基于有限元軟件自定義本構模型的膨脹土邊坡降雨入滲分析

作者：饒鴻,王金淑,趙志明,吳光,馮濤

摘要：降雨條件下,邊坡土體吸水軟化造成抗剪強度降低是引發邊坡失穩的重要因素之一。雨水在邊坡土體中的入滲過程是動態變化的,土體含水率(飽和度)也會隨之發生持續變化,因此,研究土體抗剪強度在動態環境下的變化規律,對實時評價降雨工況下土體邊坡的穩定性具有重要意義。文章以貴州省尖山營地區的膨脹土為研究對象,基于非飽和土強度理論,結合室內剪切試驗數據分析了膨脹土的抗剪強度指標與土體含水率的關系,提出了以含水率為變量的抗剪強度公式;基于ABAQUS有限元軟件平臺的二次開發技術編寫了USDFLD子程序,結合室內試驗得出的土體抗剪強度變化規律,分析了降雨條件下土體含水率變化引起的強度衰減與土體重度變化對膨脹土邊坡穩定性的影響。結果表明:隨膨脹土含水率增加,土中顆粒吸水膨脹,顆粒間距縮小,礦物顆粒間的黏結作用逐漸增大,直至集合體空隙充水,吸力減小,黏結作用迅速減弱;膨脹土的抗剪強度總體呈遞減趨勢,其中,黏聚力先增后減,內摩擦角遞減。應用ABAQUS有限元軟件的二次開發技術可實現土體參數隨含水率的動態變化而變化,為降雨條件下非飽和土邊坡的有限元分析提供了一種新的技術手段。

發文機構：西南交通大學地球科學與環境工程學院 中鐵二院工程集團有限責任公司

關鍵詞：邊坡膨脹土抗剪強度公式飽和-非飽和滲流含水率穩定性有限元軟件二次開發slopeexpansive soilshear strength formulasaturated-unsaturated seepagewater contentstabilityfinite element softwaresecondary development

分類號： P642.13[天文地球—工程地質學]P642.2[天文地球—地質礦產勘探]