非饱和土多尺度渗流及其对土坡稳定性的影响研究
发布时间：2023-04-08 01:02
非饱和土在自然界中广泛存在,其渗流与稳定性分析一直是岩土工程领域的研究重点。同时,岩土介质又是一种典型的具有多尺度结构的多孔介质,从不同尺度对其渗透性进行分析也是近年来的一个研究热点。本文基于FORTRAN语言编制了渗流与边坡稳定性分析程序,通过引入数个多尺度参数来构建非饱和土的多尺度渗透模型,并结合工程实例,对非饱和边坡的渗流和稳定性进行了分析。最后,对非饱和土坡的剪胀性及其对土坡稳定性的影响进行了探讨,具体研究内容如下:(1)完成了非饱和渗流有限元分析中的两类边界条件,即水头边界条件和流量边界条件的程序实现。在所获得的饱和-非饱和渗流场的基础上,开展了土坡稳定性分析。库水位波动条件下的数值模拟结果表明:边坡稳定性的演化由非饱和区和水压力的演化共同支配,对于同样的库水位下降幅度,库水位下降过快会导致边坡安全系数迅速降低。(2)探讨了 Bishop有效应力参数的数种形式对土坡稳定性计算结果的影响,发现计算的安全系数从小到大分别为:Vanapalli,Alonso,Fredlund,Oberg,Sun。分别对比了将基质吸力贡献的附加强度,计入等价正应力与计入等价粘聚力对稳定性计算结果的影...
【文章页数】：118 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
致谢
摘要
ABSTRACT
1 绪论
1.1 研究背景及意义
1.2 课题的国内外研究现状
1.2.1 岩土介质多尺度研究现状
1.2.2 边坡稳定性研究现状
1.3 研究内容与方法
1.4 本文的创新点
2 非饱和渗流Richards方程与有限元格式
2.1 非饱和渗流基本理论
2.1.1 达西定律
2.1.2 土壤水分运动的基本方程
2.2 有限元法简介
2.2.1 有限元法的基础理论
2.2.2 渗流分析中的Richards方程有限元格式
2.3 强度折减法简介
2.4 本章小结
3 非饱和土坡渗流与稳定性分析
3.1 水位波动对库区边坡稳定性的影响
3.1.1 水位缓降时边坡渗流场及稳定性变化
3.1.2 水位骤降时边坡渗流场及稳定性变化
3.1.3 水位下降对库区边坡稳定性的影响
3.2 不同边界条件对边坡渗流场的影响
3.2.1 有限元渗流边界条件的实现
3.2.2 降雨持时对边坡的影响
3.2.3 降雨强度对边坡的影响
3.3 Bishop有效应力参数形式对稳定性计算的影响
3.4 附加强度计入等价正应力对稳定性计算的影响
3.5 等价粘聚力在积分点上的实现
3.6 本章小结
4 非饱和土渗透特性的多尺度建模
4.1 岩土材料的多尺度简介
4.1.1 含大孔隙的土体
4.1.2 含裂隙岩体
4.1.3 土石混合体
4.2 多尺度参数的选取与实现
4.2.1 均质土渗透系数的随机分布
4.2.2 土壤大孔隙
4.2.3 土石混合体
4.3 多尺度参数对渗流场及稳定性的影响
4.3.1 变异系数
4.3.2 大孔隙面积比
4.3.3 块石种类及含量
4.3.4 敏感性分析
4.4 深圳光明新区滑坡事故的模拟分析
4.4.1 渣土坡的数值模型
4.4.2 长时间弱降雨状态
4.4.3 短时间强降雨状态
4.4.4 考虑盲沟排水对渣土坡的影响
4.4.5 考虑堰塞湖对渣土坡的影响
4.5 本章小结
5 土体剪胀特性对坡体稳定性的影响
5.1 相关联流动法则与非相关联流动法则
5.1.1 塑性理论
5.1.2 屈服准则
5.1.3 流动准则
5.2 剪胀角对边坡稳定性的影响
5.2.1 Davis等效方法的应用
5.2.2 考虑剪胀性对边坡稳定性的影响
5.3 分层土体剪胀性对稳定性的影响
5.3.1 土层位置对整体稳定性的影响
5.3.2 土层体积对整体稳定性的影响
5.4 本章小结
6 总结与展望
6.1 本文的主要工作和结论
6.2 不足与展望
参考文献
附录A
作者简历及攻读硕士学位期间取得的研究成果
学位论文数据集
本文编号：3785682
【文章页数】：118 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
致谢
摘要
ABSTRACT
1 绪论
1.1 研究背景及意义
1.2 课题的国内外研究现状
1.2.1 岩土介质多尺度研究现状
1.2.2 边坡稳定性研究现状
1.3 研究内容与方法
1.4 本文的创新点
2 非饱和渗流Richards方程与有限元格式
2.1 非饱和渗流基本理论
2.1.1 达西定律
2.1.2 土壤水分运动的基本方程
2.2 有限元法简介
2.2.1 有限元法的基础理论
2.2.2 渗流分析中的Richards方程有限元格式
2.3 强度折减法简介
2.4 本章小结
3 非饱和土坡渗流与稳定性分析
3.1 水位波动对库区边坡稳定性的影响
3.1.1 水位缓降时边坡渗流场及稳定性变化
3.1.2 水位骤降时边坡渗流场及稳定性变化
3.1.3 水位下降对库区边坡稳定性的影响
3.2 不同边界条件对边坡渗流场的影响
3.2.1 有限元渗流边界条件的实现
3.2.2 降雨持时对边坡的影响
3.2.3 降雨强度对边坡的影响
3.3 Bishop有效应力参数形式对稳定性计算的影响
3.4 附加强度计入等价正应力对稳定性计算的影响
3.5 等价粘聚力在积分点上的实现
3.6 本章小结
4 非饱和土渗透特性的多尺度建模
4.1 岩土材料的多尺度简介
4.1.1 含大孔隙的土体
4.1.2 含裂隙岩体
4.1.3 土石混合体
4.2 多尺度参数的选取与实现
4.2.1 均质土渗透系数的随机分布
4.2.2 土壤大孔隙
4.2.3 土石混合体
4.3 多尺度参数对渗流场及稳定性的影响
4.3.1 变异系数
4.3.2 大孔隙面积比
4.3.3 块石种类及含量
4.3.4 敏感性分析
4.4 深圳光明新区滑坡事故的模拟分析
4.4.1 渣土坡的数值模型
4.4.2 长时间弱降雨状态
4.4.3 短时间强降雨状态
4.4.4 考虑盲沟排水对渣土坡的影响
4.4.5 考虑堰塞湖对渣土坡的影响
4.5 本章小结
5 土体剪胀特性对坡体稳定性的影响
5.1 相关联流动法则与非相关联流动法则
5.1.1 塑性理论
5.1.2 屈服准则
5.1.3 流动准则
5.2 剪胀角对边坡稳定性的影响
5.2.1 Davis等效方法的应用
5.2.2 考虑剪胀性对边坡稳定性的影响
5.3 分层土体剪胀性对稳定性的影响
5.3.1 土层位置对整体稳定性的影响
5.3.2 土层体积对整体稳定性的影响
5.4 本章小结
6 总结与展望
6.1 本文的主要工作和结论
6.2 不足与展望
参考文献
附录A
作者简历及攻读硕士学位期间取得的研究成果
学位论文数据集
本文编号：3785682
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/diqiudizhi/3785682.html
