非饱和土力学作业

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1、非饱和土力学作业《非饱和土力学课程作业》授课教师：詹良通姓名：穆青翼学号：21112085日期：2012/6/251非饱和土力学土坝渗流稳定分析问题描述：3m10m4ml4m42m大坝截面图（2）有一水库土坝，尺寸如图所示。现在水库中的水位从4m升至10m,整个水位上升用时100个小时，水位上升高度随时间函数关系如下图。水位高度（米）19656小时10m4m100小时图（2）大坝水位上升时间曲线大坝土吸力■体积含水量，吸力■渗透系数曲线如下图所示:图(3)吸力■渗透系数曲线20.450.40.350.30.250.20.150.10.050.1110体积含水

2、量吸力(Kpa)1001000100001000001000000图(4)吸力■体积含水量图大坝土的力学参数指标如下表所示：表1、大坝土物理参数指标重度(kN/m3)粘聚力(Kpa)内摩擦角(°)172020试分析当水位由4m升至10m时，土坝中浸润血的变化情况，以及该土坝的稳定性？3一、渗流分析求解:1、4m初始水位稳态分析（1）建模、网格划分及材料性质输入:246810121416182022242628303234364244ElevationDistance图1.1.1最终建模结果图1.1.2吸力一渗透系数关系图1.1.3吸力一体积含水量关系依据题述

3、模型尺寸建立如上模型，其中材料土水特性如上图所示，网格为四边形一三角形混合形式，大小为lrm模型边界条件为左端红色线总水头4m,右边蓝色线边界条件为总流量0m3/s,右端底坡脚点边界条件为总水头om,其余边界条件为软件默认不透水边界。（2）模型计算结果：ElevationDistanee4图1丄4四米水位稳态分析2、水位由4米升至10m瞬态分析：（1）模型设置：改变上述稳态模型的边界条件，按题述，设置左边红色边界为水位・时间函数关系，水位在前100小时按线性升高，100小时至19656小时，水位维持在10m,（2）模型计算结果：Distanee图1.2.20

4、小时浸润面位置ElevationDistance图1.2.350小时浸润面情况5ElevationDistanee图1.2.4100小时浸润面情况ElevationDistance图125200小时浸润面情况ElevationDistance图1.2.6300小时浸润面情况ElevationDistanee图1.2.71000小时浸润曲情况6ElevationDistanee图1282000小时浸润面情况ElevationDistanee图1.2.95000小时浸润面情况ElevationDistanee图1.2.1019656小时后浸润面情况(3)计算分析

5、从上述浸润面计算结果可以看岀，浸润烦随水位升高不断变化，当100小时后水面达到稳定的10m,此时浸润面仍未达到稳定，根据计算结果分析，大约在1000小时左右，浸润面才达到稳定。二、稳定分析1、水位4米时土坝稳定分析：稳定分析的模型轮廓与渗流分析相同，土坝选用摩尔一库伦模型，模型所需参数如下表所示：重度(kN/m3)粘聚力(Kpa)内摩擦角(°)7计算结果：(1)Mogenstern-Price法计算最优滑裂面结果：ElevationDistance(1)普通条分法计算结果：（3）Bishop法计算结果ElevationDistanee（4）Jian-bu法计

6、算结果:8ElevationDistance四种计算方法算的最优滑裂面的安全系数如下表所示：计算方法Mogenstern-Price法普通条分法Bishop法1.4631.4041.461Jian-bu法1.390从上述计算可知，四种计算方法最小安全系数在1.390-1.463Z间，平均安全系数为1.430,可知在水位上升前土坝处于稳定状态。2、水位升高后土坝稳定分析稳定分析的模型轮廓与上述渗流分析相同，土坝选用摩尔一库伦模型,模型所需参数如下表所示：172020土坝稳定分析时的孔压为上次瞬态分析19656小时计算结果。计算结果：（1）Mogenstern-

7、Price法计算最优滑裂曲结果：ElevationDistanee显示50条安全系数最小的滑裂面图：ElevationDistanee(2)普通条分法计算结果：ElevationDistanee显示50条安全系数最小的滑裂面图:ElevationDistanee(3)Bishop法计算结果10ElevationDistanee显示50条安全系数最小的滑裂面图:ElevationDistanee(4)Jian-bu法计算结果:ElevationDistanee显示50条安全系数最小的滑裂面图:11（5）其他相关参数计算结果：122、计算结果分析：四种计算方法算

8、的最优滑裂面的安全系数如下表所示：计算方法Mogen