张培文[1]2002年在《降雨条件下饱和—非饱和土径流渗流耦合数值模拟研究》文中研究说明滑坡的稳定性由内在因素和外在因素所决定，内在因素是边坡本身所固有的，外界因素主要包括地震、降雨、开挖等。进年来，由于降雨导致的边坡的失稳越来越频繁。因此对于降雨条件下坡面水运动的研究无论在理论上还是在工程应用上，都具有十分重要的意义。 阐述了非饱和土中水流动的基本规律和土水特征曲线。由于土水特征曲线具有滞后的特点，提出了根据初始含水量来确定数值模拟初始时步非饱和土的渗透系数。 编制了基于Richards控制方程的饱和-非饱和渗流有限元分析程序，一些算例证明了本程序的正确性。改进了传统流量的计算方法，使得计算精度明显提高。 分析了降雨条件下地表水入渗的过程，提出了降雨条件下非饱和渗流的二维数学模型及边界条件。一些计算算例说明降雨条件下非饱和渗流的基本规律。 编制了基于Saint-venant控制方程的坡面径流的有限元分析程序，利用解析解和试验数据证明了程序的正确性。 根据非饱和土上水的转化机理，编制了降雨条件下地表水入渗和产流耦合的计算程序，并根据土-水特征曲线，提出了判断地表饱和的条件，根据此条件，加速了收敛速度，节省了CPU的时间。给出了降雨条件下水的入渗的实际过程。 利用降雨条件下地表水入渗和产流耦合的计算程序，分析了降雨强度、初始含水量、饱和渗透系数、孔隙率以及饱和渗透系数比对非饱和土入渗和产流过程的影响，进一步证明了传统理论的正确性。 利用降雨条件下地表水入渗和产流耦合的计算程序，模拟了小降雨强度和大雨强度对地下水位变化的影响，并用数值计算给出了地表排水沟对地下水变化的影响不是很显着的结论。
刘俊新[2]2007年在《非饱和渗流条件下红层路堤稳定性研究》文中研究表明随着铁路客运专线的发展，为了满足客运专线的运营要求，路基的设计思想与普通铁路相比需要有一个很大的转变，其中集中体现的一点：过去对路基工程主要满足在强度的要求上，而客运专线更体现在对路堤沉降的严格控制中，同时对路堤边坡的稳定性提出了更高的要求。由于路堤填土基本上都是非饱和土，其边坡稳定性和路堤变形理论与饱和土相比，更复杂，同时鉴于红层易于崩解等特性，因此对红层作为填料能否满足客运专线建设的需要作出评价更显得复杂。本论文针对红层泥岩发育的遂渝客运专线和达成复线客运专线建设，以侏罗系遂宁组泥岩为研究对象，对红层填料的工程地质特性、降雨下边坡的稳定性、非饱土路堤沉降计算理论进行了系统的研究。采用常规化学方法、电子显微镜法、X射线衍射法和压汞试验对其化学成分、矿物成分、结构特征和物性参数进行了分析；通过室内膨胀试验和室内浸水与室外大气条件下崩解试验对红层填料的膨胀和崩解等水理性质进行了分析；同时通过叁轴剪切试验、渗透试验、CBR试验和蠕变试验对不同压实度的红层填料抗压强度、抗剪强度、渗透性、浸水后承载能力、长期强度等主要工程特性进行了分析。以FLAC~(2d)为基础，利用其自带的fish语言编制了考虑非饱和土水气两相渗流-地表径流耦合程序，假定坡面为不透水边界，利用解析解对坡面产流数学模型的数值解进行了验证，并且通过算例计算分析表明，为了准确地评价降雨对边坡稳定性的影响，建议采用耦合边界进行计算，同时考虑水气两相的流动。通过建立考虑水气两相非饱和渗流的正演有限元模型，以数值模拟结果的出水时间为输入目标，以不同水平参数为输出目标，同时以模型试验结果为测试输入变量，利用径向基函数神经网络模型对不同压实系下红层填料非饱和土参数进行反演；并且利用反演的参数对不同压实下相应初始饱和度数值模拟水渗出时间与实际水渗出时间进行了比较，证明采用径向基函数神经网络模型对非饱和参数反演的可行性。基于非饱和土单变量的有效应力理论为基础，建立了非饱和水气两相的流体-固体耦合方程，在考虑地表径流-地下渗流和流体-固体双耦合的情况下，以达成线K240+10～70段因降雨产生的边坡破坏为工程实例，对计算理论模型进行了数值验证，同时对各种影响边坡稳定性因素进行了数值计算，对其破坏范围、降雨引起的破坏深度和入渗深度进行了分析，综合各种影响因素，其中降雨强度和历时及长期强度的影响最为明显。以单轴压缩红层蠕变试验为基础，提出基于非饱和土单变量理论的红层非饱和土路堤沉降计算理论；通过有限元对不同压实度下的整个离心试验加载过程进行了数值模拟，其结果与实际离心试验结果基本相符；同时通过算例对遂渝客运专线遂宁段某工点实际填筑过程的进行了数值模拟，并对其工后沉降进行了预则，结果表明与根据现场监测数据预测的结果相符。
余露[3]2012年在《降雨对填方边坡稳定性影响研究》文中进行了进一步梳理近年来，工程建设项目日益增多，填方边坡，正随着工程建设的发展而广泛分布在丘陵、山地等地形起伏较大的地区，由填方边坡失稳而造成的事故在工程界也常有所闻。降雨是影响边坡稳定性，最终导致边坡失稳诱发滑坡的最主要和最普遍的环境因素。本文以研究区填方边坡为对象，从非饱和土理论、饱和-非饱和渗流理论入手，运用相似原理，结合研究区工程地质条件和填方边坡特征，开展了填方边坡降雨物理模拟实验研究。对降雨条件下填方边坡模型各测点孔隙水压力的变化值进行观察。总结了降雨持时、降雨雨型、前期降雨等因素与边坡渗流场的相关性，并对降雨后期渗流场的变化做了初步的分析。然后，运用有限元软件对填方边坡进行数值模拟参数反演并对连续降雨条件下的渗流场及应力应变情况进行数值计算，从而分析降雨对填方边坡稳定性的影响。本文主要研究内容及成果：1、在总结前人成果的基础上，通过对非饱和土理论及饱和-非饱和渗流理论的深入研究，归纳完善了土-水特征曲线的影响因素，探讨了边坡降雨入渗的基本规律，并分析了降雨入渗对非饱和土边坡的影响。2、通过研究区工程地质勘察以及对研究区填方边坡特征的分析，运用相似理论，设计、搭建了填方边坡降雨物理模拟系统，开展了室内物理模拟实验。通过对填方边坡降雨实验分析认为，孔隙水压力的升降与降雨的开始与停歇总体成对应关系，但又略有不同，存在一定的延迟效应。孔隙水压力上升过程中，深度0.25m和0.50m处压力值与时间的关系分别为：u_w=-0.0168t~2+0.2528t+0.2171、u_w=-0.0095t~2+0.1162t+0.1238。前期降雨（含水率）对孔隙水压力的变化有直接影响，在一定深度内，坡体前期含水率越低，雨水的渗流作用响应越迟缓。降雨后期，孔隙水消散是一个缓慢的过程。在消散过程中孔隙水压力曲线总体呈下降趋势，但将出现一次持续时间较短的小幅度上升过程。3、在填方边坡降雨物理模拟实验的基础上，通过土-水特征曲线参数反演，获取了研究区边坡土体的参数。运用有限元软件构建数值模型，对研究区填方边坡降雨条件下渗流场进行数值模拟计算。分析表明，降雨过程中，坡体表层首先达到饱和，饱和区域零散分布在坡顶平台及拐点位置，随后饱和区域沿表层横向扩展并贯通，主要分布在距离坡表5m深度以内，水流矢量方向平行坡面向下分布，水体沿该区域向坡底拐角方向汇聚。填方边坡深度越深，渗流场变化受降雨的影响越小。4、通过物理模拟和数值模拟探讨了降雨条件下填方边坡的饱和区域形成发展规律。提出了饱和区域形成发展主要分为5个阶段：①表层局部饱和阶段，②表层饱和区贯通阶段，③坡脚饱和区扩展阶段，④坡脚饱和区推移阶段，⑤底层饱和区抬升阶段。5、通过有限元软件数值模拟耦合计算，分析了连续降雨24hour后填方边坡的应力应变情况。连续降雨后，研究区填方边坡剪应力集中位置主要出现在高程200m～210m（实际高程）位置，沿坡面平行分布，据坡面垂直距离约3m。填方边坡X方向位移主要集中在该区域坡体中心位置，向两侧及坡顶位移量逐渐减小。Y方向位移主要集中在坡体顶部内侧，向底部及外侧位移量逐渐减小。填方边坡降雨前坡体X方向最大位移量为1.569m，连续降雨后坡体X方向最大位移3.280m。降雨前Y方向最大位移量为-1.645m，连续降雨后坡体Y方向最大位移约-3.358m。
张连杰[4]2016年在《降雨入渗条件下膨胀土边坡稳定性分析》文中提出在膨胀土地区,膨胀土边坡失稳破坏是一个常见的工程地质问题。该类边坡失稳多为浅层滑动,多位于非饱和带,并且与降雨入渗密切相关,大多发生在降雨期间或雨后。因此,膨胀土边坡的失稳研究涉及到非饱和渗流、土的非饱和抗剪强度、膨胀土的吸湿变形以及降雨特征等因素。对于膨胀土边坡在降雨条件下的稳定性分析,可以为膨胀土边坡的设计及施工提供一定的理论依据,具有重要的现实意义。本文以国家自然科学基金项目“膨胀岩本构关系研究”为依托,以延吉膨胀土为研究对象,在明确其基本物理力学性质的基础上,进行了土水特征曲线试验、渗透试验、直剪试验、无荷膨胀率试验等为膨胀土边坡中饱和—非饱和渗流、膨胀土的抗剪强度、膨胀土的吸湿膨胀性质分析等提供了基础数据,进而为膨胀土边坡的稳定性分析奠定了理论基础。基于SWCC曲线结合渗透试验,对延吉膨胀土的非饱和渗透系数进行了推导,得到了延吉膨胀土渗透系数与基质吸力、含水率的关系曲线。由SWCC曲线可以看出吸湿部分曲线较脱湿部分曲线具有明显滞后现象,含水率与渗透系数之间的关系曲线基本重合,无滞后现象,说明了非饱和渗透系数是含水率、饱和度或者有效饱和度的单一函数。由直剪试验结果可知,非饱和土的强度指标随着含水量的变化而变化,不再是常数。采用Knothe时间函数模型对延吉膨胀土无荷膨胀率试验数据进行了拟合,构建了膨胀时程方程,并详细分析了方程中的未知参数的物理意义及影响因素。基于无荷膨胀率试验数据,应用温度场等效湿度场的理论对膨胀土吸湿膨胀特性进行深入分析,推导了等效温度膨胀系数。为了考虑膨胀土降雨条件下吸湿膨胀对边坡稳定性的影响,采用ABAQUS软件,通过Fortran语言编程子程序将温度场的变化等同于湿度场的变化,并在子程序中定义了热膨胀系数,实现了湿度场-温度场以及湿度线膨胀系数-热膨胀系数之间的转化。根据延吉多年降雨资料统计,设计了四种工况,基于非饱和下渗理论以及降雨入渗经验公式,通过解析法求解了各工况下降雨入渗曲线,将其作为降雨入渗边界,代入了边坡模型,分别对考虑膨胀和不考虑膨胀两种情况下边坡稳定性进行了分析。
刘小平[5]2008年在《非饱和土路基水作用机理及其迁移特性研究》文中提出随着蓬勃发展的国民经济对交通需求的日益提高,公路、铁路建设不断扩大,细粒土(粉质土和粘质土)、膨胀土及湿陷性土等非饱和土作为路基材料也逐渐增多,非饱和土的工程性质及非饱和土水分迁移特性也越来越引起工程界及科研者的重视。修建的路基一般属于非饱和土范畴,而含水量是影响非饱和土工程性质的主要因素。建后路基暴露于自然环境中,路面荷载作用、降雨渗流作用、地下水毛细作用及四季温度变化等因素直接给路基水分迁移提供动力,使路基中的水分产生迁移,路基土含水量发生变化,导致路基工程性质下降。因此,为了了解路基水分迁移的规律及程度以提高路基工程设计,对外界因素下路基土的水分迁移研究非常必要。本文基于以上工程实践要求,主要通过理论分析、室内试验及数值模拟等手段系统地研究了水分对非饱和土路基工程性质作用机理、路基水分在毛细作用、降雨作用路基渗流和路基裂隙渗流作用及水热耦合作用迁移等问题。首先,本文研究了非饱和土吸力的本质问题。从吸力的承载体—土颗粒水膜的本质特征进行了研究,引用并扩展了水膜理论,从广义的水膜理论及土性方面分析了非饱和土总吸力问题,推导了广义非饱和土水膜理论下的总吸力公式;同时,通过对长沙非饱和红粘土的非饱和土叁轴试验,获得了长沙非饱和重塑红粘土的土水特征曲线及在不同的吸力下抗剪强度特性。其次,研究了毛细作用下路基水分迁移特性。探讨了路基中毛细作用机理和毛细上升高度与时间、土颗粒大小的关系;基于简单的路基毛细作用模型及土-水特征曲线,初步导出单位体积路基土毛细作用下含水量的变化关系。利用多孔介质理论,分析路基土毛细作用多孔介质模型;分别从结合路基毛细作用模型、土-水特征曲线及多孔介质理论,从两方面导出单位体积路基土毛细作用下含水量的变化公式。再次,研究了降雨渗流作用下的水分迁移特性。基于路基内部水运动原理,分析了降雨渗流(包括路表渗流及路基裂隙渗流)对路基的浸润作用,探讨了IEM和FDEM降雨模型强降雨及弱降雨强度下雨水入渗路基机理,推导出降雨强度与雨水入渗路基深度的公式,研究了降雨作用下非饱和土路基的饱和-非饱和流,且基于一般渗流方程的基础上,初步导出了降雨作用下非饱和土路基的饱和-非饱和渗流公式;同时,对路基土质裂隙进行了初步探讨,分析了非饱和土路基裂隙介质特征,并建立考虑吸力水头的土质裂隙渗流公式。最后,研究了水-热偶合作用下路基的水分迁移特性。研究了路基温度场及温度场与水分场耦合作用下路基水分迁移规律,同时,根据前人路基土性热参数的测试成果,利用matlab语言数值模拟砂质路基和粘性土路基在不同初始干密度及不同初始含水量条件下的路基温度场随时间变化特性;按照质量守恒及热力学定理推导了水-热耦合方程,分别分析了水-热耦合场的基质势与温度场的耦合作用及渗流场与温度场的耦合作用,继而推导了基质势-温度场及基质势-温度场-渗流场耦合方程;数值模拟砂质路基和粘性土路基分别在基质势、基质势-温度场及基质势-温度场-渗流场叁场耦合作用下路基中的水分场随时间的变化过程,初步探讨了叁场偶合作用下不同土质路基在不同的初始干密度及初始含水量变化下土中含水量变化的机理。
林鸿州[6]2007年在《降雨诱发土质边坡失稳的试验与数值分析研究》文中研究表明降雨是诱发坡地地质灾害与人工边坡失稳的重要原因,这类灾害常造成重大的人员伤亡与财产损失,如何减少坡地灾害对社会的危害,一直是世界各国政府所关心的重要议题。因此研究降雨条件下各类天然和人工边坡的稳定性分析和评价方法,具有重要的学术意义与实用价值。本文考虑降雨诱发型滑坡灾害的地质与降雨特性,进行了非饱和土抗剪强度特性的研究,利用饱和-非饱和非稳定渗流有限元分析与强度折减有限元法相结合的流固准耦合方法来评价降雨条件下的边坡稳定性,并进行了降雨诱发滑坡的试验研究以及其数值分析。论文主要的研究成果包括以下几个部分: 1.通过压力板仪和直剪试验的组合方法,对粉细砂、粉土与粉质黏土进行了试验,探讨了无粘性土和粘性土的各项抗剪强度参数与基质吸力的关系,并根据土中水不同状态下吸力的发展和作用,解释了非饱和土抗剪强度随土的状态路径而改变的机理。2.利用饱和非饱和非稳定渗流有限元分析与强度折减有限元法相结合的流固准耦合方法对前人与本文的滑坡模型试验进行了数值分析,结果表明该法在描述降雨条件下边坡变形至失稳过程等方面具有明显的优势,即可用以预测滑坡类型、规模、滑体的位置及其影响距离等,因此该法对滑坡减灾工作具有实用价值。3.通过模型试验与数值分析,提出将土水特征曲线的两个界限曲线用于流固准耦合方法的计算中,并以此来预测滑坡灾害发生的可能时间,由于其计算结果同样代表了两种极端情况,因此可以应用于雨量预警基准的规划。4.模型试验数值验证的结果表明,在高雨强条件下,可以通过流固准耦合数值分析方法来评价边坡的稳定性;而在低雨强的条件下,当边坡产生渗出面时,将会低估可能的逸出点位置,从而影响对滑坡破坏时间的预测。
纵岗[7]2013年在《复杂降雨条件下边坡稳定性分析》文中认为降雨和滑坡是人类生活中的两种常见自然现象，降雨是诱发滑坡的主要原因，二者有着密切的联系。本文根据非饱和土力学理论和降雨入渗理论对入渗条件的边坡饱和—非饱和渗流场进行分析计算，并在此基础上对降雨条件下的边坡的稳定性进行了研究分析，得到针对某一特定边坡安全等级的划分标准。本文研究工作的主要内容如下：（1）饱和—非饱和渗流计算的方法研究分析。首先在介绍饱和-非饱和渗流基本理论的基础上，应用能量守恒定律和达西定律推导出饱和-非饱和渗流控制方程。然后介绍了与求解微分方程有关的土水特征曲线和渗透系数等参数。最后根据降雨入渗理论得到饱和—非饱和渗流控制方程的定解条件。（2）降雨入渗作用下边坡暂态渗流场的特性分析。利用用ABAQUS有限元软件进行了数值模拟，得到了降雨入渗情况下各种降雨要素对边坡暂态渗流场的影响规律，并且重点对孔隙水压力、体积含水率、暂态饱和区随时间和空间的变化规律进行了归纳和总结。（3）降雨入渗作用下的边坡稳定性研究分析。根据降雨作用下边坡暂态渗流场的分析结果和非饱和土的抗剪强度理论，对边坡的稳定性进行分析，得出相应情况下边坡稳定性安全系数的变化规律。定量的给出各种降雨因素对边坡稳定性的影响程度，对边坡的稳定性进行全面的评价。（4）基于降雨量的多少来判断边坡的安全状态。确定边坡发生滑坡时的临界降雨量，将实际的降雨量与临界降雨量进行对比分析就可以直观的判断边坡的安全状况，为滑坡的预防工作带来方便。本文全面分析了边坡在不同的降雨强度、降雨历时、降雨类型、土体饱和渗透系数等降雨因素作用下边坡渗流场的变化规律，以及渗流场的变化对边坡稳定性的影响，并且得到了确定某一边坡发生滑坡的临界降雨量的方法，能够为滑坡的预防和治理提供参考依据，具有重要的理论意义和实用价值。
盛登宝[8]2018年在《干旱半干旱地区降雨入渗对堆积土滑坡稳定性的影响研究》文中认为我国北、西北地区降水量较少的区域为干旱或者半干旱地带,也是非饱和带分布的主要范围。在岩土工程中遇到的大部分土坡处于不饱和状态。而在非饱和土坡体中降雨往往是其失稳的重要诱发因素之一。目前人们已经把渗流场和土体骨架变形的耦合分析作为边坡稳定性研究的重点,但并没有真正实现把渗流-应力-变形耦合理论普遍地运用到实际工程边坡稳定性分析中。而且,随着我国“一带一路”经济发展战略的推进,西北部地区经济建设规模不断加大,涉及到非饱和土的工程问题逐渐增多。所以,继续深入研究非饱和土流-固耦合相关问题对科学指导、服务岩土工程建设和地质灾害防治具有重要意义。本文以吕梁兴县瓦塘镇兴汉村滑坡为研究对象,根据滑坡环境地质条件、形态特征要素及近期变形破坏情况,初步探讨了兴县沙沟庙村滑坡的形成机制。在室内土工试验的基础上进行土-水特征曲线拟合,得到VG渗透数学模型,给出土-水特征曲线,分析了研究区堆积土的土-水特征和形变特征,为堆积土降雨入渗分析提供依据。运用Geostudio和多物理场耦合分析软件COMSOL Multiphysics分别进行渗流场和应力场的单双向耦合分析,对比单向耦合和双向耦合的差别;探讨了堆积土边坡在降雨入渗条件下渗流场、应力场的变化规律以及稳定性变化情况。本文的主要研究内容及成果如下:(1)根据兴县沙沟庙村滑坡环境地质条件、滑坡形态特征要素及近期变形破坏情况,对兴县沙沟庙村滑坡的形成条件进行了分析,即兴县沙沟庙村滑坡属于黄土-砾石-基岩斜坡,变形破坏机制为:坡脚开挖破坏了坡体的原始应力平衡状态,再加上降雨诱发,导致坡体前缘滑动变形,后缘拉裂下错,属于牵引式滑坡。(2)通过土-水特征曲线试验,借助Origin数据分析软件,拟合得到VG渗透数学模型,给出土-水特征曲线,为非饱和土降雨入渗条件下多场耦合分析提供依据。并利用拟合模型继续进行模拟计算,分析比较不同a、n的土-水特征曲线,可知,较大n值的特征曲线较“平坦”,改变a值时,较小a值的土具有较大的进气压力值。(3)以兴县瓦塘滑坡为例,运用Geostudio和COMSOL Multiphysics有限元模拟软件分别进行渗流场和应力场的单双向耦合,探讨了在降雨入渗条件下边坡渗流场变化规律以及应力场、稳定性演化过程;并对比单向耦合和双向耦合的差别,分析不同降雨条件以及土体饱和渗透系数等因素对两场和边坡稳定性的影响,得出的主要结论为:降雨强度和持时对渗流速度、基质吸力变化速率以及湿润锋的位置影响较大;考虑双向耦合情况下边坡孔隙水压力的变化更大,耦合效应对雨水入渗有一定的阻滞作用。且在降雨入渗初期,是流-固双向耦合效应最明显的时候,所以,在边坡稳定性分析过程中,当降雨持时较短时,必须考虑流-固双向耦合效应。
吴意谦[9]2016年在《潜水地区地铁车站深基坑降水开挖引起的变形研究》文中研究指明伴随着全球经济和城市化的飞速发展,人类生存空间和地面交通的压力越来越大,高层和地下建筑工程正在各地如火如荼的开展着,随之而来的深基坑工程无论数量、深度还是规模均在与日俱增。为保证深基坑工程施工开挖环境的干燥与安全,在开挖前进行相应的降水工程必不可少,而抽降水及后续的开挖均会引起周围土体的不均匀沉降及环境的改变,容易引发严重的工程事故,给人民的财产及安全带来极大的隐患和风险,准确预测降水以及后续开挖而引起的变形就显得尤为重要。本文针对基坑降水及后续开挖引起的周围土体、建筑物及支护结构的变形,进行了较为全面的理论分析、计算公式推导、数值模拟及其现场监测研究,主要完成的工作和取得的成果如下:1、计算求解基坑降水引起地面沉降的理论精确解十分困难,因其涉及包括群井效应在内的诸多影响因素。结合西客站深基坑工程实例,设计了单井抽水试验、完整基坑群井降水的方案,并完成了现场一系列的监测工作,得到不同降深、不同距离时单井以及群井的井周地下水位和地表沉降量变化规律,对比分析发现仅在大降深时的井周附近区域内,群井效应在影响地下水位方面表现得较为明显,对地表沉降量的影响十分微小。可以忽略群井效应的影响,基于Dupuit假设和分层总和法提出一种简化算法计算降水引起的井周地面沉降,计算结果与现场监测数据较为吻合。2、规范算法与实际情形存在差异,通过分析降水引起的地面沉降机理,在降水后的疏干带土层内引入非饱和土的有效应力原理作为其计算理论的依据,推导出基坑降水引起周围土体沉降的改进算法,结合工程实例将该改进算法的计算结果与实际监测数据和规范算法进行对比,表明该算法的计算结果略小于规范算法,更为接近实际监测值。3、降水后土层的变形包括水平位移和竖向沉降,通过分析降水引起的土层变形机理及渗流力作用的转化机理,得出地下水运动产生的渗流力是导致土层变形的根本诱因,利用地下水渗流力学原理给出该渗流力的方向,在假想渗流等一系列假设的基础上,建立土微元体简化力学模型,推导出考虑渗流力作用下基坑降水引起地面沉降的改进算法,结合工程实例验证,表明该改进算法的计算结果与实测数据更为吻合。4、降水会引起井周建筑物的不均匀沉降及倾斜,以桩基础为研究对象,通过降水后桩基沉降的机理分析,以降水后桩侧负摩阻力和中性点位置为切入点,建立改进的桩基沉降等效计算模型,结合已有的规范经验公式及前述已完成的考虑疏干带非饱和土影响下有效应力增量的计算方法,分别给出单桩、群桩在降水后不均匀沉降量的计算方法,结合土门墩车站深基坑降水工程实例,表明提出的计算程序具有较高的实用价值,可以快速求解出降水后井周建筑物的不均匀沉降值。5、结合西客站、土门墩两车站深基坑工程实例,采用大型有限差分软件FLAC3D及流固耦合的两步算法对基坑降水后周边地表、建筑物的变形进行了全过程的模拟分析,将模拟结果与前述各理论计算方法进行对比,结果基本吻合,数值模拟方法计算结果略小于理论算法,理论算法得到了一定程度的验证。6、结合西客站、土门墩两车站深基坑工程实例,通过现场监测得到由降水引起的周边土体及建筑物沉降的变形规律,将实际监测值与前述各计算结果进行对比分析,结果基本吻合,通过实测数据有力的验证了前述各理论算法及数值算法的正确性。7、岩土工程问题具有极强的地域性,兰州地区大厚度潜水卵石层由基坑降水引起的周围土体沉降量因含水卵石层的级配不良、骨架优异而明显小于其它地区,导致规范算法计算结果偏大,提出一个适用于该类地区、针对于规范算法的折减系数ζ,折减计算结果更为接近实测值。8、降水后基坑的开挖将导致坑周、坑底土体以及支护结构的变形,给周边环境带来风险,在总结前人研究成果的基础上,通过大量算例验证提出M-C本构模型不适宜应用于模拟计算基坑开挖,采用有限差分数值分析软件FLAC3D并利用修正剑桥模型对基坑开挖施工的全过程进行了模拟优化研究,结果表明优化方案合理可行。
万正义[10]2014年在《非饱和土坡坡面降雨非正交入渗试验研究与数值分析》文中认为非饱和土坡在降雨入渗下的稳定性研究需要确定土体含水率,因此对降雨入渗的规律性及边界条件的研究具有重要的科学意义和实用价值。目前非饱和土坡坡面降雨入渗规律性及机理研究仍不完善,采用的正交边界条件存在缺陷。正交入渗边界对于不同性质的土采用相同的边界处理方法,对于边界条件转化的判别机制不符合非正交入渗实际,导致坡面土体的入渗计算的精度难以保证。在降雨入渗过程中,现有的坡面土体的入渗能力的确定方法具有缺陷,与实际的非正交入渗理论差异较大。为了研究非饱和土坡在降雨入渗条件下的入渗规律,探索符合实际的非正交入渗边界条件,本文进行了人工模拟降雨入渗试验,并针对非饱和土坡降雨入渗试验进行数值模拟。研究内容主要分为以下几个方面:(1)在原有室内模拟人工降雨装置的基础上进行改进,进而满足本文试验的要求;(2)对粉质粘土进行室内降雨入渗试验研究及入渗数值模拟,探讨雨强、坡角及孔隙比对降雨入渗规律的影响;(3)设计了室外大型降雨试验装置,并进行非饱和砂土室外坡面降雨入渗试验。对室内和室外非饱和土坡降雨入渗试验进行重点研究,分析得到非饱和粉质粘土和砂土坡面的降雨入渗规律。将试验结果与采用正交入渗边界的数值模拟结果相比较,证明了目前按正交理论处理的入渗边界条件存在的错误之处。非饱和土坡坡面降雨入渗的试验研究表明,对于渗透能力弱的粉质粘土,坡角和雨强的变化对降雨入渗的规律具有显着的影响,而数值模拟中难以反应出其对入渗率的显着影响;对于渗透能力较强的砂土,雨强与饱和渗透系数的相对大小不能作为坡面土体在降雨入渗过程中是否会饱和的判别条件。
参考文献：
[1]. 降雨条件下饱和—非饱和土径流渗流耦合数值模拟研究[D]. 张培文. 大连理工大学. 2002
[2]. 非饱和渗流条件下红层路堤稳定性研究[D]. 刘俊新. 西南交通大学. 2007
[3]. 降雨对填方边坡稳定性影响研究[D]. 余露. 成都理工大学. 2012
[4]. 降雨入渗条件下膨胀土边坡稳定性分析[D]. 张连杰. 中国地质大学(北京). 2016
[5]. 非饱和土路基水作用机理及其迁移特性研究[D]. 刘小平. 湖南大学. 2008
[6]. 降雨诱发土质边坡失稳的试验与数值分析研究[D]. 林鸿州. 清华大学. 2007
[7]. 复杂降雨条件下边坡稳定性分析[D]. 纵岗. 江苏科技大学. 2013
[8]. 干旱半干旱地区降雨入渗对堆积土滑坡稳定性的影响研究[D]. 盛登宝. 太原理工大学. 2018
[9]. 潜水地区地铁车站深基坑降水开挖引起的变形研究[D]. 吴意谦. 兰州理工大学. 2016
[10]. 非饱和土坡坡面降雨非正交入渗试验研究与数值分析[D]. 万正义. 天津大学. 2014
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