基于ABAQUS降雨入渗条件下基坑边坡稳定性分析

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plaxis3d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。

现今对滑坡的研究过程中大多没有考虑坡体之上的裂隙，然而裂隙对降雨型滑坡所起的作用尤为重要。某公路滑坡坡体之上存在大量裂隙，为研究其在降雨过程中渗流及稳定性变化规律，运用有限单元法分别模拟有裂隙和无裂隙时坡体内瞬态渗流场变化、稳定性随降雨历时的变化情况。结果表明：在研究含裂隙滑坡降雨入渗过程中，考虑裂隙时的计算结果与现场观测结果更一致，考虑裂隙对滑坡稳定性的影响十分必要。

针对一铁路沿线隧道施工弃渣场,现有相关的资料为基础,采用现场调研、试验研究、理论分析与数值模拟相结合的研究方法,查明了弃渣场的工程地质条件、变形破坏特征与边坡防护情况,并基于边坡地质模型分析了该弃渣场在降雨条件下的边坡稳定性。建议对该弃渣场未防护坡面采用浆砌石框架植被护坡措施进行防护。

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降雨入渗的情况之下,边坡稳定性的分析和研究为何如此重要,主要是矿坑边坡稳定性受到降雨的主要诱发,导致土地的饱和度变大,含水量增加之后土体中的基质吸引力会变小,导致其抗剪的强度降低；更严重的情况是会出现矿坑边坡失稳或者出现滑坡等危险情况。所以,必须要参考现场的实际工程情况,根据软件提供的渗透张量的计算程序获取灰岩渗透张量。利用降雨的不同工况就加固前后位移以及安全系数的变化规律进行前后对比分析,甚至要在降雨条件下对矿坑边坡的加固结构的轴力变化规律进行分析；本文就是根据这样的方式去探讨降雨入渗条件下矿坑边坡稳定性。

结合现场工程实际,根据渗透张量计算程序得到灰岩渗透张量,针对不同降雨工况,对比分析边坡在加固前后位移和安全系数变化规律,以及坡体加固结构在降雨作用下轴力变化规律。通过降雨后边坡位移分析,边坡在没有进行加固时,最大位移发生在边坡下部,中部次之,上部位移最小。在降雨强度为200mm/d降雨4d后,边坡坡脚处位移迅速增加,对应的安全系数也降低到最小值;采用预应力锚索加固措施后,边坡稳定性大幅提升,边坡加固后,边坡位移非常小,安全系数最小值较未加固时边坡最小安全系数有大幅提高;预应力轴力随着降雨的持续逐渐增大,最大轴力出现在边坡下部位移最大位置,随着降雨持续时间增加,位移边坡中上部分锚索轴力变化平稳,位于坡脚处锚索轴力增大幅度较大。

公路边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,外界因素主要包括降雨、地震、开挖等。近年来,降雨导致公路边坡失稳进而影响交通的情况越来越多。祥临公路地处气候湿润多雨,地质灾害频发,运用降雨入渗相关理论,对其进行边坡稳定性分析,得知该路段安全系数小于1.05,边坡处于不安全状态,需要进行防护加固。

基于非饱和土力学理论,利用有限元方法对降雨条件下边坡的饱和-非饱和渗流及稳定性进行探讨。数值分析表明,雨水入渗使边坡非饱和区土体的基质吸力减小,是导致边坡稳定性降低的主要因素。

针对安太堡露天矿西北帮高陡边坡,介绍了边坡的工程背景和滑坡现状。结合工程地质、气象条件等资料,分析了降雨对边坡稳定性的影响机理,并使用slide软件将潜在危险滑体分为50个条块,采用路径搜索方法对强降雨边坡在饱水和排水条件下的稳定性进行了模拟分析。结果表明:边坡降雨饱水条件下的稳定系数约为0.841,且最危险的滑动面位于边坡上部,穿过上层填土和粉土,而边坡在排水条件下的稳定性为1.010,最危险滑动面仍然位于边坡上部,但滑动区域相比饱水条件下明显减小,滑动面也随之减小。

在人为扰动、地震、降雨等因素中,降雨是滑坡主要的诱发因素。以玉溪新平大戛高速公路边坡为研究工点,结合地质勘测、钻探、物探、现场调查、室内试验、资料收集等数据,采用无限斜坡模型、瑞典条分法及极限平衡法计算分析降雨条件下斜坡的流向流量及其稳定系数,研究斜坡开挖前后的稳定性及预测水流冲刷严重的区域。结果表明:开挖前在水位高度等于土层厚度的极限饱和工况下,斜坡处于稳定状态；开挖后按1:1.75的坡比,斜坡亦处于稳定状态。所以坡体开挖施工是安全的,但需做好坡面排水及防护工作。

结合某公路节理岩质边坡,采用离散单元法,考虑节理岩体应力与渗流耦合机理,对降雨条件下节理边坡稳定性进行分析。重点分析了边坡主应力分布和位移矢量图,节理张拉和剪切位移以及边坡渗流产生的空隙水压力。分析结果表明:节理边坡变形主要受优势节理面控制,产生平面滑移。节理张拉和剪切位移趋势与边坡变形规律是一致的,地下水流动产生空隙水压力会加剧边坡的变形趋势。

分析边坡土体强度参数在降雨条件下的衰减规律,并在此基础上研究降雨对浅层边坡稳定性的影响。研究结果表明：土体黏聚力随含水量增大的变化规律接近指数减小,土体内摩擦角随含水量增大的变化规律接近线性减小;降雨持时不变的条件下,边坡安全系数随降雨强度的增大而呈非线性减小;降雨强度不变的条件下,边坡安全系数随降雨持时的增大而接近线性减小。

基于饱和-非饱和渗流理论,利用数值仿真方法,模拟降雨条件下边坡渗流场的变化规律。再考虑渗流产生的孔隙水压力,对边坡的稳定性进行分析,运用条分法计算边坡安全系数,并采用网格法搜索最危险滑移面。对不同降雨条件下边坡的安全系数和最危险滑移面进行分析对比,为工程实际提供参考。

把降雨入渗条件下的边坡稳定性问题转化饱和-非饱和渗流问题的应力场和渗流场来计算,考虑在降雨入渗过程中滑动面抗剪强度的影响,研究降雨入渗过程对边坡的安全系数的影响。应用瞬态的饱和-非饱和二维有限元渗流模型,对降雨条件下的边坡的稳定性进行了模拟,模拟的数值计算结果表明,在降雨入渗过程中,边坡的安全系数在不断减小。

通过geostudio软件中seep/w模块和slope/w模块分别对非饱和土采用有限元法和极限平衡法进行降雨条件下的二维渗流和边坡稳定性计算.结合算例,分析了不同降雨强度、不同降雨持时对边坡稳定性的影响,以及降雨后不同持时的边坡安全系数的变化,并且在特大暴雨条件和产生存水边界条件下边坡安全系数的变化情况.结果表明:降雨强度和降雨持续时间对边坡稳定性有很大影响,雨后边坡安全系数变化过程随时间的增长而下降并趋于稳定;特大暴雨及存水边界条件下安全系数则呈现先减小后骤增再骤降再缓升,最后趋于稳定的过程.

基坑边坡稳定性的评价及工程实例

基坑边坡滑坡推力的计算是基坑边坡治理成败以及经济是否合理的重要依据,因此计算方法及计算参数的选取都应十分慎重。本文在一个基坑中针对具体的地质空间环境,分别采用了不同概化对其边坡的稳定性进行评价,并得到了很好的验证

以某露天矿边坡为研究对象,结合矿区的水文工程地质条件,借助有限元计算软件midas/gts,在两种不同的降雨条件开展了多个工况下的露天矿边坡稳定性研究分析。结果表明：在强降雨条件下,由于降雨强度远大于土体的渗透能力,短时间内边坡浅层土体含水量会迅速增加,会形成暂态饱和区,因此对深部土体影响较小,对边坡的稳定性和安全系数影响较小;连阴雨条件下,当降雨强度小于土体的渗透能力时,雨水能够充分渗入到边坡土体中,对边坡稳定性产生不利影响。通过绘制曲线图可知渗透系数的增大开始阶段安全系数按斜率较大的线性函数发生变化,随后安全系数递减速率逐渐降低,当饱和透系数达到一定程度后,安全系数变化不明显。

以某露天矿边坡为研究对象,结合矿区的水文工程地质条件,借助有限元计算软件midas/gts,在两种不同的降雨条件开展了多个工况下的露天矿边坡稳定性研究分析。结果表明：在强降雨条件下,由于降雨强度远大于土体的渗透能力,短时间内边坡浅层土体含水量会迅速增加,会形成暂态饱和区,因此对深部土体影响较小,对边坡的稳定性和安全系数影响较小;连阴雨条件下,当降雨强度小于土体的渗透能力时,雨水能够充分渗入到边坡土体中,对边坡稳定性产生不利影响。通过绘制曲线图可知渗透系数的增大开始阶段安全系数按斜率较大的线性函数发生变化,随后安全系数递减速率逐渐降低,当饱和透系数达到一定程度后,安全系数变化不明显。

介绍了渗流与应力耦合的基本原理,以及边坡降雨入渗的过程。根据工程地质条件及岩土的特性建立边坡数值模型,运用abaqus进行降雨条件下的有限元分析,观察边坡土体孔压场、位移场等的变化规律.最后对边坡稳定性进行评价。

近年来,作为一种垃圾处理的重要方式,国内每年都有大量的垃圾被堆放在填埋场中。可是随着降雨入渗引起的城市卫生填埋场滑坡灾害的不断发生,垃圾填埋场边坡稳定问题得到越来越多的关注。利用现有渗流理论和边坡稳定性分析理论,通过分析现有垃圾土的现场及室内试验数据,使用geostudio软件对现有的工程实例进行数值模拟计算,分析降雨持时、强度、模式对边坡稳定性的影响。

以西部某铁矿区域内一边坡作为研究对象,基于abaqus有限元软件,运用强度折减法、容重增加法对边坡的稳定性进行分析,计算出该边坡的安全系数;然后采用传统瑞典法和简化毕肖普法计算出该边坡的安全系数,将4个计算结果进行对比研究,以此来验证有限元模拟分析的准确性和可行性。