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降雨条件下饱和—非饱和土径流渗流耦合数值模拟研究

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  (本文共119页) 本文目录 | 阅读全文>>

铁道部科学研究院
铁道部科学研究院

库岸边坡地下水渗流特征及其成灾规律的研究-贡川滑坡地下水渗流模拟和稳定性分析

本文在前人研究成果和经验积累的基础上,结合非饱和土渗流理论和非饱和土抗剪强度理论,采川Geo-slope软件包进行边坡地下水渗流模拟和边坡稳定性计算分析。并且,以贡川滑坡做为工程实例,研究探讨了贡川滑坡在水库蓄水、大气降雨和水库蓄水后大气降雨情况下地下水渗流特征与动态规律。同时,计算分析了各相关条件对贡川滑坡稳定性的作用和影响。从而,揭示库岸边坡地下水渗流特征和成灾规律。相关结论主要有:(1)水库蓄水对库岸边坡地下水渗流影响较人,其边坡稳定系数降低明显;(2)大气降雨对渗透性较差的库岸边坡地下水渗流作用较小,仅当在水库蓄水后的高地下水位情况厂有明显的响应;(3)大气降雨对钱表层坡体的地下水动态特征和分布规律具有显分的作用和影响,是浅表层坡体变形和破坏的主要触发因素;(4)边坡地下水渗流和赋存特征与岩土渗透性质、初始水位条件,边坡几何形态、补给和排泄条件、以及降雨历时和降雨强度等因素密切相关,并直接控制和决定其变形破坏特征和成灾规...  (本文共98页) 本文目录 | 阅读全文>>

重庆交通大学
重庆交通大学

重庆地区极端气候对非饱和土物理力学性能的影响规律研究

近年来,极端气候事件频发,给国家、社会带来巨大的生命、财产损失,为了提高我国重要线性工程在极端气候条件下的抗灾能力,并填补我国非饱和土工程在应对极端气候事件方面设计和施工水平相关领域的空白,本文依托于重庆市教委科学技术研究项目(KJ120407),以重庆实测气象数据为边界条件、实地取样土工实验结果为参数依据,采用数值模拟方法将极端气候与非饱和土路基边坡进行水-热-力三场耦合,探寻非饱和土路基边坡对极端气候作用的响应,并对非饱和土体的物理力学参数变化进行了分析。主要结论如下:1.以1950~2013年重庆地区气象数据为基础,采用百分位法确定重庆地区极端气候阈值、提取极端气候指标,分析各极端气候指标的强度、频率特征,并根据年际震荡周期预测未来趋势。结果表明:①重庆地区近64年的年平均气温整体呈小幅上升趋势,降水量以微弱趋势增长,并在年际间呈现出明显的旱涝交替特征;②除了极端低温指标中极端低温日数呈下降趋势外,其余极端低温指标以及极端...  (本文共93页) 本文目录 | 阅读全文>>

武汉大学
武汉大学

非饱和土水力全耦合模型与数值模拟方法研究

无论是300m级高坝,还是高陡边坡、大型地下工程建设,均无一例外地涉及复杂赋存环境下岩土体渗流、变形与稳定控制问题。岩土体渗流与变形的耦合作用以及多场多相耦合过程既是近30年来国际岩土力学领域的前沿研究热点,也是大型水利水电工程、深部岩体工程、核废料地质处置工程等建设中迫切需要解决的关键科学技术难题。本文以非饱和土为主要研究对象,以土体细观结构及其演化为基础,紧密围绕非饱和土水力耦合机理的量化描述、耦合过程的精细模拟、耦合效应的工程控制这一核心科学问题,重点开展了非饱和土水力全耦合本构模型及数值模拟方法等内容的研究。主要研究成果如下:(1)建立了考虑颗粒黏结效应的非饱和土弹塑性本构模型大量研究表明,非饱和状态下土体颗粒间的黏结效应对其变形具有显著影响。采用单位接触面积上弯液面引起的黏结力,定义了黏结因子这一具有严格物理意义的独立变量,用以表征颗粒黏结效应对非饱和土力学特性的影响。基于试验成果,建立了黏结因子与孔隙比的内在联系,推...  (本文共238页) 本文目录 | 阅读全文>>

河海大学
河海大学

非饱和土强度变形实用计算方法

选择含水率作为物理量,避免吸力量测和计算的困难,研究土体内水分对强度和变形的影响。进行了非饱和土的强度和变形试验,研究了非饱和土的强度随含水率的变化,建立了引入含水率的非饱和土实用非线性模型。提出了控制含水率不变、保证气压消散的试验方法,在普通三轴仪上进行了非饱和土的强度和变形试验。试验也模拟了施工期间气压能够很快消散而水压变化不大的工程实际特点。试验结果表明:非饱和土的强度和抵御变形的能力随含水率的增大而降低。研究非饱和土的强度随含水率的变化,发现不同含水率的非饱和土的强度指标与含水率的关系可线性表示,建立了非饱和土的总应力强度公式,并提出了较为具体的运用建议和方法。研究了含水率对非饱和土变形的影响。按照邓肯模型的参数整理方法得到了不同含水率情况下非饱和土的模型参数,研究这些参数随含水率的变化规律,建立了引入含水率的非饱和土实用非线性模型。另外,非饱和土的固结问题非常复杂,固结方程的求解也相当困难,难以在工程中得到实际运用。论...  (本文共106页) 本文目录 | 阅读全文>>

《水土保持研究》2011年04期
水土保持研究

一维非饱和土热-湿耦合的数值解

地表浅层土体是工程活动的主要对象,由于受到诸多因素的影响,土体中的温度场、水分场等均是变化的,而且相互影响。土体中的温度变化会引起水分迁移使含水量变化,含水量的变化又会引起土的导热系数等发生变化,从而影响传热过程及温度分布。因此,研究浅层土体水(水分场)、热(温度场)问题时,必须考虑其相互影响[-12]。非饱和土耦合现象具有较广的工程背景,因而引起众学者的兴趣[-25]。岩土深处核废料处置过程中的放热现象亦是近年来人们关注的问题之一。路基中的温度场、水分场是动态变化的。路基中热量的差异和改变引起水分的迁移与转化,同时,路基中的水通过改变土的热特性来影响土壤的温度[3]。白冰指出在给出非饱和介质热能-水分传输的耦合质量控制方程和基于Fourier热传导定律的热能平衡方程的基础上,对热能传输及水分迁移的基本特征和机理进行了分析[4]。Wu L Z利用傅立叶积分变换开展了非饱和土变形-渗流耦合的解析研究[5]。张玉军从水-气-热三场耦...  (本文共3页) 阅读全文>>

《岩土工程学报》2005年05期
岩土工程学报

第二届全国非饱和土学术研讨会纪要

2005年4月23日,第二届全国非饱和土学术研讨会在浙江大学邵逸夫科学馆隆重举行。本次研讨会由中国土木工程学会土力学及岩土工程分会主办,浙江大学岩土工程研究所承办。中国土木工程学会土力学及岩土工程分会理事长张在明院士、浙江大学党委副书记叶高翔教授、浙江大学建筑工程学院院长董石麟院士等领导出席开幕式并致辞。开幕式由浙江大学建筑工程学院常务副院长陈云敏教授主持。来自包括香港、台湾在内的国内各大学、科研院所及工程勘察设计单位的200余位专家、代表参加了会议。中国科学院院士沈珠江等多名国内著名学者出...  (本文共1页) 阅读全文>>