非飽和土力學
關注創建者：匿名 創建時間：2022-12-19
非飽和土力學的實例教程
VADOSE/W軟件是一款分析外界環境中的水體通過地面和地下的非飽和土區域進入地下水體的有限元軟件。它可以對各種環境狀況和地下水滲流相結合的問題進行分析。比如，用戶可以使用VADOSE/W軟件對由于下雨而引起的地下水滲流問題進行簡單的分析，也可以建立一種考慮了雪的融化、植物根部的蒸發、表面蒸發、流走、積聚、氣體擴散等多種因素影響的非常復雜的模型來進行分析。
對非飽和土力學性能的理解對于，分析邊坡穩定性、設計礦床或城市垃圾廢棄物設施的覆蓋土層、農業或灌溉項目中的地下水滲流等問題的研究都是非常重要的。地表的環境狀況，如滲流、蒸發、蒸騰等對非飽和區域和滲流區域內的土體性質有很大影響，這已經日益引起人們的關注和認識。
事實上，“非飽和土力學行為受地表水流狀況的影響，遠大于受非飽和土區域厚度的影響。”因此，如何確定環境狀況對非飽和土區域的影響，就需要用VADOSE/W軟件來進行建模分析了。
VADOSE/W軟件可以應用于巖土工程、采礦、水文地質學、工業和民用工程項目的設計和分析中。
VADOSE/W軟件的特點：
? 基于覆蓋土層厚度和土質特性參數的面層單元網格。
? 復雜土層覆蓋的地質巖層建模分析。
? 在求解時使用自適應時間步長來保證計算的收斂和每個天然氣象數據的邊界條件。
? 基于粒徑信息和基本參數，估計土體的特性參數。
? 使用隨時更新的全球氣象數據庫資料或加入某一特定區域的氣象數據。
? 可以指定總太陽輻射或潛在水汽蒸發作為氣象數據，或讓VADOSE/W軟件自己估計能量成分。
? 提供與DXF、WMF、EMF或BMP格式文件的接口，并可以將計算結果以這些文件格式輸出。
? 計算邊界面上的流量：對滲流區域進行建模分析的關鍵問題是預測準確的面邊界條件。
展開 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
Email: yafeijia@whu.edu.cn
通訊作者
Jun Zhang（張軍）
山西省交通科技研發有限公司黨委書記、董事長，智慧交通山西省實驗室主任、黃土地區公路建設與養護技術交通行業重點實驗室副主任、黃土力學與工程山西省科技創新團隊負責人。
Email: zj_sxjt@hotmail.com
Yewei Zheng（鄭燁煒）
武漢大學土木建筑工程學院教授、博士生導師，主要從事土工合成材料加筋土、巖土地震工程、土動力學和非飽和土力學等方面研究，致力于提升重大自然災害和復雜氣候條件下交通巖土基礎設施的韌性和可持續性。
Email: yzheng@whu.edu.cn
文章來源：Computers and Geotechnics
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。
展開 
非飽和土力學的相關專題、標簽、搜索
非飽和土力學的最新內容
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。
Email: zj_sxjt@hotmail.com
Yewei Zheng（鄭燁煒）
武漢大學土木建筑工程學院教授、博士生導師，主要從事土工合成材料加筋土、巖土地震工程、土動力學和非飽和土力學等方面研究，致力于提升重大自然災害和復雜氣候條件下交通巖土基礎設施的韌性和可持續性。
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
對非飽和土力學性能的理解對于，分析邊坡穩定性、設計礦床或城市垃圾廢棄物設施的覆蓋土層、農業或灌溉項目中的地下水滲流等問題的研究都是非常重要的。地表的環境狀況，如滲流、蒸發、蒸騰等對非飽和區域和滲流區域內的土體性質有很大影響，這已經日益引起人們的關注和認識。
事實上，“非飽和土力學行為受地表水流狀況的影響，遠大于受非飽和土區域厚度的影響。”
