降雨入渗条件下非饱和土朗肯土压力分析

传统的土压力分析仅考虑了土体饱和强度对土压力产生的贡献,忽略了基质吸力及其变化对土压力的影响。运用非饱和土有效应力原理和饱和土朗肯土压力公式推导了非饱和土朗肯土压力公式,结合Iverson降雨入渗解析解,推导出降雨入渗条件下非饱和土压力公式。该公式将降雨入渗时的非饱和土压力表示为时间和深度的函数,更符合实际情况。研究结果表明：采用该方法计算得到的土压力值相对于传统计算结果偏大,作用点偏高;此外,随着降雨的发生、入渗和停止,主动土压力呈现“减小-增大-减小-稳定”趋势,被动土压力呈现“增大-减小-增大-稳定”趋势,该现象由降雨过程中基质吸力改变所致。由该公式获得的土压力分布及变化规律可用于挡土工程结构的设计。     

降雨入渗补给规律分析

本文依据我站地中蒸渗计和气象站的实测资料,重点从岩性、潜水埋深、降雨情况等方面对潜水的降雨入渗补给规律进行了分析总结,进而对确定入渗补给量和入渗补给系数的复杂性进行了初步的分析。     

基于HYDRUS的三舟溪滑坡降雨入渗规律研究

以三舟溪滑坡为例,运用HYDRUS-1D模拟软件,对由于降雨影响造成滑坡土壤不饱和区的土壤水运动进行模拟计算,为滑坡体降雨入渗规律研究提供参考依据。将模拟计算结果与实际监测结果进行对比,发现在考虑降雨影响下,评价滑坡体降雨入渗规律采用Hydrus-1D是可靠的。受降雨特征和初始含水率的影响,降雨对地下水位的影响存在滞后作用,5月25日和5月29日降雨期间,湿润锋到达模型底部所用的时间分别为 6 h、19.2 h。     

三峡库区黄土坡滑坡降雨入渗模型研究

传统的入渗模型未考虑坡角和降雨强度对滑坡入渗过程的影响,为了更好地描述黄土坡滑坡降雨入渗过程,在Green- Ampt入渗模型的基础上推导了考虑坡体倾角和小降雨强度影响的降雨入渗模型。为了获取改进的入渗模型参数,在黄土坡滑坡1#崩滑体上进行了双环渗透试验与降雨、土的含水率和基质吸力现场监测。结果表明,黄土坡滑坡1#崩滑体饱和渗透系数为4.81×10-5 m/s;降雨时体积含水率增加,降雨停止后体积含水率降低,深部表现出一定的滞后特性;基质吸力变化趋势与体积含水率相反,降雨使其减小,降雨停止后逐渐增大。通过双环渗透试验与现场监测,获取了黄土坡滑坡降雨入渗模型参数值。将入渗模型计算值与现场监测数据进行对比,该模型计算值与现场监测数据吻合,说明该降雨入渗模型可用于黄土坡滑坡降雨入渗分析。     

鄂西恩施地区非饱和土降雨入渗规律

在分析鄂西恩施地区降雨特征的基础上,选取6组典型降雨条件,设计并进行了室内人工降雨土柱非饱和入渗试验。通过实测土体体积含水率,揭示了鄂西恩施地区非饱和土降雨入渗规律,获得了降雨入渗影响区体积含水率变化规律、入渗前锋运移规律以及降雨强度和历时对入渗的影响规律。通过GeoStudio软件对室内降雨试验进行了数值模拟,数值模拟结果与试验结果基本相同,进一步验证了降雨入渗规律。同时依据实测结果,分析了数值模拟的不足之处,为通过数值模拟方法研究非饱和土降雨入渗奠定了基础。     

降雨入渗条件下多级黄土高边坡稳定性分析

在西北地区进行基础工程建设,遇到了大量的多级黄土高边坡工程。边坡工程属于永久性工程,难免遇到降雨状况。降雨入渗会引起边坡土体饱和度与土体重度的变化,进而导致边坡体基质吸力与有效应力场的变化,使边坡的稳定性受到较大的影响。本文通过考虑边坡体不同深度处基质吸力随雨水入渗的变化情况,建立了渗流场与应力场的耦合计算模型,对降雨入渗条件下多级黄土高边坡的稳定性进行分析。最后,依托实际边坡工程,利用PLAXIS 3D岩土有限元软件,建立边坡稳定性计算模型,通过设置降雨量随时间的变化函数与渗流边界条件,进行降雨入渗条件下多级黄土高边坡的稳定性数值计算,并与理论分析结果进行了对比分析。根据数值计算结果可得到多级黄土高边坡在降雨入渗条件下的变形、基质吸力、有效应力、潜在滑移面以及安全系数的变化情况,从而对降雨入渗影响下多级黄土高边坡的稳定性做出分析。研究结果可为降雨入渗条件下多级黄土高边坡的稳定性的研究提供一定的指导作用。     

基于Green-Ampt模型的多层结构边坡降雨入渗改进计算方法及稳定性影响研究

降雨作用下,边坡土体的饱和度及含水率升高,基质吸力减小。随着降雨历时的增长,雨水入渗深度对坡体的稳定性产生影响。然而传统多层结构边坡的入渗计算方法并未考虑随入渗深度不断变化的基质吸力与层间积水点的形成,且忽略饱和层内沿坡体层面流动的部分雨水对入渗过程的影响,亦未考虑潜在滑动面位置随降雨历时的变化。将入渗过程分解为若干个子过程,并基于Green-Ampt（G-A）入渗模型对传统多层结构边坡的入渗计算方法进行改进,以对每个子过程进行求解,最后将其合并为整体入渗过程的解。在此基础上对层间积水点的形成时刻进行计算,进而分析雨水入渗深度与时间的关系,并研究降雨强度与雨水入渗深度对边坡不同位置处（湿润锋、饱和层）稳定系数和滑动面位置的影响。研究表明:（1）基于G-A模型的改进计算方法所得结果比传统多层结构边坡入渗计算方法所得结果更接近于数值模拟结果。（2）对于多层结构土质边坡,其安全系数随着雨水入渗深度的增加不断降低,并且在层间积水点形成时产生突变现象。（3）随着降雨历时和降雨强度的增大,边坡中潜在滑动面位置会产生变化,前期潜在滑动面位置出现在湿润锋处,后期则出现在饱和层交界面处。该方法提高了多层结构边坡传统降雨入渗计算方法的精度,更加全面的对多层结构边坡的稳定性进行评价,其工程应用范围亦得到进一步扩大     

基于COMSOL Multiphysics的非饱和裂隙土降雨入渗特性研究

基于COMSOL Multiphysics软件对非饱和裂隙土降雨入渗特性进行数值模拟研究。通过将裂隙和基质分别离散成有限单元,建立了能充分模拟土中裂隙流、基质流以及裂隙-基质流量交换的离散裂隙-孔隙介质模型。结合"空气单元"的概念,对裂隙土的上边界进行模拟。该方法不仅能描述降雨初期雨水沿裂隙优先入渗的现象,还能描述当降雨量大于裂隙土入渗量时雨水沿地表流走的现象。通过对地表以下2 m深度内低渗含裂隙土体进行模拟,分析了裂隙的几何特征、基质的水力特性、前期水分条件以及降雨强度对非饱和裂隙土降雨入渗过程的影响。结果表明,在非饱和裂隙土中,存在两个主要的渗流过程:一是水沿裂隙优先流动;二是水不断从裂隙吸入基质中,基质吸收水的作用抑制了裂隙中优势流的发展。与裂隙的几何特征相比,基质的水力特性对非饱和裂隙土渗流的影响较大。增大基质的饱和渗透系数可能使由裂隙流主导的渗流过程转变为由基质流主导的渗流过程,而基质的非饱和特性与裂隙土的初始含水率改变了土体的储水能力,从而加速或延缓了降雨入渗至某一深度的时间。降雨强度对土体入渗速率和入渗量均有影响,当超过裂隙土的入渗能力时,多余积水沿地表流走,断面入渗率随...     

成都黏土降雨入渗规律研究

成都黏土作为一种典型的膨胀土,具有很强的水敏性,其降雨入渗规律较复杂.结合现场试验和数值计算结果,分析不同降雨条件下的降雨入渗规律.研究表明:降雨入渗深度范围内大部为非饱和区,降雨入渗深度主要受降雨时长、孔隙率和基质吸力控制,降雨入渗饱和深度主要受降雨强度、孔隙率和饱和渗透系数控制,成都地区单日降雨情况下,降雨入渗深度...     

降雨入渗规律的实测与分析

关于降雨入渗可降低土坡的稳定性的研究很多,其机制也逐渐趋明确。然而,一场降雨对土坡稳定产生影响的入渗雨量计算问题还没有得到很好地解决。Holten等研究者的一些计算入渗量的方法在土坡的实际应用中难以满足精度要求;而一些有限元的边界处理方法则建立在假定的入渗规律基础上,多少存在不足。研究设计了室内降雨入渗土柱试验,在初步揭示降雨入渗过程和规律基础上,探讨了准确反映降雨入渗量的有限元计算方法,并通过数值试验进一步揭示室内试验未能明确的降雨入渗规律。     

降雨入渗下高填强夯矿渣边坡滑坡机理研究

义马煤业集团股份有限公司所属综能公司在建场地中部有一20m高矿渣边坡,矿渣为三叠系砂岩、泥岩,堆积至今已有10~50a。该边坡整体属软质岩石,多全风化土状和强风化状,砂岩碎块手刻可碎,结构疏松、分选性差、粒间结合力弱、透水性强。虽经强夯处理,但在2010年雨季期间在边坡中下部仍出现多处滑塌。为研究该高填强夯矿渣边坡在降雨入渗下的变形特征和滑坡机理,借助于弹塑性力学有限元和非饱和渗流力学等理论,建立了高填矿渣边坡的位移场-非饱和渗流场耦合数值模型,详细分析了降雨入渗条件下边坡的位移场、渗流压力分布、体积含水量和安全系数等特点。研究结果表明:随着降雨的持续进行,高填强夯矿渣边坡安全系数大幅降低; 强夯后边坡渗透性降低,渗流正压集中于坡顶一定深度范围内,且随着降雨的持续进行,渗流正压逐渐增加至稳定,负压值基本保持不变,但负压区逐渐缩小,表明负压对强夯矿渣边坡的影响有限,重点是做好该类边坡坡顶一定深度范围内的排水措施,以消减渗流正压; 正压区体积含水量上升至饱和状态; 持续降雨条件下坡脚出现剪切破坏,导致边坡中下部出现滑塌。其研究成果对于矿山矸石山边坡、尾矿坝、高填碎石土路基等渣土混合边坡稳定性研究有重要借鉴意义。     

基于土体本构模型的某碎石土滑坡降雨入渗稳定性分析

降雨是自然界诱发滑坡的最为活跃的外部因素之一,降雨入渗降低滑坡稳定性受降雨强度、降雨历时、滑体的渗透性、径流系数和侧向补给等因素的影响,然而一般工程中缺乏有关降雨入渗对滑坡稳定性影响的深入研究。研究表明,碎石土滑坡主要是由滑体位移、滑动状态、滑面上摩擦应力的发挥程度不一致、塑性应变的不断发展及发展不一致引起的,降雨入渗诱发滑坡主要是通过改变岩土体的原有应力-应变状态等实现的。滑坡防治工程中,常以滑带土抗剪强度、滑体重度、孔隙水压力、渗透压力作为滑坡体稳定性分析和防治工程设计的重要参数,较少考虑降雨过程中滑坡岩土体应力-应变变化规律。本文基于碎石土的本构模型,采用数值模拟方法,基于降雨入渗过程中土体应力-应变变化规律,考虑土体的渗透系数、径流系数和入渗强度等因素,对某碎石土滑坡稳定性进行分析,结合对该滑坡的观测,揭示碎石土滑坡在降雨入渗作用下坡体内孔压、应力等分布情况,为该类滑坡防治提供理论依据。     

开挖与降雨作用下边坡失稳机理及模拟分析

边坡开挖和降雨通常是导致边坡失稳的重要原因。本文以湖南湘西山区某国道扩建开挖边坡为研究对象,基于现场边坡监测结果和数值模拟分析,研究了在边坡开挖和降雨条件下坡体变形位移的过程。结果表明:边坡的破坏是一个渐变的过程,不同的影响因素对边坡的影响不同。开挖切方是浅层坡体失稳的诱发因素,开挖切方破坏了坡体的应力平衡,使坡体的应力重新分布,并在坡体中产生浅层的滑动面。雨水的入渗是坡体深层滑动面的诱发因素,雨水沿着裂缝渗入坡体,使浅部滑动面上下土体的变形差进一步加大,进而产生浅层牵引式滑动破坏。同时雨水的入渗使碎石土和强风化页岩交界附近产生高孔隙水压力,在水-岩土共同作用逐渐形成软化的滑带土,从而形成深层滑动面。     

强降雨作用下堆积碎石土渗流规律研究

强降雨致堆(残坡)积碎石土渗透特性改变是触发滑坡、泥石流等降雨诱发型灾害的关键因素。为探究降雨入渗诱发滑坡的动态机制, 通过自制一维渗透仪与二维边坡降雨入渗模型, 对水竹湾隧道旁具有级配代表性的碎石土进行强降雨入渗试验, 并通过Seep/w软件进一步分析堆积碎石土湿润锋迁移入渗规律。研究结果表明:一维入渗深度-时间曲线存在阶梯状趋势, 即湿润锋迁移速度首先随表层土含水率的突增迅速增加至最大值, 然后缓慢减小, 最后湿润锋迁移速度略微增大; 湿润锋平均迁移速率随雨强的增大趋近线性增长; 碎石土沉降变形在入渗过程中经历缓慢增长、急剧增大、逐渐停滞3个阶段; 坡顶、坡腰及坡脚处入渗速率与一维入渗速率分别满足指数关系、对数关系及线性关系; 雨水最终入渗深度由大到小依次为坡脚、坡顶、坡腰。     

降雨入渗对碎石土高路堤边坡稳定性的影响研究

为研究基于当地历史降雨数据在不同降雨强度下的碎石土高路堤边坡的稳定性,分析了边坡降雨入渗的方法及模型,讨论了碎石土高路堤边坡的稳定性计算方法,以甘肃陇南地区为研究对象,基于Geostudio对不同计算方案下的碎石土高边坡进行降雨入渗及稳定性分析,得到了不同降雨强度下的碎石土高路堤边坡的稳定性.研究结果表明,基于研究区降...     

土坡降雨入渗影响因子模拟实验

综合模拟实验土坡降雨入渗的各种常见影响因子,实验结果表明:土质对降雨入渗能力的影响明显,土中粘粒含量越高,颗粒越细微,粒间孔隙越小,吸、保水性能越强,开始入渗速度较快,在一定时间后入渗趋于平缓,浸润线前锋位置与雨水之间存在滞后现象;土体结构都对土体入渗能力产生较大影响,随着土体密实程度的增加,土体水力传导度减小,其水分入渗能力明显降低,开始入渗速度较快,在30min过后入渗趋于平缓;在临界含水量内,渗透系数与饱和度成反比;在正常温度范围内,对渗透影响不明显;坡度与累积入渗深度基本呈凸形曲线关系;随着植被覆盖度增加,累积入渗量成直线增加。     

降雨对工程弃土堆积体稳定性的影响分析

基于重庆库区工程弃土在经历极端降雨条件下达到不同的饱和度,应用GEO-SLOPE软件对其进行计算,采用非饱和土强度理论对其结果进行分析,结果表明:库区内工程弃土天然含水量较小,一定量的前期降雨量有利于增强其稳定性,但是在极端降雨情况下,高强度的降雨使土体迅速达到饱和,低强度且长时间的降雨使土体经历较长的时间达到饱和,最后由于基质吸力丧失,稳定性降低,导致滑坡。     

钛闪石在不同浓度盐酸中的溶解作用

对采自澳大利亚Carnperdown钛闪石分别进行了浓度为1,2和3mol/L的盐酸溶解实验,溶解时间分别为：110,170,245,335,455,605,785,995,1235和1505min。浸蚀后的酸液用ICP-AES进行了金属阳离子浓度测定;残余固体则用X射线衍射法和红外吸收光谱进行了研究。实验表明,酸浓度愈大,角闪石阳离子的浸出浓度也愈大。这与一般的硅酸盐矿物的溶解规律相一致。此外,阳离子的溶出量主要受晶体结构制约,连接相邻工字梁的曰位离子优先溶出。致使在溶出液中Ca^2＋浓度与其它八面体阳离子的浓度比大于分子式中的比值。基于对未浸蚀样品和浸蚀后残余固体的X射线衍射和红外吸收谱研究可知,阳离子的溶出并未造成闪石结构中硅氧骨干的变化。     

降雨下边坡开挖支护离心模型试验

为研究降雨下高速公路高边坡在开挖及运营过程中的变形规律及稳定性,以柳南公路改扩建工程某处典型高边坡为原型,利用大型土工离心机及自主研发降雨装置,开展12组不同开挖-支护时序边坡模型试验,通过对边坡从变形至破坏全过程监测,分析不同支护时序条件对边坡稳定性的影响。结果表明:实时支护能有效抑制边坡在水平和竖向的变形,在边坡开挖至第1级和第6级后,坡顶水平变形分别降低33.9%和30.4%,竖向变形降低54%和11.6%;实时支护对维持降雨下边坡稳定状态非常有利,边坡开挖至第2、4、6级后遭遇降雨,其稳定系数降低了10.1%、5.4%、6.5%;相同降雨量下,无实时支护边坡的稳定系数要比实时支护至少降低50%,说明了实时支护对降雨下边坡稳定性的意义巨大。      

城市固体废弃物填埋场表层土壤的降雨入渗规律研究

考虑到黄土地区气候特征和地下水的埋藏深度,城市固体废弃物填埋后,其淋洗液主要是以雨水入渗而产生,则上覆土层的厚度应该根据降雨入渗的深度而确定;根据土壤物理学和饱和-非饱和渗流理论,利用土体颗粒分析试验,求得土水特征曲线以及渗透曲线;通过有限元数值模拟,可得各种降雨条件下的水分入渗规律,为填埋场的顶层设计与淋洗液的溶质运移提供参考与依据。