降雨诱发滑坡的多场耦合数值模拟:渗流-应力-位移

降雨是山体滑坡发生的最常见诱因,几乎每年都有报道。降雨条件下,滑坡的稳定性评价问题,不管在科研界还是工程界,都是十分受关注的。虽然研究的人不少,但笔者认为,这个问题始终没有得到最合理的解释,很大程度上归咎于目前人类在岩土力学领域尚未走向成熟,所运用的理论仍然是上百年前的学者所创立的。

言归正传,那么降雨到底会对滑坡产生哪些影响?普遍认为这是一个多孔介质渗流应力耦合问题,即引起坡体内渗流场-应力场-位移场的变化,这种变化或许对于滑坡的失稳起到了促进作用。笔者基于该理论,在ABAQUS中建立了降雨条件下滑坡渗流场-应力场-位移场耦合模型。模拟3天降雨过程,模拟结果如下。感兴趣的朋友欢迎交流讨论!

降雨条件下滑坡的渗流场-应力场-位移场数值模拟的图1

图1 滑坡概化模型

降雨条件下滑坡的渗流场-应力场-位移场数值模拟的图2

图2 网格划分

降雨条件下滑坡的渗流场-应力场-位移场数值模拟的图3

(a)初始孔压

降雨条件下滑坡的渗流场-应力场-位移场数值模拟的图4

(b)降雨24小时孔压

降雨条件下滑坡的渗流场-应力场-位移场数值模拟的图5

(c)降雨48小时孔压

降雨条件下滑坡的渗流场-应力场-位移场数值模拟的图6

(d)降雨72小时孔压

图3 滑坡体内孔隙水压力变化

降雨条件下滑坡的渗流场-应力场-位移场数值模拟的图7

(a)初始有效应力

降雨条件下滑坡的渗流场-应力场-位移场数值模拟的图8

(b)降雨24小时有效应力


降雨条件下滑坡的渗流场-应力场-位移场数值模拟的图9

(c)降雨48小时有效应力


降雨条件下滑坡的渗流场-应力场-位移场数值模拟的图10

(d)降雨72小时有效应力


图4 滑坡体内有效应力变化

降雨条件下滑坡的渗流场-应力场-位移场数值模拟的图11

(a)降雨24小时水平位移

降雨条件下滑坡的渗流场-应力场-位移场数值模拟的图12

(b)降雨48小时水平位移


降雨条件下滑坡的渗流场-应力场-位移场数值模拟的图13

(c)降雨72小时水平位移


图5 滑坡水平位移变化

降雨条件下滑坡的渗流场-应力场-位移场数值模拟的图14

(a)降雨24小时等效塑性应变

降雨条件下滑坡的渗流场-应力场-位移场数值模拟的图15

(b)降雨48小时等效塑性应变


降雨条件下滑坡的渗流场-应力场-位移场数值模拟的图16

(c)降雨72小时等效塑性应变


图6 滑坡体内塑性区发展变化

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