duì)一鐵路沿線隧道施工棄渣場,現(xiàn)有相關(guān)的資料為基礎(chǔ),采用現(xiàn)場調(diào)研、試驗(yàn)研究、理論分析與數(shù)值模擬相結(jié)合的研究方法,查明了棄渣場的工程地質(zhì)條件、變形破壞特征與邊坡防護(hù)情況,并基于邊坡地質(zhì)模型分析了該棄渣場在降雨條件下的邊坡穩(wěn)定性。建議對(duì)該棄渣場未防護(hù)坡面采用漿砌石框架植被護(hù)坡措施進(jìn)行防護(hù)。

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降雨入滲的情況之下,邊坡穩(wěn)定性的分析和研究為何如此重要,主要是礦坑邊坡穩(wěn)定性受到降雨的主要誘發(fā),導(dǎo)致土地的飽和度變大,含水量增加之后土體中的基質(zhì)吸引力會(huì)變小,導(dǎo)致其抗剪的強(qiáng)度降低；更嚴(yán)重的情況是會(huì)出現(xiàn)礦坑邊坡失穩(wěn)或者出現(xiàn)滑坡等危險(xiǎn)情況。所以,必須要參考現(xiàn)場的實(shí)際工程情況,根據(jù)軟件提供的滲透張量的計(jì)算程序獲取灰?guī)r滲透張量。利用降雨的不同工況就加固前后位移以及安全系數(shù)的變化規(guī)律進(jìn)行前后對(duì)比分析,甚至要在降雨條件下對(duì)礦坑邊坡的加固結(jié)構(gòu)的軸力變化規(guī)律進(jìn)行分析；本文就是根據(jù)這樣的方式去探討降雨入滲條件下礦坑邊坡穩(wěn)定性。

結(jié)合現(xiàn)場工程實(shí)際,根據(jù)滲透張量計(jì)算程序得到灰?guī)r滲透張量,針對(duì)不同降雨工況,對(duì)比分析邊坡在加固前后位移和安全系數(shù)變化規(guī)律,以及坡體加固結(jié)構(gòu)在降雨作用下軸力變化規(guī)律。通過降雨后邊坡位移分析,邊坡在沒有進(jìn)行加固時(shí),最大位移發(fā)生在邊坡下部,中部次之,上部位移最小。在降雨強(qiáng)度為200mm/d降雨4d后,邊坡坡腳處位移迅速增加,對(duì)應(yīng)的安全系數(shù)也降低到最小值;采用預(yù)應(yīng)力錨索加固措施后,邊坡穩(wěn)定性大幅提升,邊坡加固后,邊坡位移非常小,安全系數(shù)最小值較未加固時(shí)邊坡最小安全系數(shù)有大幅提高;預(yù)應(yīng)力軸力隨著降雨的持續(xù)逐漸增大,最大軸力出現(xiàn)在邊坡下部位移最大位置,隨著降雨持續(xù)時(shí)間增加,位移邊坡中上部分錨索軸力變化平穩(wěn),位于坡腳處錨索軸力增大幅度較大。

公路邊坡的穩(wěn)定性由內(nèi)在因素和外在因素所決定。內(nèi)在因素是邊坡本身所固有的,外界因素主要包括降雨、地震、開挖等。近年來,降雨導(dǎo)致公路邊坡失穩(wěn)進(jìn)而影響交通的情況越來越多。祥臨公路地處氣候濕潤多雨,地質(zhì)災(zāi)害頻發(fā),運(yùn)用降雨入滲相關(guān)理論,對(duì)其進(jìn)行邊坡穩(wěn)定性分析,得知該路段安全系數(shù)小于1.05,邊坡處于不安全狀態(tài),需要進(jìn)行防護(hù)加固。

基于非飽和土力學(xué)理論,利用有限元方法對(duì)降雨條件下邊坡的飽和-非飽和滲流及穩(wěn)定性進(jìn)行探討。數(shù)值分析表明,雨水入滲使邊坡非飽和區(qū)土體的基質(zhì)吸力減小,是導(dǎo)致邊坡穩(wěn)定性降低的主要因素。

針對(duì)安太堡露天礦西北幫高陡邊坡,介紹了邊坡的工程背景和滑坡現(xiàn)狀。結(jié)合工程地質(zhì)、氣象條件等資料,分析了降雨對(duì)邊坡穩(wěn)定性的影響機(jī)理,并使用slide軟件將潛在危險(xiǎn)滑體分為50個(gè)條塊,采用路徑搜索方法對(duì)強(qiáng)降雨邊坡在飽水和排水條件下的穩(wěn)定性進(jìn)行了模擬分析。結(jié)果表明:邊坡降雨飽水條件下的穩(wěn)定系數(shù)約為0.841,且最危險(xiǎn)的滑動(dòng)面位于邊坡上部,穿過上層填土和粉土,而邊坡在排水條件下的穩(wěn)定性為1.010,最危險(xiǎn)滑動(dòng)面仍然位于邊坡上部,但滑動(dòng)區(qū)域相比飽水條件下明顯減小,滑動(dòng)面也隨之減小。

在人為擾動(dòng)、地震、降雨等因素中,降雨是滑坡主要的誘發(fā)因素。以玉溪新平大戛高速公路邊坡為研究工點(diǎn),結(jié)合地質(zhì)勘測、鉆探、物探、現(xiàn)場調(diào)查、室內(nèi)試驗(yàn)、資料收集等數(shù)據(jù),采用無限斜坡模型、瑞典條分法及極限平衡法計(jì)算分析降雨條件下斜坡的流向流量及其穩(wěn)定系數(shù),研究斜坡開挖前后的穩(wěn)定性及預(yù)測水流沖刷嚴(yán)重的區(qū)域。結(jié)果表明:開挖前在水位高度等于土層厚度的極限飽和工況下,斜坡處于穩(wěn)定狀態(tài)；開挖后按1:1.75的坡比,斜坡亦處于穩(wěn)定狀態(tài)。所以坡體開挖施工是安全的,但需做好坡面排水及防護(hù)工作。

結(jié)合某公路節(jié)理巖質(zhì)邊坡,采用離散單元法,考慮節(jié)理巖體應(yīng)力與滲流耦合機(jī)理,對(duì)降雨條件下節(jié)理邊坡穩(wěn)定性進(jìn)行分析。重點(diǎn)分析了邊坡主應(yīng)力分布和位移矢量圖,節(jié)理張拉和剪切位移以及邊坡滲流產(chǎn)生的空隙水壓力。分析結(jié)果表明:節(jié)理邊坡變形主要受優(yōu)勢(shì)節(jié)理面控制,產(chǎn)生平面滑移。節(jié)理張拉和剪切位移趨勢(shì)與邊坡變形規(guī)律是一致的,地下水流動(dòng)產(chǎn)生空隙水壓力會(huì)加劇邊坡的變形趨勢(shì)。

分析邊坡土體強(qiáng)度參數(shù)在降雨條件下的衰減規(guī)律,并在此基礎(chǔ)上研究降雨對(duì)淺層邊坡穩(wěn)定性的影響。研究結(jié)果表明：土體黏聚力隨含水量增大的變化規(guī)律接近指數(shù)減小,土體內(nèi)摩擦角隨含水量增大的變化規(guī)律接近線性減小;降雨持時(shí)不變的條件下,邊坡安全系數(shù)隨降雨強(qiáng)度的增大而呈非線性減小;降雨強(qiáng)度不變的條件下,邊坡安全系數(shù)隨降雨持時(shí)的增大而接近線性減小。

基于飽和-非飽和滲流理論,利用數(shù)值仿真方法,模擬降雨條件下邊坡滲流場的變化規(guī)律。再考慮滲流產(chǎn)生的孔隙水壓力,對(duì)邊坡的穩(wěn)定性進(jìn)行分析,運(yùn)用條分法計(jì)算邊坡安全系數(shù),并采用網(wǎng)格法搜索最危險(xiǎn)滑移面。對(duì)不同降雨條件下邊坡的安全系數(shù)和最危險(xiǎn)滑移面進(jìn)行分析對(duì)比,為工程實(shí)際提供參考。

把降雨入滲條件下的邊坡穩(wěn)定性問題轉(zhuǎn)化飽和-非飽和滲流問題的應(yīng)力場和滲流場來計(jì)算,考慮在降雨入滲過程中滑動(dòng)面抗剪強(qiáng)度的影響,研究降雨入滲過程對(duì)邊坡的安全系數(shù)的影響。應(yīng)用瞬態(tài)的飽和-非飽和二維有限元滲流模型,對(duì)降雨條件下的邊坡的穩(wěn)定性進(jìn)行了模擬,模擬的數(shù)值計(jì)算結(jié)果表明,在降雨入滲過程中,邊坡的安全系數(shù)在不斷減小。

通過geostudio軟件中seep/w模塊和slope/w模塊分別對(duì)非飽和土采用有限元法和極限平衡法進(jìn)行降雨條件下的二維滲流和邊坡穩(wěn)定性計(jì)算.結(jié)合算例,分析了不同降雨強(qiáng)度、不同降雨持時(shí)對(duì)邊坡穩(wěn)定性的影響,以及降雨后不同持時(shí)的邊坡安全系數(shù)的變化,并且在特大暴雨條件和產(chǎn)生存水邊界條件下邊坡安全系數(shù)的變化情況.結(jié)果表明:降雨強(qiáng)度和降雨持續(xù)時(shí)間對(duì)邊坡穩(wěn)定性有很大影響,雨后邊坡安全系數(shù)變化過程隨時(shí)間的增長而下降并趨于穩(wěn)定;特大暴雨及存水邊界條件下安全系數(shù)則呈現(xiàn)先減小后驟增再驟降再緩升,最后趨于穩(wěn)定的過程.

基坑邊坡穩(wěn)定性的評(píng)價(jià)及工程實(shí)例

基坑邊坡滑坡推力的計(jì)算是基坑邊坡治理成敗以及經(jīng)濟(jì)是否合理的重要依據(jù),因此計(jì)算方法及計(jì)算參數(shù)的選取都應(yīng)十分慎重。本文在一個(gè)基坑中針對(duì)具體的地質(zhì)空間環(huán)境,分別采用了不同概化對(duì)其邊坡的穩(wěn)定性進(jìn)行評(píng)價(jià),并得到了很好的驗(yàn)證

針對(duì)福建地區(qū)典型邊坡,基于非飽和滲流理論以及非飽和土力學(xué)理論,分析降雨入滲條件下邊坡形態(tài)(高度、坡率)、物理力學(xué)參數(shù)(密度、有效黏聚力、有效內(nèi)摩擦角)等對(duì)邊坡滲流場與穩(wěn)定性的影響機(jī)理。結(jié)果表明:降雨對(duì)矮邊坡穩(wěn)定性的影響明顯更強(qiáng)。降雨過程中,天然含水量越大,邊坡安全系數(shù)下降越快。邊坡穩(wěn)定性隨土體有效粘聚力和有效內(nèi)摩擦角的增大而增大,變化率分別為0.0426/kpa、0.0319/°。粗粒土邊坡滑裂面基本為直線,易形成邊坡淺部失穩(wěn)。增大有效粘聚力降低有效內(nèi)摩擦角,邊坡滑裂面逐漸向邊坡深部發(fā)展,同時(shí)滑裂面的形狀逐漸由直線轉(zhuǎn)變?yōu)榍€型。

邊坡的穩(wěn)定性影響因素較為復(fù)雜,而人工堆填的高大爐渣邊坡體由于其特殊的化學(xué)、物理力學(xué)性質(zhì),使其應(yīng)力場及滲流場更加多變,穩(wěn)定性不易控制。降雨以及江水位變化引起堆積體變形本質(zhì)原因是堆積體水巖之間的相互作用,因此本文通過對(duì)高爐渣物理力學(xué)性質(zhì)、水文地質(zhì)條件的初步分析結(jié)合滲流場-應(yīng)力場耦合理論,探究了該特殊爐渣邊坡在暴雨條件下的邊坡穩(wěn)定性,得出該類爐渣邊坡在強(qiáng)降雨條件下穩(wěn)定性較好,對(duì)強(qiáng)降雨抵御能力較強(qiáng)。

邊坡穩(wěn)定性分析——本講義主要講解邊坡穩(wěn)定，從四個(gè)方面講述：影響邊坡穩(wěn)定性的因素，邊坡工程地質(zhì)研究，邊坡穩(wěn)定性分析，邊坡治理。影響邊坡穩(wěn)定性因素：1、開采條件2、巖石的物理力學(xué)性質(zhì)3、地質(zhì)構(gòu)造4、水文地質(zhì)條件5、爆破震動(dòng)影響6、其他因素

邊坡穩(wěn)定性分析講稿——邊坡指具有傾斜坡面的巖土體（天然邊坡、人工邊坡）　　由于邊坡表面傾斜，在巖土體自重及其它外力作用下，整個(gè)巖土體都有從高處向低處滑動(dòng)的趨勢(shì)。邊坡喪失其原有穩(wěn)定性，一部分巖土體相對(duì)另一部分巖土體發(fā)生滑動(dòng)的現(xiàn)象稱為滑坡（土坡...

邊坡穩(wěn)定性分析報(bào)告 斜（邊）坡穩(wěn)定性分析方法綜述摘要斜坡穩(wěn)定性分析 方法目前主要分為定性類方法、定量類方法和非確定性方 法。 定性類方法和定量類方法都比較成熟，尤其以定量類方 法（剛體極限平衡法和有限單元法等數(shù)值計(jì)算方法）運(yùn)用較 多；而非確定性方法雖然方法較多，但目前使用相對(duì)較少。 本文主要介紹三類分析方法中的一些具體方法及其原 理，并對(duì)三類方法的特征及優(yōu)缺點(diǎn)進(jìn)行簡單評(píng)價(jià)。 關(guān)鍵詞斜坡穩(wěn)定性分析,定性類方法,定量類方法,非確定 性方法abstractnowadays,themethodsevaluatingslope stabilityaremainlydividedintoqualitativemethods, quantitativemethodsandnondeterministicmethods.qualitative methods