降雨入渗条件下双层非饱和土边坡渐进性破坏数值分析 |
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引用本文: | 洪心怡,刘志强,胡春洋,熊勇林.降雨入渗条件下双层非饱和土边坡渐进性破坏数值分析[J].自然灾害学报,2023(2):71-80. |
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作者姓名: | 洪心怡 刘志强 胡春洋 熊勇林 |
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作者单位: | 宁波大学土木工程与地理环境学院 |
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基金项目: | 浙江省自然科学基金项目(LY19E080012);;宁波市自然科学基金项目(2018A610230)~~; |
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摘 要: | 为了研究降雨入渗引起的双层非饱和土边坡的破坏机理,提出了渗透变形水-土-气三相耦合的有限元数值分析方法。计算程序中通过采用合理的非饱和土弹塑性本构模型,使其可描述双层非饱和土边坡在降雨入渗时的渗透-变形耦合力学特性变化,进而更加清晰明了地阐述非饱和土边坡的破坏机理。以2层不同湿密度的非饱和砂土边坡的模型实验作为研究对象,采用所提出的数值计算方法对不同降雨强度(50、100 mm/h)与双层坡角(59°和68.3°)等4个工况进行了数值模拟分析。与试验结果对比可知,数值模拟结果可以很好地再现试验观测现象,包括不同工况下的孔隙水压力变化、破坏时间。计算结果表明:1)由于2个土层的透水系数有所差异,水在2个土层之间的水分迁移较为缓慢。2)坡角越小(59°)或者降雨强度越小(50 mm/h),边坡破坏所需要的时间越长。3)在降雨过程中塑性破坏是从边坡左侧的坡趾附近开始,逐渐延伸至坡顶,最后形成一条贯穿整个边坡的塑性剪切带。4)边坡左侧的土体整体沿着滑动带向下滑动。在降雨强度较大(100 mm/h)的情况下,边坡滑动的规模相对较小。
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关 键 词: | 失稳破坏 有限元数值计算 非饱和土边坡 土-水-气三相耦合 降雨入渗 |
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