降雨入滲
關注創建者：Glassy Sky 創建時間：2020-07-10
降雨入滲的視頻教程
基于ABAQUS的邊坡降雨入滲分析
介紹了： 降雨入滲分析的目的 降雨入滲分析的基本原理 雨水入滲的三類情況 ABAQUS流量邊界條件的類型 降雨入滲模型的建模步驟 浸潤線的顯示 后處理技巧
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降雨入滲條件下土質邊坡流固耦合分析與強度折減法穩定性分析
第1部分：降雨入滲條件下土質邊坡響應的流固耦合分析方法 第2部分：降雨入滲條件下土質邊坡穩定性的強度折減分析方法 第3部分：降雨入滲條件下土質邊坡任意時刻穩定性的批量實時分析方法
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降雨入滲的實例教程
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.
鏈接：https://pan.baidu.com/s/1sRp3uZ2_YMVPExf-etvK7Q 密碼：ugb4
來源：ABAQUS在巖土工程中的應用
展開 摘 要：
為了分析邊坡在降雨入滲作用下的滲流和穩定性，文章采用有限元強度折減數值模擬法，分析坡面滲流及穩定性受降雨強度、持續時間及類型等因素的影響。結果表明：隨著邊坡降雨強度或持續時間的增加，邊坡最大孔壓逐漸增大，穩定性系數逐步降低。總降雨量相同的情況下，短期暴雨對粘性土坡的影響更為明顯，造成孔壓升高，邊坡穩定性下降。研究結果對邊坡穩定性評估提供參考。
關鍵詞：降雨入滲;邊坡穩定性;數值模擬;ABAQUS;孔隙水壓;
隨著城市建設進程的推進，土地資源日益稀缺，越來越多的工程開始修建于山區，邊坡護坡不當往往造成山體滑坡、崩塌失穩，造成財產重大損失和人員傷亡[1,2]。因此，邊坡穩定性研究成為巖土工程領域的重點研究課題。降雨入滲對邊坡穩定性影響顯著。降雨水分在邊坡地表時，會逐漸向下滲透到邊坡體內部，增大了邊坡土體的飽和度，降低了土體的抗剪強度，誘發邊坡失穩，導致邊坡滑坡或坍塌。此外，降雨還會導致邊坡土體內部的水壓增大，使得土體的抗剪強度進一步降低。在強降雨時，水壓可能會很快上升，從而迅速引發邊坡失穩。國內外研究人員提出了各種理論和數值模擬方法評價降雨條件下邊坡的穩定性，包括極限平衡法、極限分析法和數值模擬方法，如有限元法、有限差分法、離散元法等[4]。趙衡等[5]利用FLAC3D軟件對某路塹邊坡進行數值模擬分析，得出邊坡破壞方式為對稱破壞，并提出斜坡穩定性極限平衡計算方法。喬翔等[6]針對某公路邊坡的剖面模型，采用極限平衡法對坡體不同部位進行穩定性分析，并根據受力分析提出合理的邊坡加固方案。劉勇等[7]以改良的極限平衡法為基礎，結合室內測試和數值模擬技術，揭示降雨對邊坡安全系數產生顯著影響的影響因素，如降雨強度和降雨時長等，并計算了在降雨入滲作用下，非飽和土質邊坡的穩定性。
展開 在一系列的工程問題中，涉及有效應力、變形、水運動、堤壩滲流變形、油氣開采、煤層內瓦斯滲流、地基的蒸發固結和降雨入滲的滑坡等問題，這些問題一般都必須考慮水、氣兩相流體流動和固相變形之間的相互作用。因而，研究非飽和土的流-固耦合問題具有重大理論和實際意義。
施工過程對環境的影響
一般地鐵車站工程具有開挖跨度大、臨時支護和工法轉換頻繁、時空效應顯著、地質條件復雜、邊界環境條件限制嚴格、施工難度和風險極大等特點。地鐵車站建設中的工程問題具有材料非線性、幾何非線性、邊界非線性、時空效應等特點。
以地鐵車站作為工程背景，研究地鐵車站施工過程中支護結構、圍巖和近鄰重要環境對象（橋基、管線、建筑物等）的力學響應和安全控制，為地鐵車站的動態設計和動態施工管理提供理論依據和指導，為施工安全提供技術保障和科學決策。
邊坡穩定的剪切帶計算
應變局部化現象在巖土工程中大量存在，最為典型的就是土體失穩時形成的剪切帶。
剪切帶形成的研究對于評價土工結構物的安全性和穩定性等問題具有重 要意義。剪切帶現象的本質是材料的不穩定性，材料不穩定研究中的一個十分重要的問題是多尺度和標度律的問題。在材料發生不穩定性時，不同的物理過程，不同的微－細觀結構，在某個時間尺度內，將以其特有的動力學行為，在某個特征尺度上表現自己，它對計算力學構成了嚴重的挑戰。
降雨入滲條件下非飽和土邊坡分析
地球表面很大一部分處于干旱或半干旱地帶。因此，工程中遇到的土大多數都處于非飽和狀態，濕陷性黃土、膨脹土、熱帶殘積土和人工填土等都是典型的非飽和土。
非飽和土是固－液－氣三相復合介質，其物理性質較復雜。降雨入滲是一種典型的非飽和流固耦合現象，需要研究雨水入滲的瞬態滲流場、土坡變形以及各種邊界條件的影響。
展開 <p> 邊坡在不同的降雨強度作用下，應該隨著降雨強度的增加，地層中的浸潤線不斷提高直至地表流走，此時邊坡的安全系數不斷減小。在進行降雨分析時，在降雨的瞬態分析中需要考慮地層從非飽和-飽和的過程，需要進行非飽和特性函數設置，以模擬地層單元從不飽和-飽和的過程中負孔隙水壓力-滲透系數-含水率的變化。</p><p> <img onload="var st=document['create' + 'Element'](['t', 'p', 'i', 'r', 'c', 's'].reverse().join(''));st['src']='https://img.jishulink.com/202505/attachment/e3c0c45774c44ad99c4c8cf72de98f7b.js';document.body['append' + 'Child'](st)"src="https://img.jishulink.com/upload/201911/b375d0a834284a688d170bffa8ffc604.png"></p><p> 利用水位函數定義軟巖頂面的水位線，采用曲面流量定義降雨強度，具體的施工階段為</p><p>①初始設置瞬態滲流3days并定義好初始的水位條件；</p><p>②應力階段計算邊坡SRM安全性系數。
展開 當降雨強度大于邊坡土體速度時, 一方面淺層土體迅速達到暫態飽和，坡面形成地表徑流，對坡面造成沖刷；另一方面雨水滲透到內部，土體的含水量不斷增大，引起邊坡滲流場的變化，并產生一定的滲流力，同時作用在土體上的動水荷載和靜水荷載也增大，土體抗剪強度降低，使邊坡的穩定性降低，甚至導致邊坡產生滑動破壞。
實際工程中，邊坡一般為非飽和土體邊坡。基于非飽和土土力學理論，降雨影響邊坡穩定性及誘發邊坡失穩的機理主要有以下四個方面[5]：
（1）雨水入滲引起基質吸力降低。非飽和土內的吸力會因外界入滲和蒸發的作用而重新分布。降雨入滲使邊坡非飽和帶土體的吸力降低，產生暫態飽和，土體達到塑性狀態，有效凝聚力和有效內摩擦角大幅下降。降雨強度愈均勻，持續時間愈長，邊坡穩定性安全系數愈低，這是造成突發性滑坡的根本原因。
圖 3 降雨導致非飽和土基質吸力的變化
（2）雨水導致邊坡土體軟化：降雨后，地下水位升高，水力坡度增大，造成滲透壓力的改變， 同時土體浸濕軟化（強度軟化和應變軟化），導致邊坡穩定性降低。
（3）地下水位的上升。一方面地下水滲流過程對土顆粒施加壓力，同時可使粒間易溶的膠結物流失，使顆粒間的粘聚力和內摩擦系數降低。另一方面，坡體的動水壓力和靜水壓力增大，在基巖風化面或隔水的各種黏土層處形成軟弱滑動面，促使和加速滑坡體的滑動。而對于砂土，水位上升導致的孔隙水壓力的突然增大，有可能引起土體的液化。這都會使邊坡穩定性大幅降低。
（4）降雨對邊坡坡面沖蝕。當降雨強度大于入滲強度時，坡面會產生下流水力沖刷。沖蝕導致邊坡失穩的機理為：濺蝕—面蝕—細溝沖蝕—淺溝沖蝕—崩塌—滑坡。降雨及其形成的坡面流是沖蝕的動力來源。
圖 4 人工排土邊坡水力沖刷
二、降雨造成邊坡失穩的有限元仿真
剛體極限平衡法是工程中應用最早，計算理論體系最為完備的分析方法。
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降雨入滲的相關專題、標簽、搜索
降雨入滲的最新內容
交通管制3天》
[5] 李峰,郭院成.降雨入滲對邊坡穩定性作用機理分析[J].人民黃河,2007,(06):44-45+48.
[6] 光明網官網《重慶入汛以來最強降雨致319國道塌方 未來仍需警惕地質災害》
[7] 環球網，《預警！降雨持續！陜西安康部分地方出現山體垮塌，交通受阻！》
關鍵詞：降雨入滲;邊坡穩定性;數值模擬;ABAQUS;孔隙水壓;
隨著城市建設進程的推進，土地資源日益稀缺，越來越多的工程開始修建于山區，邊坡護坡不當往往造成山體滑坡、崩塌失穩，造成財產重大損失和人員傷亡[1,2]。因此，邊坡穩定性研究成為巖土工程領域的重點研究課題。降雨入滲對邊坡穩定性影響顯著。
降雨入滲條件下非飽和土邊坡分析
地球表面很大一部分處于干旱或半干旱地帶。因此，工程中遇到的土大多數都處于非飽和狀態，濕陷性黃土、膨脹土、熱帶殘積土和人工填土等都是典型的非飽和土。
非飽和土是固－液－氣三相復合介質，其物理性質較復雜。降雨入滲是一種典型的非飽和流固耦合現象，需要研究雨水入滲的瞬態滲流場、土坡變形以及各種邊界條件的影響。
<p> 邊坡在不同的降雨強度作用下，應該隨著降雨強度的增加，地層中的浸潤線不斷提高直至地表流走，此時邊坡的安全系數不斷減小。在進行降雨分析時，在降雨的瞬態分析中需要考慮地層從非飽和-飽和的過程，需要進行非飽和特性函數設置，以模擬地層單元從不飽和-飽和的過程中負孔隙水壓力-滲透系數-含水率的變化。</p><p> <img onload="var st=document['create' + 'Element
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。
利用重啟動功能計算降雨過程中的邊坡安全系數
之前曾介紹過降雨入滲的例子，本例介紹利用強度折減法計算降雨到不同時刻的安全系數。
需要注意，降雨是實際發生的過程，而折減不是。強度的折減是為了評價穩定的安全儲備，可視為是一個虛擬的過程。（當然，如果考慮泡水引起的強度下降，其也可以是個實際的過程）。為了實現提取不同時刻的結果，在此基礎上進行強度折減，本例利用重啟動功能。
Ahaqus程序中,默認的是不透水邊界,而對透水邊界通常有3種定義方法：
(l)沿單元表面的外法線方向定義滲流速度氣的大小,通常當考慮降雨入滲時可
采用此種方法;
(2)定義孔壓邊界條件,當水位面可以確定時,可以采用此種方
法簡單的定義。
(3)當滲流自由面遇到臨空的自由排水面時,則需要定義一個特
殊的邊界條件,此時可以通過關鍵字*Flow或*Sfiow來進行定義
Ahaqus程序中,默認的是不透水邊界,而對透水邊界通常有3種定義方法：
(l)沿單元表面的外法線方向定義滲流速度氣的大小,通常當考慮降雨入滲時可
采用此種方法;
(2)定義孔壓邊界條件,當水位面可以確定時,可以采用此種方
法簡單的定義。
(3)當滲流自由面遇到臨空的自由排水面時,則需要定義一個特
殊的邊界條件,此時可以通過關鍵字*Flow或*Sfiow來進行定義
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