降雨模式对边坡稳定性影响研究综述

介绍了饱和—非饱和渗流理论与边坡稳定性分析理论,探讨了降雨模式的基本特征以及滑坡稳定性影响研究现状,降雨模式对雨后边坡稳定性的影响以及如何影响雨后滑坡土体渗流场变化还有待深入研究。     

堤坝非饱和渗流模型实验

<正> 堤坝稳定性与非饱和区渗流的作用密切相关。在研究堤坝非饱和渗流问题时,主要的方法是数值模拟。在国内外学者的努力下,数值模拟非饱和渗流问题得到了很快的发展。     

降雨条件下滇西典型土质滑坡渗流特性分析

降雨是诱发滇西土质滑坡灾害的主要因素,选择滇西红层典型土质滑坡——思铺滑坡做深入的调查,考虑降雨入渗的影响,基于饱和-非饱和渗流理论,利用有限元方法,对强降雨条件下思铺滑坡地下水渗流场动态进行了数值模拟,得到了滑坡地下水压力水头、总水头变化、流速的变化规律,为滑坡的稳定性分析和滑坡预测提供重要的分析数据。     

库水位变化下滑坡渗流机制与稳定性分析

 基于非饱和土力学理论建立渗流场–应力场的流–固耦合计算模型,考虑土–水特征曲线与渗透特征,将孔隙水压力分布和非饱和土强度理论应用到极限平衡法中,并与有限元法结合,对库水作用下的三峡库区巫峡段龚家坊堆积层滑坡稳态–瞬态进行渗流、稳定性、应力应变的饱和–非饱和数值计算。采用Geo-studio软件中的Seep模拟库水对滑坡体作用及地下水位变化;并与Slope结合,进行极限平衡与流固耦合的稳定性计算;采用Sigma有限元分析方法进行非饱和非稳定渗流与应力–应变分析。揭示了孔隙水压力差的消散变化以及浸润线滞后库水的时间效应,水分在坡体内运移与土体变形相互影响的空间效应,表明水在坡体中起到了顶托、楔裂、促动的作用,坡顶张拉裂隙积水对稳定不利,前缘稳定,滑坡中后缘起着推移作用,是控制整体稳定的关键,体现了渗流–应力耦合作用下库区抗滑桩作用体系的防治效果。     

基于ABAQUS非饱和膨胀土边坡降雨入渗分析

降雨是诱发边坡失稳的主要原因之一,研究降雨引发滑坡机理分析具有重大现实意义。文章基于ABAQUS有限元软件模拟非饱和土边坡降雨入渗分析,结合滤纸法试验推导出适用于贵州省某区域非饱和膨胀土的土水特征曲线拟合公式;结合流固耦合理论和强度折减理论探究了降雨入渗下非饱和土边坡渗流场、位移场及稳定性的变化规律。结果表明:非饱和土基质吸力与含水率呈负相关;降雨入渗过程边坡地下水位差异抬升产生水平渗流力作用以及土体吸力减小强度降低是引发边坡失稳的主要原因。     

考虑饱和-非饱和渗流的土石坝渗流及稳定性计算

以某土石坝为研究对象,依托Geo-studio软件的渗流计算和边坡稳定性计算模块,文章比较了仅考虑饱和渗流与考虑饱和-非饱和渗流两种状态下土石坝坝体的渗流和稳定性计算结果差异。计算结果显示,考虑饱和-非饱和渗流状态下的土石坝浸润线位置较仅考虑饱和渗流状态下的要高,单宽渗流量更大;与此同时,坝坡稳定性计算结果显示考虑饱和-非饱和渗流状态下的土石坝稳定性系数较仅考虑饱和渗流状态下的低。     

降雨作用下堆积层滑坡渗流特性及稳定性分析

结合毕节市威宁县一滑坡实例,以饱和-非饱和土体渗流理论为依据,并运用seep模拟软件研究降雨入渗条件下不同时刻、不同高程上滑坡堆积层中孔隙水压力的变化情况以及滑坡稳定性系数的变化。结果表明,滑坡的稳定性系数在持续降雨及降雨结束过程中表现为先下降后回升;浅层滑坡的稳定性系数最低点发生在暴雨结束时刻,深层滑坡的稳定性系数最低点发生在暴雨停止后的一段时间,降雨入渗存在一定的滞后性。     

库水位涨落对滑坡稳定性影响研究进展

库水位涨落是导致库岸古滑坡复活及滑坡失稳的重要原因之一,明确库水位涨落导致滑坡失稳的根本原因,选择有效的计算方法进行滑坡稳定性评价是准确反映滑坡发展与变形的关键。基于水岩相互作用机理,分析了库水涨落对滑坡岩土体的影响。较为详细地介绍了极限平衡法、有限元强度折减法、饱和／非饱和渗流应力耦合分析等滑坡稳定性分析方法。在此基础上,指出了当前研究中所存在的主要问题及今后研究发展方向。     

地下水渗流作用下的三峡库区巴东县赵树岭滑坡稳定性研究

由于城市建设及人类工程活动越来越强烈,边坡灾害的数量快速增加。地下水的渗流作用是边坡灾害的诱发因素,如在城区范围内的赵树岭滑坡等特大型滑坡,给当地经济社会发展和人民生命财产带来了极大危害。因此,研究地下水渗流作用对滑坡稳定性的影响具有十分重要的意义。本文基于极限平衡法,利用Seep/W模块对不同工况下的渗流场模拟分析,采用Morgenstern-Prince法对其稳定性进行研究。在此基础上,以三峡库区巴东县赵树岭滑坡为例,对地下水渗流作用下的滑坡稳定性进行分析,结果显示赵树岭滑坡现状整体稳定,没有整体变形迹象,也无局部较大规模变形迹象和局部变形迹象。     

坡体充气过程中气水两相流数值模拟

依据多相渗流和非饱和土理论,提出在潜在滑坡区后缘进行充气形成非饱和区,截排斜坡后缘来水向潜在滑坡区入渗,以降低潜在滑坡区的地下水位,提高边坡稳定性。采用长边坡二维有限元数值模拟方法,研究充气过程中坡体非饱和区气–水两相流运动特征和地下水位变化规律,为充气截排水技术运用于实际工程提供理论指导。通过分析充气点下游边坡地下水位的变化规律,论证充气截排水方法具有可行性;基于充气过程中非饱和区的扩展过程分析,将充气截排水分为3个阶段,即充气点附近非饱和区形成与扩展阶段、充气形成的非饱和区局部越过地下水位线的不稳定两相流阶段和充气形成的非饱和区基本稳定的截排水工作阶段;发现了充气过程中非饱和区孔隙气压力、孔隙气流速度、孔隙水渗流速度和体积含水量会随时间发生波动性变化,且四者的变化具有良好的相关性,当孔隙气压力随时间增大时,孔隙气体流速也随时间增大,孔隙水渗流速度和体积含水量则随时间减小,反之亦然,此规律的形成主要是气-水的流动性差异和相互驱动作用的结果。     

基于ABAQUS的非饱和边坡流-固耦合分析

简要阐述了流-耦合模型的基本理论:Biot固结理论和有效应力原理,并讨论了非饱和土边坡中渗流场和应力场的相互影响;基于流-固理论和ABAQUS中耦合模型的建立,对三峡库区某滑坡在5种工况下稳定性分析研究。模拟计算结果表明:降雨入渗比库水位变动对该滑坡稳定性影响大,库水位变动对滑坡前缘土体影响较大,降雨入渗对滑坡浅层土体影响较大;利用ABAQUS中*Soils分析步分析边坡的流固耦合现象是可行的,在计算工况下,该滑坡处于稳定状态,与监测资料对比,模拟结果总体可靠,可以作为该边坡稳定分析评价及排水加固设计的依据。     

库水位下降对滑坡稳定性的影响

三峡水库2003年蓄水后，滑坡将可能成为三峡库区最严重的地质灾害之一，库水位下降和暴雨是导致滑坡的主要因素。根据三峡库水位调控方案考虑库区极端暴雨情况，利用有限元模拟库水位在175～145m波动和降雨时红石包滑坡Ⅲ的暂态渗流场，将计算得到的暂态孔隙水压力分布用于滑坡的极限平衡分析，并考虑基吸力对非饱和土抗剪强度的影响。探讨不同降雨速度、降雨条件对滑坡稳定性的影响。研究表明：库水位下降对滑坡稳定性的影响受控于滑坡土的入渗能力和滑坡结构形态，当暴雨强度为300mm／d时，红石包滑坡Ⅲ的临界降速1m／d。其成果将为库区滑坡治理提供科学依据。     

有地表入渗的岩坡稳定性分析

采用延伸的摩尔—库仑破坏准则以考虑基质吸力对岩体抗剪强度的贡献，对地表入渗影响下的岩坡失稳机制进行了探讨。针对裂隙化程度较高或陡倾角裂隙发育的岩坡，运用刚体极限平衡理论，首先，提出了一种考虑地表入渗影响的岩坡稳定性分析方法——改进的不平衡推力传递法；然后，编制了考虑非饱和带基质吸力和暂态附加水荷载等作用的岩坡稳定分析程序：最后，通过算例介绍了上述程序在地表入渗影响下的岩坡稳定性分析中的应用。算例分析表明，分析方法和计算程序是合理可行的，地表入渗的确会显著降低岩坡的稳定安全系数。     

Stability assessment of 3D reinforced soil structures under steady unsaturated infiltration

Internal stability assessment of geosynthetic-reinforced soil structures (GRSSs) has been commonly carried out assuming plane-strain conditions and dry backfills. However, failures of GRSSs usually show three-dimensional (3D) features and occur under unsaturated conditions. A procedure based on the kinematic limit-analysis method is proposed herein to assess 3D effects and the role of steady unsaturated infiltration on the required geosynthetic strength for GRSSs. A suction stress-based framework is used to describe the soil stress behavior under steady unsaturated infiltration. Based on the principle of energy-work balance, the required geosynthetic strength is determined. A comparison analysis with the prior research is conducted to verify the developed method. Two kinds of backfills, i.e., high-quality backfill and marginal backfill, are considered for comparison in this work. It is shown that accounting for 3D effects and the role of unsaturated infiltration considerably reduces the required geosynthetic strength. The 3D effects are primarily affected by the width-to-height ratio of GRSSs, and the contribution of unsaturated infiltration is mainly influenced by the soil type, flow rate, GRSS's height, and location of the water table.     

滑坡转化泥石流起动的人工降雨试验研究

滑坡转化泥石流起动的人工降雨试验研究是把握滑坡转化泥石流过程和机制的重要研究手段。选择泥石流典型流域——云南蒋家沟上游泥石流形成源地的弯房子和下游泥石流堆积地的大凹子沟口分别进行野外人工降雨原型试验。通过对全流域泥石流形成背景的考察来确定典型坡度、土体特征和植被条件等因素，从而选定试验地点。共实施了8场野外人工降雨下滑坡转化泥石流起动试验。采用国内外较为先进的试验设备和观测手段，实时监测了试验过程中土体特征参数的变化，包括土体水势、体积含水量、孔隙水压力和温度等，并录相观测试验过程中发生的现象。通过初步分析发现，泥石流宽级配砾石土具有以下特征：（1）在强降雨下，滑坡转化泥石流的起动机制是振动软化或液化；（2）土体破坏时可能处于饱和状态，也可能处于非饱和状态，试验结果并不支持饱和液化机制；（3）在泥石流源地试验时，部分试验的水势曲线在下降过程中表现出短时间的剧烈波动现象，表明土体破坏过程中存在土体强度的降低和恢复的交替过程：（4）土体破坏过程中存在能量交换；（5）在强降雨下，滑坡启动与泥石流形成是一个连续过程，土体破坏过程中表现出了泥石流的特征。     

非饱和土的性状及膨胀土边坡稳定问题

主要叙述非饱和膨胀土及其边坡稳定研究方面的新进展。首先讨论了非饱和土研究中与土坡稳定性有关的若干重要特性,指出非饱和土的气 水形态问题是非饱和土研究的一个基本问题。并提出随含水率由小变大,非饱和土存在四种气 水形态,不同气 水形态的土具有不尽相同的性状。然后,对非饱和土的吸力和土水特征曲线以及不同气 水形态下的强度作了讨论,并对非饱和土的本构关系作了简要的介绍。接着以南水北调中线膨胀土渠道工程为背景,以吸力问题为中心,对非饱和膨胀土边坡滑动的各种内在的和外界的因素进行了分析,尤其对新近研究的降雨入渗和裂隙影响的研究进行了定量的分析,改变了以往对这方面只进行定性研究的情况。在此基础上对边坡失稳的机理和考虑裂隙及雨水入渗的稳定分析方法进行了研究。     

Creep model for unsaturated soils in sliding zone of Qianjiangping landslide

The mechanical behavior of sliding zone soils plays a significant role in landslide. In general, the sliding zone soils are basically in unsaturated state due to rainfall infiltration and reservoir water level fluctuation. Meanwhile, a large number of examples show that the deformation processes of landslides always take a long period of time, indicating that landslides exhibit a time-dependent property. Therefore, the deformation of unsaturated soils of landslide involves creep behaviors. In this paper, the Burgers creep model for unsaturated soils under triaxial stress state is considered based on the unsaturated soil mechanics. Then, by curve fitting using the least squares method, creep parameters in different matric suction states are obtained based on the creep test data of unsaturated soils in the sliding zones of Qianjiangping landslide. Results show that the predicted results are in good agreement with the experimental data. Finally, to further explore the creep characteristics of the unsaturated soils in sliding zones, the relationships between parameters of the model and matric suction are analyzed and a revised Burgers creep model is developed correspondingly. Simulations on another group of test data are performed by using the modified Burgers creep model and reasonable results are observed.     

降雨条件下边坡稳定性有限元分析

先以渗流-应力耦合分析求出,降雨入渗条件下边坡的应力、位移、孔隙水压力等情况;再以重度增大法为依据,结合非饱和土强度理论,求出边坡破坏时的极限荷载因子.结果表明,降雨人渗情况下,由于孔隙水压力的改变,边坡极限荷载因子显著减小,稳定性显著降低;随降雨强度或持续时间的增大,稳定性降低.     

土水特征曲线在滑坡预测中的应用性探讨

 通过模型试验与数值分析方法的结果对比,研究土水特征曲线中的主要增湿路径与主要减湿路径对降雨型滑坡预测的影响。研究结果表明,采用不同状态路径的土水特征曲线来进行降雨条件下边坡的有限元渗流分析,会得到不同的基质吸力和孔压变化趋势,进而影响强度折减有限元法的计算结果;而对于相同的基质吸力条件下,采用主要增湿路径所预测的非饱和渗透系数会低于主要减湿路径的预测值,使得主要减湿路径预测滑坡破坏时间较主要增湿路径快。此外,若边坡产生滑动型破坏,则实际滑坡发生时间在主要减湿路径与主要增湿路径的预测值之间。研究成果说明,采用作为界限的主要增湿和主要减湿路径作为土水特征曲线的滞后模型,对降雨型滑坡灾害的防灾预警具有一定的实用价值,可利用主要增湿与减湿路径预测滑坡发生的时间差,规划与建立合适的滑坡雨量预警基准。