p代表降水吗,升盘降水代表什么

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原标题

雨况下抗滑桩对边坡稳定性影响的数值分析

概括

基于Geostudio软件，采用迭代算法，将有限元强度折减法更准确有效地应用于降雨滑坡计算中，针对降雨条件下防滑桩边坡的稳定性进行了计算。结合ABAQUS中提供的用于降雨作用下防滑桩边坡稳定性分析的有限元强度折减法中的接触算法，采用场变量有限元强度折减法，得到雨渗边界和边坡参数被提议。该方法用于分析降雨条件下防滑桩间距、桩位和桩长对防滑桩边坡稳定性的影响，并与不考虑降雨时的影响进行比较。结果表明，根桩间距越窄，在不下雨的情况下，防滑桩的效果越好，但在下雨的情况下，间距太窄会阻碍桩间积水，造成积水。不能提高桩的安全性。积水被排出，防滑效果降低。防滑桩在干燥条件下最有效，当桩位于坡中部时，但在降雨条件下，坡底水力梯度较高，因此防滑桩发挥更好的作用。放置在斜坡脚下时具有防滑作用。无论下雨与否，都可以通过增加桩的长度来增强防滑桩的防滑效果。

关键词

降雨滑坡、ABAQUS、防滑桩、强度折减法、

关于作者

李宁1982—，男，讲师，博士，主要从事边坡与隧道稳定性研究。E-mail:lined0017163com；何建勇，1993—，男，硕士研究生，主要从事边坡和垃圾填埋场研究。邮箱185087107qqcom；

项目资金

国家自然科学基金项目40872179，U1765110；上海市自然科学基金项目16ZR1423300；

引用

李宁，何建勇，徐建聪，降雨条件下防滑桩边坡稳定性影响的数值分析[J]水利水电技术，2020,514:1-9李宁，何建勇，徐建聪，等.雨况下防滑桩边坡稳定性分析[J]水利水利工程，2020,514:1-9

0前言

滑坡是常见的地质灾害，对人类生产生活造成重大威胁。据统计，我国新旧山体滑坡约30万处，其中惨烈山体滑坡约数万处，每年损失超过100亿元。防滑桩能有效加固滑坡体，与防滑挡土墙、锚杆等其他防滑施工方法相比，具有施工安全、方便、防滑能力强等优点。地质情况可进一步确定。状况。目前已广泛应用于边坡工程中。多年来，国内外学者对防滑桩边坡稳定性进行了大量的研究，提出了多种边坡稳定性分析的计算方法。计算方法大致可分为三类2.位移法；3.数值模拟法。前两种方法可以较好地计算防滑桩的边坡稳定性，但不能清晰地反映边坡与防滑桩的耦合效果，属于非耦合计算模式。随着时代的发展，数值模拟已成为一种有效的研究方法，它不仅可以进行边坡系统的耦合计算，还可以模拟其中的实际环境因素，特别是有限元强度折减法可以。直接获取边坡边坡及其滑面的安全系数越来越多地被研究人员用于研究降雨条件下边坡的稳定性。

3对于流出条件，首先以式4为定解条件进行计算，然后将边界上节点的流量计算结果代入式5进行检验，如果全部满足，则进入下一时间步。计算；若不满足，则转步骤2。

4重复步骤2和3，直到降水边界上的所有节点都满足相应的解并检查。

13水压形成的等效节点力

根据CAI等人提出的方法，根据饱和-非饱和渗流计算得到的水压即可得到相应的等效节点荷载。

式中，[B]为应变-位移矩阵，=，u为水压力，可根据LU等提出的饱和土和非饱和土的有效应力公式选择。获取相对饱和度Se。

14防滑桩与土体相互作用模拟

通常，桩土接触条件是从垂直接触和切向接触两个方面来确定的。正常接触条件是判断有无接触和接触后的规则，具体是指防滑桩与土体不相互覆盖，不发生移动。根据动力条件，若不考虑防滑桩与地面的附着力，则防滑桩与地面的接触仅为压力。

切向接触条件用于确定桩-土界面处的具体接触条件及其遵循的条件。分析计算时采用库仑摩擦模型，将摩擦力视为切向方向的接触力。

图1所示为ABAQUS/Standard中接触算法的执行流程。在每个负载增加步骤检查接触交互状态，并用于建立从节点和每个闭合节点的“断开”和“闭合”状态。同时添加约束并删除断开节点的约束，通过Newton-Raphson算法执行非线性迭代计算，如果发现接触变化，则使用计算的修正更新配置模型。标记当前迭代步骤并进行下一次迭代，直到迭代完成并且接触状态不发生变化。同时，必须完成力-位移平衡收敛测试。如果收敛失败，则应调整载荷增量步长，并再次进行接触测试和迭代，直至收敛。

图1ABAQUS中接触计算流程

15降雨条件下防滑桩边坡ABAQUS软有限元强度折减法

目前ABAQUS软件将降雨入渗边界视为流边界，无法实现上述降雨入渗边界，因此采用Geostudio软件对降雨边界进行处理，然后利用ABAQUS的二次开发功能来处理降雨入渗边界。我们将完成降雨过程中的强度折减法，并通过自动运行简化降雨滑坡折减法的计算过程。具体开发思路如下。

1利用Geostudio/Seep，采用迭代法确定降水边界，实现降水条件下的非稳态入渗计算，得到降水过程各时刻的边坡水压分布。

2根据公式1得到的斜坡水压分布，利用Fortran编程，根据公式6求出水压形成的等效节点力f。

3使用Fortran编译接口程序，将1中得到的Geostudio/Leachability计算的有限元信息和2中得到的水力等效节点力f导入ABAQUS软件中。

4遵循李宁等人提出的基于场变量的有限元强度折减法，利用USDFLDf实现ABAQUS的二次开发，进行雨坡的强度折减分析，得到各自的边坡安全系数。降雨时间及计算过程如图2所示。

图2计算流程

2防滑桩二维有限元等效计算方法

滑移桩坡度的计算是一个三维题，但一些学者将其视为平面应变题以简化过程。例如，蔡元强等人采用如下非线性弹性有限元方法计算平面应变，得到前后排防滑桩行距的合理值范围；沈永江等人。考虑到3D抗滑桩的计算需要大量的计算时间，本文参考上述研究人员的方法，将抗滑桩的坡度简化为2D平面应变题，分析了。雨天条件下使用防滑桩保证斜坡稳定性。

防滑桩在滑坡体上三维布置，对于排式单桩，通常以桩宽作为滑坡体的计算单位进行三维计算，如图图3.

图3三维防滑桩计算模型

图4示出了将上述题转换为平面应变题计算出的计算模型。

图4二维防滑桩计算模型

要将图3所示的3D防滑桩题转化为图4所示的2D平面应变题，最重要的是对结构的刚度进行变换，即选择它将2D防滑桩的横截面尺寸和力学参数近似到实际的3D状态。在单排单桩设计中，一个计算单元内的总抗弯刚度应等于单桩的抗弯刚度与桩间土体的抗弯刚度之和。由于土壤比桩小得多，假设单桩弹性模量E和惯性矩I，可以忽略弯曲刚度。在计算单元中，总弯曲刚度为EI。

在二维数值模拟中，防滑桩的弯曲刚度为E'I'，其中E'为桩的弹性模量，I'为惯性矩。二维计算采用如图4所示的单位宽度，因此一个计算单元内的总弯曲刚度为dE'I'。

根据刚度等效原理，同一计算单元内的总弯曲刚度相同。

利用上述刚度等效原理得到的转换公式，得到实际桩体的位移和转角的近似值，将得到的弯矩和剪力乘以桩心点之间的距离d。两个桩以获得实际的桩应力

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