翻譯-小規(guī)模邊坡破壞的基準(zhǔn)測(cè)試、模擬和預(yù)測(cè)

1、第三意大利車間的滑坡小規(guī)模邊坡破壞的基準(zhǔn)測(cè)試、模擬和預(yù)測(cè)摘要基準(zhǔn)設(shè)計(jì)是対目前的建模技術(shù)的能力評(píng)佔(zhàn)和數(shù)據(jù)計(jì)算并且再現(xiàn)了邊坡破壞。實(shí)驗(yàn)室試驗(yàn) 和最初的非飽和邊坡的三個(gè)儀表小型實(shí)驗(yàn)以及受控制的降雨進(jìn)行了破壞實(shí)驗(yàn)測(cè)試。測(cè)試的h 的是預(yù)測(cè)一個(gè)破壞邊坡的其它數(shù)據(jù)。本文提出的建模策略以及得到的結(jié)果是利用了以 code_bright為程序以及巴塞羅那對(duì)非飽和土本構(gòu)模型的有限元法。1 介紹，基準(zhǔn)測(cè)試的描述和建模方法坎帕尼亞地區(qū)口然邊坡在裂縫碳酸鹽巖通常覆蓋著松散的火山碎屑沉積。這些材料的內(nèi) 摩擦角接近382,低于坡角，坡角為405在這樣的條件下，銜接引起的吸力對(duì)于確保受力 平衡起著關(guān)鍵的作用。在大多數(shù)情況下，火

2、山淺層土壤滑坡是一個(gè)突發(fā)現(xiàn)象，而不是即將發(fā)生的破壞的主要視 覺(jué)證據(jù)。涉及樣品實(shí)驗(yàn)室測(cè)試的實(shí)驗(yàn)方案和小規(guī)模的邊坡破壞試驗(yàn)的目的是準(zhǔn)備努力建立一 個(gè)目前的建模方法的基準(zhǔn)測(cè)試能力用來(lái)預(yù)測(cè)邊坡破壞的條件。兩個(gè)被運(yùn)送到一個(gè)基準(zhǔn)模擬演習(xí)參與者的信息包：第一包包扌舌火山碎屑土壤樣品的實(shí)驗(yàn) 室測(cè)試結(jié)果，第二包描述了兩個(gè)小規(guī)模的實(shí)驗(yàn)邊坡進(jìn)行模擬降雨的性能（在剩下的d3和 d4）試驗(yàn)。測(cè)試的目的是預(yù)測(cè)三分之一實(shí)驗(yàn)破壞的時(shí)間（測(cè)試c4）也在進(jìn)行小規(guī)模的邊坡 實(shí)驗(yàn)。本文介紹了建模策略重現(xiàn)實(shí)驗(yàn)結(jié)果與現(xiàn)有的小規(guī)模的邊坡試驗(yàn)。給出了失穩(wěn)時(shí)間附加試 驗(yàn)的預(yù)測(cè)。分析結(jié)果是用以code_bright為程序的fe電腦得出的。程序解

3、決了可變形飽和 非飽和多孔介質(zhì)耦合問(wèn)題。bbm本構(gòu)模型用于提供了力學(xué)試驗(yàn)的解釋。2模型參數(shù)各向同性壓縮試驗(yàn)在吸力控制的三軸實(shí)驗(yàn)進(jìn)行分析得出的bbm壓縮參數(shù)估計(jì)的屈服條 件。樣品具有較高的空隙率（2.13-2.14）,在圖1中顯示應(yīng)力路徑（插圖）。圖中顯示兩 最初不飽和的樣品的反應(yīng)和模型的近似比較（估計(jì)吸力40kpa）和飽和樣品。飽和固結(jié)各 向同性的凈應(yīng)力估計(jì)為p0 = 31kpaa估計(jì)模型的參數(shù)在表1中給出。農(nóng)1模型參數(shù)elastic parameters for non-l incar clastkicv inodei:心叫山n(“plaiiu patunkrters lor bbmpcks

4、sot) raticx vrppckm-0.0100.20.1070.5smpa'10.001 mpa0.2582 gle14i doiptr r wtan si bmokj*!001q.imean $trw, p |mp>|圖1實(shí)驗(yàn)結(jié)果與模型預(yù)測(cè)a 5 做2 ob qx 5 kw ch mj*®m«t rr«ar< ilrtm. prjr 5»«l>92550.1a»il<tnk 、taw 卻m iimo ji圖2試驗(yàn)c22usp s43實(shí)驗(yàn)與模擬結(jié)果十吸力控制的三軸試驗(yàn)也可用。其屮的六個(gè)在進(jìn)行初始吸

5、力4374kpa范圍內(nèi)，進(jìn)行 分析。分析涉及到一個(gè)相對(duì)較長(zhǎng)時(shí)期的調(diào)整參數(shù)模擬的一組值的實(shí)驗(yàn)?zāi)康模ū?中給出）。 圖2屮給出的一個(gè)模型性能測(cè)試和實(shí)際測(cè)量的比較。該模型所需的液壓部分的土壤持水性能的估計(jì)，飽和滲透吸力的變化。數(shù)據(jù)涉及到體積 含水量和三軸試驗(yàn)獲得的吸力，重組后的樣品蒸發(fā)資料數(shù)據(jù)以及來(lái)自壓力板和入滲試驗(yàn)數(shù) 據(jù)。從水槽試驗(yàn)數(shù)據(jù)（d4潤(rùn)濕路徑）被列入分析。數(shù)據(jù)點(diǎn)集合在圖3中與van genuchten 近似和所使用的參數(shù)上。近似選擇接近來(lái)自水槽試驗(yàn)d4的數(shù)據(jù)是更可靠的，因?yàn)樗喈?dāng)于 潤(rùn)濕路徑數(shù)據(jù)。也包括在小規(guī)模的邊坡模型下端安裝透水排水的數(shù)字佔(zhàn)計(jì)水分特征曲線。透氣性也是估計(jì)孔隙壓力和模型邊

6、坡位移隨時(shí)間的演化的一個(gè)關(guān)鍵參數(shù)。在圍壓飽和 滲透率變化的數(shù)據(jù)也是在實(shí)踐屮提供的，這些數(shù)據(jù)顯示在圖4中。然而，平均應(yīng)力模型的 斜坡很小（厚度土壤層只有10厘米），它本質(zhì)上是在圖4中施加的應(yīng)力范圍。有兩個(gè)額外 的信息來(lái)源：（a）模型邊坡的反應(yīng)雨全球觀測(cè)（b）在壓力計(jì)監(jiān)測(cè)受連續(xù)降雨入滲模型邊 坡的孔隙水壓力響應(yīng)演化擬圖3持水曲線與土壤流失的火山碎屑實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和illi線，采用van genuchten模型表示圖4火山碎屑流和重塑土工液性質(zhì)笫一個(gè)評(píng)論是指沒(méi)有實(shí)測(cè)徑流模型屮的斜坡和發(fā)展（?。┑恼紫端畨毫υ谥笆〉?斜坡底部。這些條件被迫縮小飽和入滲率在1 °mm/s范圍內(nèi)估計(jì)。所采用的值如

7、圖4所示為 將在斜坡測(cè)試的較小應(yīng)力。與飽和度相對(duì)滲透率的變化服從幕律久的值在4 和5之間，是從d3和d4水壓力的變化屮計(jì)算得到的。3.邊坡試驗(yàn)d3和d4的模型根據(jù)接收到的信息，土壤與水混合所需的含水量然后壓實(shí)干密度層的目標(biāo)。甚至零壓實(shí) 應(yīng)用于測(cè)試d3但夯在d4可能在不同的初始位置為lc屈服面需要改變，而不是在模型中 引入。壓實(shí)后，一旦模型達(dá)到平衡條件（基于吸力測(cè)量）在傾斜到所需的傾斜角和準(zhǔn)備降雨 試驗(yàn)。計(jì)算模型中，工序的安置是不完全一樣的模擬及應(yīng)力的初始狀態(tài)和lc屈服面相應(yīng)位 置的佔(zhàn)計(jì)。這個(gè)判斷是假定土壤不超固結(jié)和并且考慮了孔隙比和可壓縮性曲線值。以下幾個(gè)階段定義的建模工作：（i）第一傾斜的基

8、地建設(shè)，（ii）然后，土壤是布設(shè)在 傾斜的基地，（iii）最后，入滲階段是模擬（雨）。排水溝位于被建模為一個(gè)具有恒定的液 壓電導(dǎo)率值并且每級(jí)土壤顆粒為剛性材料的坡腳。幾何模型，網(wǎng)格，邊界條件和初始條件釆 用如圖5所示測(cè)試d3o考慮各向同性材料的侵壓凈平均應(yīng)力的應(yīng)力重分布o(jì).oimpa然后 平衡被允許降雨開(kāi)始之前。圖5幾何模型，網(wǎng)格，邊界條件和初始條件（邊坡模型試驗(yàn)d3）3.1 d3邊坡檢測(cè)首先考慮孔隙水壓力在基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)中傳感器安裝的反應(yīng)。他們可以只記錄積極的水壓力。 在測(cè)量與圖6模型的結(jié)果比較。他們能夠記錄正水壓力，與圖6所示模型的測(cè)量結(jié)杲進(jìn)行 比較。在實(shí)驗(yàn)屮，正孔隙水壓力的發(fā)展是在降雨開(kāi)始后2

9、2-25分鐘。該模型預(yù)測(cè)了一段較 長(zhǎng)時(shí)間的孔隙水壓力值而且壓力開(kāi)始積極變化值超過(guò)36分鐘。速度的突然變化以及（正） 水壓力的增加標(biāo)志著在測(cè)量記錄失敗的開(kāi)始。-0.1 灼瑪tfena (mm|圖6測(cè)量和計(jì)算的水壓力測(cè)試d3的變化然而負(fù)水壓力被記錄在土體吸力中。如圖7所示為傳感器t3和t6,傳感器t3接近底 部，它與附近的表面?zhèn)鞲衅飨啾容^而言比較慢。該模型能夠很好的吸散熱的歷史。另外，比 較圖6和圖7,正的孔隙水壓力的計(jì)算值，一旦斜坡上的基礎(chǔ)達(dá)到飽和，比吸力測(cè)量和在早 期階段在土壤質(zhì)量計(jì)算絕對(duì)值小得多。位移（水平和垂直）也在d3的計(jì)算模型。它們與圖 7中的測(cè)量比較。位移傳感器的一個(gè)報(bào)告就無(wú)效失效時(shí)

10、間前兒分鐘。位移傳感器在邊坡破壞 前幾分鐘失穩(wěn)時(shí)會(huì)有一個(gè)報(bào)告。計(jì)算傾向于高估測(cè)量以及顯示出在44分鐘內(nèi)明顯的破壞。 比實(shí)際的瞬間破壞時(shí)間要長(zhǎng)10分鐘。在四個(gè)張力（t2, t3, t4和t6）中的吸力損耗的 d4測(cè)試匯總結(jié)果如圖&再深入比較傳感器反應(yīng)較慢的方式與表面設(shè)備。4預(yù)測(cè)試驗(yàn)c4圖6中的數(shù)據(jù)表明，在測(cè)試下破壞被記錄為小的正孔隙水壓力值，破壞是在正水壓力開(kāi) 始發(fā)展約10分鐘后發(fā)生的。c4模型的預(yù)測(cè)是基于在測(cè)試底部水壓力計(jì)算的演變。在幾點(diǎn) 上計(jì)算出的損耗吸力以及正壓力在試驗(yàn)基地的發(fā)展如圖9和圖10所示。圖9特別表明以降 雨實(shí)驗(yàn)開(kāi)始后34-39分鐘增氏的0.5kpa為順序的正孔隙水壓力。5.討論和結(jié)論本文提出了完成全部建模和反向分析的結(jié)果。后面的方法在流動(dòng)階段合理設(shè)置的這個(gè)意 義上可以被描述為“典型”：選擇合理的彈塑性模型來(lái)表示土力學(xué)性能，從樣品試驗(yàn)推導(dǎo)本 構(gòu)參數(shù)，兩個(gè)性能的預(yù)測(cè)，在計(jì)算位移和應(yīng)用模型的時(shí)候迅速識(shí)別故障。但是，事情并不 是那么簡(jiǎn)單的。如果是基于樣品的水力傳導(dǎo)系數(shù)的測(cè)定是不可靠的，類似的如何保水，如何 涉及到實(shí)際的土壤保濕情況，被標(biāo)記的干燥濕潤(rùn)滯后現(xiàn)象是非常不可靠的，如果基于來(lái)自樣 品的測(cè)試參數(shù)，位移計(jì)算也不可靠，最重要的是，計(jì)算收斂問(wèn)題是個(gè)難點(diǎn)。如圖10概述， c4的破壞時(shí)間測(cè)試是在三個(gè)傳感器測(cè)量的孔隙水壓力計(jì)算基礎(chǔ)上的。預(yù)測(cè)是在降雨開(kāi)始后 34至3