這是一個更正

在書上關于非飽和土邊坡降雨入滲的算例中，滲透系數與飽和度之間的關系是根據圖1中的兩個經驗公式得到的。這兩個公式取自文獻1，參數也取文獻1中的建議值。對一基質壓力，分別計算出對應的飽和度和滲透折減系數，然后在abaqus中將滲流折減系數和飽和度相關聯。注意到這兩個公式實際上與孔壓的單位有關。參照文獻2，猜測應該用Pa。書里面的數據應該是錯的，深表歉意。

 

圖1

 

算例的說明

（1）基質吸力的初始分布

在之前的算例中，初始孔隙水壓力隨高度線性分布，在水位以上越高，孔壓越小（負值）。實際上基質吸力不會那么大。本例中參考文獻1（圖2），認為孔壓最小為-60kPa，即水位以上孔壓從0變化到-60之后不再變化。為便于設置，建模時將相應區域分割開（圖3）.

圖2

圖3

（2）非飽和材料的參數設置

非飽和土需要設置sorption選項，給定孔壓和飽和度之間的關系（圖4），ABAQUS會根據這個關系確定初始的孔隙比。另外在Permeability中通過子選項設定折減系數與飽和度之間的關系。

 

圖4

（3）初始應力的外部導入

先將材料設為彈性，設置一個soil分析步，選為穩態分析，設置所需要的孔壓分布邊界條件（地下水位在坡腳），通過gravity施加重力荷載，計算得到初始應力分布。

將cae文件另存為一個，改變材料，將第一個分析步replace為geostatic分析步，在load模塊中指定初始應力來源為外部數據庫（圖5，下載cae文件后需按實際情況修改）。如果geostatic分析步不易平衡，可嘗試將步長由固定變更為自動。

 

圖5

 

（4）降雨入滲的邊界條件

這里通過指定流量模擬降雨。在load模塊中create load選擇類別fluid中的surface pore fluid，指定降雨量為40mm/h。這里入滲強度和土體參數只是為了演示效果。

土坡坡腳沒有設置降雨入滲條件。這是因為本例中地下水位固定在坡腳處，降雨后認為該處孔壓仍然保留為0。

 

圖6

（5）滲透系數的影響

降雨72小時前后后，孔壓的分布如圖7所示，可以看到降雨的影響，讀者可以選定不同位置的土體單元，觀察基質吸力的演化過程。

 

圖7

如果將土體滲透系數下降一個數量級（0.018mm/h）,小于降雨強度，水來不及下滲，降雨1.738小時后就已經破壞（圖8-圖9）

 

圖8塑性應變

 

圖9mises應力

【1】Cho S E, Lee S R. Instability of unsaturated soil slopes due toinfiltration[J]. Computers and geotechnics, 2001, 28(3): 185-208.

【2】徐晗, 朱以文, 蔡元奇,等. 降雨入滲條件下非飽和土邊坡穩定分析[J]. 巖土力學, 2005, 26(12):92-97.

 

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來源：ABAQUS在巖土工程中的應用