翻譯-小規(guī)模邊坡破壞的基準測試、模擬和預(yù)測

1、第三意大利車間的滑坡小規(guī)模邊坡破壞的基準測試、模擬和預(yù)測摘要基準設(shè)計是対目前的建模技術(shù)的能力評佔和數(shù)據(jù)計算并且再現(xiàn)了邊坡破壞。實驗室試驗 和最初的非飽和邊坡的三個儀表小型實驗以及受控制的降雨進行了破壞實驗測試。測試的h 的是預(yù)測一個破壞邊坡的其它數(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非飽和土本構(gòu)模型的有限元法。1 介紹，基準測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突發(fā)現(xiàn)象，而不是即將發(fā)生的破壞的主要視 覺證據(jù)。涉及樣品實驗室測試的實驗方案和小規(guī)模的邊坡破壞試驗的目的是準備努力建立一 個目前的建模方法的基準測試能力用來預(yù)測邊坡破壞的條件。兩個被運送到一個基準模擬演習(xí)參與者的信息包：第一包包扌舌火山碎屑土壤樣品的實驗 室測試結(jié)果，第二包描述了兩個小規(guī)模的實驗邊坡進行模擬降雨的性能（在剩下的d3和 d4）試驗。測試的目的是預(yù)測三分之一實驗破壞的時間（測試c4）也在進行小規(guī)模的邊坡 實驗。本文介紹了建模策略重現(xiàn)實驗結(jié)果與現(xiàn)有的小規(guī)模的邊坡試驗。給出了失穩(wěn)時間附加試 驗的預(yù)測。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)耦合問題。bbm本構(gòu)模型用于提供了力學(xué)試驗的解釋。2模型參數(shù)各向同性壓縮試驗在吸力控制的三軸實驗進行分析得出的bbm壓縮參數(shù)估計的屈服條 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（估計吸力40kpa）和飽和樣品。飽和固結(jié)各 向同性的凈應(yīng)力估計為p0 = 31kpaa估計模型的參數(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實驗結(jié)果與模型預(yù)測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c22usp s43實驗與模擬結(jié)果十吸力控制的三軸試驗也可用。其屮的六個在進行初始吸

5、力4374kpa范圍內(nèi)，進行 分析。分析涉及到一個相對較長時期的調(diào)整參數(shù)模擬的一組值的實驗?zāi)康模ū?中給出）。 圖2屮給出的一個模型性能測試和實際測量的比較。該模型所需的液壓部分的土壤持水性能的估計，飽和滲透吸力的變化。數(shù)據(jù)涉及到體積 含水量和三軸試驗獲得的吸力，重組后的樣品蒸發(fā)資料數(shù)據(jù)以及來自壓力板和入滲試驗數(shù) 據(jù)。從水槽試驗數(shù)據(jù)（d4潤濕路徑）被列入分析。數(shù)據(jù)點集合在圖3中與van genuchten 近似和所使用的參數(shù)上。近似選擇接近來自水槽試驗d4的數(shù)據(jù)是更可靠的，因為它相當(dāng)于 潤濕路徑數(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)字佔計水分特征曲線。透氣性也是估計孔隙壓力和模型邊

6、坡位移隨時間的演化的一個關(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?。ê穸韧寥缹又挥?0厘米），它本質(zhì)上是在圖4中施加的應(yīng)力范圍。有兩個額外 的信息來源：（a）模型邊坡的反應(yīng)雨全球觀測（b）在壓力計監(jiān)測受連續(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驗數(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)笫一個評論是指沒有實測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。所采用的值如

7、圖4所示為 將在斜坡測試的較小應(yīng)力。與飽和度相對滲透率的變化服從幕律久的值在4 和5之間，是從d3和d4水壓力的變化屮計算得到的。3.邊坡試驗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干密度層的目標。甚至零壓實 應(yīng)用于測試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。壓實后，一旦模型達到平衡條件（基于吸力測量）在傾斜到所需的傾斜角和準備降雨 試驗。計算模型中，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 置的佔計。這個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具有恒定的液 壓電導(dǎo)率值并且每級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.oimpa然后 平衡被允許降雨開始之前。圖5幾何模型，網(wǎng)格，邊界條件和初始條件（邊坡模型試驗d3）3.1 d3邊坡檢測首先考慮孔隙水壓力在基礎(chǔ)實驗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所示模型的測量結(jié)杲進行 比較。在實驗屮，正孔隙水壓力的發(fā)展是在降雨開始后2

9、2-25分鐘。該模型預(yù)測了一段較 長時間的孔隙水壓力值而且壓力開始積極變化值超過36分鐘。速度的突然變化以及（正） 水壓力的增加標志著在測量記錄失敗的開始。-0.1 灼瑪tfena (mm|圖6測量和計算的水壓力測試d3的變化然而負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算值，一旦斜坡上的基礎(chǔ)達到飽和，比吸力測量和在早 期階段在土壤質(zhì)量計算絕對值小得多。位移（水平和垂直）也在d3的計算模型。它們與圖 7中的測量比較。位移傳感器的一個報告就無效失效時

10、間前兒分鐘。位移傳感器在邊坡破壞 前幾分鐘失穩(wěn)時會有一個報告。計算傾向于高估測量以及顯示出在44分鐘內(nèi)明顯的破壞。 比實際的瞬間破壞時間要長10分鐘。在四個張力（t2, t3, t4和t6）中的吸力損耗的 d4測試匯總結(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)測試驗c4圖6中的數(shù)據(jù)表明，在測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 始發(fā)展約10分鐘后發(fā)生的。c4模型的預(yù)測是基于在測試底部水壓力計算的演變。在幾點 上計算出的損耗吸力以及正壓力在試驗基地的發(fā)展如圖9和圖10所示。圖9特別表明以降 雨實驗開始后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。后面的方法在流動階段合理設(shè)置的這個意 義上可以被描述為“典型”：選擇合理的彈塑性模型來表示土力學(xué)性能，從樣品試驗推導(dǎo)本 構(gòu)參數(shù)，兩個性能的預(yù)測，在計算位移和應(yīng)用模型的時候迅速識別故障。但是，事情并不 是那么簡單的。如果是基于樣品的水力傳導(dǎo)系數(shù)的測定是不可靠的，類似的如何保水，如何 涉及到實際的土壤保濕情況，被標記的干燥濕潤滯后現(xiàn)象是非常不可靠的，如果基于來自樣 品的測試參數(shù)，位移計算也不可靠，最重要的是，計算收斂問題是個難點。如圖10概述， c4的破壞時間測試是在三個傳感器測量的孔隙水壓力計算基礎(chǔ)上的。預(yù)測是在降雨開始后 34至3