地下水和积水(Groundwater and Ponded Water)边坡的FOS和滑动面估算---FLAC/Slope验证


1 引言

在【积水池(Ponded Water)边坡稳定性分析: HYRCAN, SLIDE, PLAXIS LE的结果比较】中,使用PLAXIS LE计算积水边坡的稳定性,发现滑动面出现异常。后来反复检查其中的原因,发现只要水位上升到一定高度,就会出现这种情况。这个笔记首先通过FLAC/Slope计算不同水位下边坡的安全系数和滑动面范围,然后用FLAC/Slope检查了这个例子。

2 问题陈述

首先使用手册中的例子检查不同水位下边坡的稳定性。这个例子边坡由两层土组成,如下图所示。

地下水和积水(Groundwater and Ponded Water)边坡的FOS和滑动面估算---FLAC/Slope验证的图1

3 问题解答

我们将在一个slope.psl项目中建立多个模型。我们首先计算没有水位的情况下边坡的安全系数,然后再分别考虑不同水位情况下的边坡稳定性。FLAC的项目管理做得很好,非常容易进行参数分析与比较。

(1) 没有水位(Model 1)

当地层中没有水位的情况下,计算的安全系数FOS=1.607, 从下图可以看出,边坡的滑动面范围较小,基本上发生在上层土(Upper Soil)中。

地下水和积水(Groundwater and Ponded Water)边坡的FOS和滑动面估算---FLAC/Slope验证的图2

(2) 初始水位(Model 2)

在模型2中,增加了题目初始的水位,即最低水位距边坡底面1m。显然边坡的稳定性应该降低。计算的安全系数FOS=1.443,从下图可以看出,滑动面的范围显著扩大。

当有地下水位时,安全系数计算是由模型的有效应力状态来控制的。水的密度值被用于计算孔隙压力分布,然后用于确定地下水位以下所有区域的有效应力。水位的位置被用来确定是用非饱和密度还是饱和密度计算土的重量。单元中心点位于地下水位以上为非饱和密度,分配到模型中所有单元;单元中心点位于地下水位以下为饱和密度,分配到模型中所有单元。


地下水和积水(Groundwater and Ponded Water)边坡的FOS和滑动面估算---FLAC/Slope验证的图3

(3) 水位上升(Model 3)

在模型3中,假定边坡上游的水位不变,把下游水位上升至边坡底面,计算的安全系数FOS=1.393, 与模型2相比较,滑动面的深度稍微上移,但范围基本相同。

地下水和积水(Groundwater and Ponded Water)边坡的FOS和滑动面估算---FLAC/Slope验证的图4

(4) 水位上升(Model 4)

在模型4中,边坡内的水位继续上升1m,变成了池水(Ponded Water),池水会对边坡底部和边坡面产生水压力,预想的边坡安全系数应该是上升而不是下降。结果计算的安全系数FOS =1.404, 比模型3的1.393高了少许。滑动面和塑性指示器(Plasticity Indicator)如下图所示。

地下水和积水(Groundwater and Ponded Water)边坡的FOS和滑动面估算---FLAC/Slope验证的图5

(5) 水位上升(Model 5)

在模型5中,边坡内的水位继续上升至2m, 由于水压力的作用,计算的安全系数FOS=1.447,滑动面和塑性指示器如下图所示。地下水和积水(Groundwater and Ponded Water)边坡的FOS和滑动面估算---FLAC/Slope验证的图6

4 先前例子的FLAC/Slope解

现在我们使用FLAC/Slope检查【积水池(Ponded Water)边坡稳定性分析: HYRCAN, SLIDE, PLAXIS LE的结果比较】的例子,为了方便起见,把这个例子命名为Model 6, 克 隆Model 5, 然后修改计算条件。计算的安全系数FOS=1.334,极限平衡法计算的安全系数FOS=1.311(M-P)。

地下水和积水(Groundwater and Ponded Water)边坡的FOS和滑动面估算---FLAC/Slope验证的图7

滑动面和塑性指示器如下图所示。 

地下水和积水(Groundwater and Ponded Water)边坡的FOS和滑动面估算---FLAC/Slope验证的图8

由此可以得出初步结论,PLAXIS LE可能在计算水压力时出现了错误,没有把水压力正确地施加到边坡边界上。

积水边坡稳定性分析flac
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