【《基于有限元数值模拟的滑坡加桩前渗流与应力应变分析案例》10000字】

基于有限元数值模拟的滑坡加桩前渗流与应力应变分析案例目录TOC\o"1-3"\h\u9445基于有限元数值模拟的滑坡加桩前渗流与应力应变分析案例 1285131.1有限元分析方法介绍 1229321.1.1有限元法简介 173491.1.2有限元法实施步骤 2292081.2Geostudio有限元分析软件及各模块介绍 2270821.2.1Geostudio有限元分析软件简介 2242131.2.2软件模块简介 3251521.2.3理论介绍 441101.3基于Seep/w对史家坡滑坡加桩前渗流分析 7326141.1.1史家坡滑坡计算地质模型 775571.1.2渗流计算方案 9152021.1.3Seep/w渗流分析计算与结果分析 137821.4基于Sigma/w对史家坡滑坡加桩前变形演化过程分析 17272501.4.1史家坡滑坡加桩前渗流应力耦合计算模型 17211191.4.2渗流应力耦合计算方案 18295321.4.3史家坡滑坡加桩前Sigma/w渗流应力耦合计算与结果分析 20109191.5基于Slope/w模块对史家坡滑坡加桩前稳定性分析 271.1有限元分析方法介绍1.1.1有限元法简介有限元法（FEM）是目前数值模拟最常用的一种方法，有限元法的基本原理是：解域由许多相互连接的小子域组成，称为有限元，对每个单元假定一个合适的近似解，然后用方程推导出域的满足条件，从而求解问题。对比其余的数值分析法，有限元分析法有以下的优点[[]张友良,陈从新,夏元友.杆件有限单元法在抗滑桩设计中的应用研究[J].中国地质灾害与防治学报,2000(01):33-35+41.[]张友良,陈从新,夏元友.杆件有限单元法在抗滑桩设计中的应用研究[J].中国地质灾害与防治学报,2000(01):33-35+41.（1）能够比较全面的满足变形协调、精力平衡与应力应变之间的本构模型关系，不需要引入假定条件，有比较严谨的理论体系的支撑。（2）有限元分析法不需要假定破坏面的位置以及形状，通过计算可以得知破坏发生在岩土体抗剪强度不能抵抗剪应力的位置。（3）有限元分析法基本可以满足任何几何形状的网格划分并进行计算，因此在岩土体领域中可以比较真实客观地模拟滑坡真实的地形地貌与滑坡比较复杂的地质条件。（4）可以分析滑坡的变形与破坏的发展过程，并且可以模拟滑坡的加固过程，可以考虑滑坡岩土体与支档结构的共同受力与变形协调作用。正是由于有限元分析的简易性与可行性，以及现代计算机技术的广泛发展，有限元分析方法目前已广泛应用于滑坡的渗流场计算分析与应力应变计算分析中。1.1.2有限元法实施步骤有限元法与有限差分法的基本原理相类似，基本方法主要是分块近似里兹法（Ritz）[[]郝文化，土木工程应用实例[[]郝文化，土木工程应用实例[M].中国水利水电出版社,2015.有限元实施方法步骤可以归咎为以下几个步骤[[]孙玉进,宋二祥,杨军.基于非线性强度准则的土工结构稳定性系数有限元计算[J].工程力学,2016,33(07):84-91.][]孙玉进,宋二祥,杨军.基于非线性强度准则的土工结构稳定性系数有限元计算[J].工程力学,2016,33(07):84-91.（1）将偏微分方程问题转化为变分问题；（2）将单元离散化以后，需要确定插值函数；（3）用单元结点的插值函数逼近变分水头函数，得到相应的代数方程组，并形成单元渗透矩阵。（4）通过定解方式条件将渗透矩阵合成总体矩阵，将其带入解域中，得到整体有限元方程。（5）最后通过求解有限元线性方程组，计算得到所需的未知量以及各个节点的水头值，并分析结果。1.2Geostudio有限元分析软件及各模块介绍1.2.1Geostudio有限元分析软件简介Geostudio有限元软件[[]中仿科技公司.[]中仿科技公司.Geo-studio实例教程[M].冶金工业出版社,2007.Geostudio软件的各个模块间可以相互灵活调用计算结果，紧密结合。其中Seep/w（渗流分析软件）是一款分析非饱和土体渗流等问题的模块，Sigma/w（应力应变分析软件）是广泛应用于岩土体应力应变分析、流固耦合分析、体积变形分析的模块，Slope/w（边坡稳定性分析软件）是可以分析滑坡稳定性的模块，每个模块均可以由DEFINE，SOLVE，与CONTOUR三部分组成。Geostudio有限元分析软件有以下优点：（1）Geostudio软件建立模型比较方便快捷。该软件自带有绘图功能，也可以利用其它绘图软件导入绘图。（2）Geostudio软件操作方便，通俗简易，并且该软件有强大的计算功能，并且模型定义方便，可以比较多种方法计算结果，结果相对比较精确。（3）Geostudio软件有强大的后处理功能，可以将分析结果导出相应的云图直观地来表示，可视化结果的程度比较高。1.2.2软件模块简介（1）Seep/w模块Seep/w模块是Geostudio软件中用于地下水渗流分析的模块。该模块可以模拟多孔隙的材料模型，例如对岩体或土体进行渗流分析，分析非饱和条件与不均匀饱和条件下滑坡在库水位的波动影响下滑坡体内的地下水运动场与孔隙水压力的分布情况等，从而进一步求得渗流场、渗流量以及浸润线的位置。因此，本文将采用Seep/w渗流分析模块对史家坡滑坡典型剖面进行渗流稳定性分析，从而可以研究史家坡滑坡在库水位波动作用的影响下滑坡的地下水渗流场变化情况。Seep/w模块数值模型的建立与计算步骤大致如下：（1）绘制滑坡模型：该软件主要有两种方法进行建模绘图，第一种就是直接在软件中绘制。但是，这种方法不好控制滑坡模型的精度；第二种是在AutoCAD软件中先建立好滑坡的模型，但是需要保持闭合，然后导入到Geostudio软件中，完成建模工作。（2）设置显示界面图幅大小：根据建立的模型，在软件设置工作平面中，菜单Set中点击Page，然后就是设置屠夫的比例尺寸等，直到将建立的模型在页面显示到合适的比例位置。（3）设置分析类型以及计算单位：分析类型主要确定采用稳态分析还是瞬态分析；然后由于史家坡滑坡需要分析一个周期内库水位波动下滑坡的渗流场情况，因此时间计算单位应该设置为“天”。（4）设置模型的坐标轴以及有限元网格的剖分：绘图网格在菜单Set中Grid进行设置；坐标轴需根据滑坡的高程与水平距离在Set中点击Axes设置。（5）设置材料参数：首先对滑坡体的渗透特性曲线进行设置，然后在此基础上设置滑坡体的土水特征曲线。然后设置材料属性，针对滑体、滑带与滑床分别设置合理的材料类型与属性。（6）对模型进行有限元网格剖分：在对模型进行网格剖分时，应对滑带等重点研究的部位精细剖分，提高模型计算分析的准确性。（7）设置边界条件：研究对象史家坡滑坡的水头边界条件主要是库水位的波动，通过对史家坡滑坡滑动前后的库水位波动数据进行概化，得到库水位的变化函数，然后对模型进行动水头的赋值。（8）模型建立完成并计算：通过以上操作，模型建立完成以后检查模型的准确性与合理性然后进行计算分析。Seep/w模块建模以及计算流程图如下图1.1所示：图1.1Seep/w模块建模与计算分析流程简图（2）Sigma/w模块Sigma/w模块是Geostudio软件中用于岩土体应力与变形分析的模块。该模块可以求解线弹性变形问题以及高度复杂的非线性弹塑性变形问题，并可将Seep/w计算的滑坡渗流场以及孔隙水压力的分析结果导入到Sigma/w模块计算分析滑坡的渗流与应力变形耦合。因此，本文将采用Sigma/w模块计算史家坡滑坡在库水位波动作用下孔隙水压力与应力应变耦合作用的分析研究，从而研究史家坡滑坡在加桩前后的滑带贯通情况。1.2.3理论介绍在Sigma/w模块中，岩土体的塑性用塑性增量理论（Hill，1950）来表达[[]中仿科技公司.岩土应力变形分析软件[]中仿科技公司.岩土应力变形分析软件SIGMA/W用户指南[M].冶金工业出版社，2011.（3-1）或（3-2）只有弹性应变增量能引起应力变化，于是，应力增量可以写成如下的形式：（3-3）或（3-4）描述屈服点轨迹的函数叫做屈服函数，用符号F表示。在SIGMA/W的理想弹塑性模型中，屈服点只取决于应力状态。因此，屈服函数可以如下格式：（3-5）屈服函数的增量变化用下式表示：（3-6）或者，这个式子也可以写成如下的矩阵格式：（3-7）塑性增量理论规定屈服函数F<0，以及应力状态在屈服面上时，dF=0。后面的这种情形叫做中性变载，可以写成如下的数学形式：（3-8）假定塑性应变为：（3-9）式中，G为塑性势；λ为塑性比例因子。用式（3-9）替换掉应力增量方程式（3-8）中的塑性应变，得到：（3-10）把应力增量代入到中性变载的情形，可以得到关于塑性比例因子λ的如下表达式：（3-11）从前述的两个式子中，可以得到应力增量和应变增量的关系：（3-12）其中：（3-13）为了求塑性矩阵，需要指定屈服函数F和塑性势指数G。理想弹塑性本构模型关系如图1.2所示。图1.2理想弹塑性本构关系图从理论上看，当使用非线性弹性模型时无法定义屈服条件，为了表示在非线性弹性模型中的很大的剪应力区域，当满足下面的准则时，Sigma/w模块就认为这样的区域是“屈服区”：（3-14）在Duncan和Chang的双曲模型的公式中，失效比Rf可以用下面的方式：（3-15）最终强度项代表双曲的应力-应变曲线在大应变处的渐近线，是破坏时的偏应力。从莫尔图中可以看出：（3-16）两边乘以Rf并对上面的第二个式子进行替换，这个式子可以写成如下的形式：（3-17）将这个式子和式（3-14）比较，可以看出式（3-14）给出的不等式提供了应力状态在多大程度上接近于破坏状态的标志。1.3基于Seep/w对史家坡滑坡加桩前渗流分析1.1.1史家坡滑坡计算地质模型为建立史家坡滑坡在加桩前在库水位波动下的渗流分析以及渗流场与应力耦合作用下的滑坡应力应变发展情况，考虑到模拟计算工作量与滑坡实际地形情况，通过结合勘察报告与相关设计文件，最终选定C-C´主剖面作为计算剖面，C-C´主剖面工程地质剖面图如下图1.3所示：图1.3史家坡滑坡工程地质剖面图根据史家坡滑坡C-C´主剖面工程地质剖面图，对其进行概化，从而得到史家坡滑坡计算模型，导入到Geostudio软件。由于史家坡滑坡在库水位的波动作用下，滑坡前缘发生了变形破坏，因此，在材料设置上，将史家坡滑坡模型分为天然状态下的滑体，主要为滑坡后缘，以及饱和状态下的滑体，主要为滑坡前缘；同样滑带也分为天然状态下的滑带，主要为滑坡后缘，饱和状态下的滑带主要为滑坡前缘，其中滑坡前缘的滑体与滑带为研究重点区域。史家坡滑坡滑带土主要组成成分为粉质粘土、泥岩、粘土夹碎石等；滑体土物质主要为粉质粘土夹碎石、碎块石土等。滑床岩性主要由T2b2紫红色粉砂岩、泥质粉砂岩、粉砂质泥岩夹灰绿色钙质泥岩组成。史家坡滑坡计算模型及分层情况如下图1.4所示：图1.4史家坡滑坡C-C´主剖面计算模型1.1.2渗流计算方案（1）计算参数的选取：根据已有的研究结果表明，基质吸力、饱和渗透系数以及体积含水率等因素均会对非饱和土的渗透特性产生影响[[]罗红明，降雨入渗条件下滑坡非饱和渗流特性与稳定性研究［Ｄ］，中国地质大学（武汉），2008.]。结合已有的研究成果以及实际需要，结合史家坡滑坡勘察设计相关资料，确定史家坡滑坡的渗透系数以及孔隙比参数如下表[]罗红明，降雨入渗条件下滑坡非饱和渗流特性与稳定性研究［Ｄ］，中国地质大学（武汉），2008.表1.1史家坡滑坡各地层孔隙比与渗透系数参数表地层孔隙比渗透系数/m/d滑体0.3922.35滑带0.29250.24基岩床0.10.000167接下来根据孔隙比以及渗透系数，得到史家坡滑坡各地层的土水特征曲线如下图1.5-图1.7，史家坡滑坡的各地层的渗透函数如下图1.8-1.10所示：图1.5滑体土水特征曲线图1.6滑带土水特征曲线图1.7滑床土水特征曲线图1.8滑体渗透函数曲线图1.9滑带渗透函数曲线图1.10滑床渗透函数曲线（2）史家坡滑坡地质模型有限元网格的剖分：接下来对模型进行有限元网格剖分，由于滑带区域为本文重点研究区域，因此在滑带处剖分网格比较精细，滑带处剖分1m尺寸的网格，其余部位网格剖分尺寸为10m，模型共计16379个结点，16938个单元，网格剖分后的滑坡模型如下图1.11所示：图1.11史家坡滑坡几何模型与网格剖分图（3）计算方法本文计算史家坡滑坡加桩前后的地下水渗流场动态变化过程采用饱和-非饱和渗流理论。计算理论主要Darcy定律以及质量守恒定律。当把控制方程的因变量确定为水头h时，渗流微分方程可以写为以下方程3-18：（3-18）在方程3-18中，γw为水的重度；h为总水头；Q为施加的流量边界条件；mw是比水容积。kx以及ky分别为水平与垂直方向的饱和渗透系数；（4）史家坡滑坡边界条件的确定：为了研究渗透特性对史家坡滑坡的演化过程的影响，为了更加真实地模拟库水位波动对史家坡滑坡渗透特性的变化情况，通过搜集史家坡滑坡在抗滑桩支护治理前后，以及抗滑失稳前后的库水位波动情况，从而模拟三峡库区库水位的调度情况，选取了2006年1月-2007年5月1.5个水文年中库水位随时间的变化函数H（t）（单位m）如下图1.12所示：图1.122006年1月-2007年5月三峡库区库水位调动情况由于滑体的含水性与透水性存在很大的差异，根据钻孔施工过程中的水位情况就能反映出来，在紫红色粉质粘土夹碎块石的钻孔中有稳定的水位，然而在褐黄色土体中施工的钻孔水位不稳定，在同一钻孔中的不同深度段差异也比较大，水位受到粘土层、粉质粘土层分布的控制而呈滞水型，根据钻孔出露的地下水位埋深一览表（下表1.2），对滑坡内的水位进行概化，通过C-C′主剖面钻孔的孔口高程、终孔深度以及地下水位埋深，经过推算确定滑坡后缘的水位定为210m。最终设置史家坡滑坡左侧为库水位随时间波动的动水头，右侧为210m的定水头，其中，右侧设置为不透水边界，左侧设置为透水边界，但由于基岩的渗透系数非常小，可近似为不透水介质。在计算上，时步间隔设置为1d，从而通过计算获取史家坡滑坡加桩前后地下水渗流场因库水位的变化而变化情况，以及浸润线的变化情况与滑带的贯通发展情况。表1.2地下水位埋深一览表剖面号孔位孔口高程（m）终孔深度（m）地下水水位埋深（m）A-A′ZKX2276.0120.601.40ZKX5210.6035.9017.35C-C′ZKX22228.5532.6021.83ZKX24194.0220.0010.35E-E′ZKX37299.9718.8914.30ZKX40205.6540.1527.82H-H′ZKX58174.0127.3322.061.1.3Seep/w渗流分析计算与结果分析史家坡滑坡建立模型完成以后，利用Seep/w模块进行计算分析，通过命令将自动求解得到史家坡滑坡在加桩前的渗流场以及浸润线的变化情况，可以通过Geostudio强大的后处理功能进行可视化，通过软件中的云图函数以及图形化的形式可以查看分析计算结果。滑坡的渗透特性可以通过控制滑坡坡体内的渗透场的变化，继而影响滑坡的稳定性，因此，有必要对史家坡滑坡的水文场的变化特征进行分析。（1）史家坡滑坡加桩前渗流场特征分析为了研究史家坡滑坡在加桩前滑体在三峡库区水库调蓄过程中的变形以及稳定性演化过程，根据史家坡滑坡加桩前后，也就是2006年1月至2007年5月三峡库区水位的调蓄情况来确定计算工况。模拟1.5个蓄水周期内史家坡滑坡加桩前渗流场的变化情况。初始水位为137m，经过10d涨到138m，然后按照1.5个蓄水周期进行模拟，从而确定计算水位H（t）（单位m）的变化函数，如下式1.19所示，总计515d。（1.19）首先，根据模型设置的边界条件由137m初始水位生成初始稳态渗流场，然后在此基础上，采用瞬态渗流场的计算方法获取史家坡滑坡在库水位调蓄过程中地下水位的变化情况以及渗流场的动态变化过程，然后截取6个关键时间点的孔隙水压力进行可视化展示（图1.13），并将展示10～150d库水位下降期间、150～300d库水位上升期间、以及300～515d库水位下降期间的史家坡滑坡加桩前坡体内浸润线变化情况并做分析。如下图1.14所示。a、0day孔隙水压力分布b、140day孔隙水压力分布c、260day孔隙水压力分布图d、300day孔隙水压力分布图e、400day孔隙水压力分布图f、515day孔隙水压力分布图图1.13关键时间点孔隙水压力分布图a、10-150day库水位从高水位下降浸润线变化图b、150-3000day库水位从低水位上升浸润线变化图c、400-515day库水位从高水位下降浸润线变化图图1.14各阶段滑坡体坡体内浸润线变化情况根据史家坡滑坡渗透特性的模拟结果，当库水位从高水位下降的过程中，因受到库水位下降的影响，滑坡体内的浸润线逐渐下降，孔隙水压力也逐渐下降（图1.13-图1.14），在10-150天库水位从高水位138m水位下降到低水位135m水位的过程中，下降速度为0.3m/d，滑坡体浸润线变化情况如图1.14a，经过分析，在史家坡滑坡库水位下降的过程中，坡体内的浸润线呈略微上凸型，在库水位达到稳定的135m低水位以后，史家坡滑坡坡体内逐渐形成稳定的渗流场，孔隙水压力也逐渐稳定，浸润线的变化滞后程度以及达到稳定渗流场所需要的稳定运营时间与滑坡体内的岩土体的渗透系数密切相关；在150～300天库水位从稳定的低水位135m上升到高水位155m的过程中，上升速率为0.5m/d，滑坡坡体内的浸润线变化情况如图1.14b，经过分析，在史家坡滑坡库水位不断升高过程中，滑坡坡体内部的浸润线呈略微上凹型，孔隙水压力也逐渐增大，这是因为坡体内地下水的滞后性造成的，由于库水位上升速率比较大，因此浸润线较疏，滞后性明显增加；在400-515天库水位从155m下降到144m的过程中，下降速率为0.1m/d，由于下降速率比较小，可以从图1.14c看出，史家坡滑坡坡体内的浸润线变化明显比较密集，而且下凸的趋势也不是很明显，但还是能看出略微下凸趋势，说明滑坡坡体内地下水的滞后性存在，且滑坡坡体的孔隙水压力逐渐减小直至稳定。从以上分析可以看出，史家坡滑坡受库水位波动的影响相对较为明显，尤其是在库水位下降过程中，由于滑坡前缘存在浸润线下降的滞后效应的影响，导致库水位的下降在滑坡体内部产生较大的超静孔隙水压力，因此对史家坡滑坡前缘产生较大的不利影响。1.4基于Sigma/w对史家坡滑坡加桩前变形演化过程分析1.4.1史家坡滑坡加桩前渗流应力耦合计算模型在前一章节计算史家坡滑坡渗流场的基础上，将计算结果导入到Sigma/w模块，从而建立史家坡滑坡加桩前渗流应力耦合计算模型，因为Sigma/w模块的计算分析建立在Seep/w渗流分析的结果上，因此，Sigma/w模块继承Seep/w渗流分析的结果以及参数等条件，包括滑坡各层的孔隙比、渗透系数等参数，同时，有限元网格的剖分也继承Seep/w的网格剖分，同样有16379个结点，16938个单元，但是Sigma/w模块不会继承Seep/w模块的边界条件，因此，需要对滑坡模型重新定义合理的边界条件。同样，为了使模型的应力应变演化过程模拟合理，需要对不同计算阶段的地层赋予不同的计算模型与参数，因此，在地层设置上与Seep/w渗流模块不同。划分好的史家坡滑坡加桩前地层模型如下图1.15所示：图1.15史家坡滑坡加桩前渗流应力耦合应变演化计算模型图1.4.2渗流应力耦合计算方案（1）计算参数的选取在Sigma/w模块对史家坡滑坡加桩前应力与孔隙水压力进行耦合时，需要确定史家坡滑坡各地层的基本物理力学参数，根据勘察报告对史家坡滑坡滑体、滑带以及滑床岩土力学实验参数的确定，为了使滑坡模型在计算过程中更接近真实情况，在滑坡模型的分层上考虑了饱和状态与天然状态下的各地层的基本物理力学参数，并考虑了库水位波动下岩土体力学参数弱化的影响。通过滑坡合理的地层分层设置，更加符合在库水位波动下史家坡滑坡地下水渗流与岩土体应变耦合作用下的滑坡演化过程的模拟，史家坡滑坡各地层的岩土力学参数如下表1.3所示：表1.3史家坡滑坡数值模型各地层岩土体物理力学参数表滑坡结构物质成分C/KPaφ/°μ（泊松比）γ/KN/m³E（弹性模量）/MPa滑体（饱和）粉质粘土夹碎石，碎块石土30200.3022470滑体（天然）粉质粘土夹碎石，碎块石土34230.3124500滑带（饱和）粘土、粉质粘土1715.710.342026滑带（天然）粘土、粉质粘土22200.342128基岩床泥质粉细砂岩、粉砂质泥岩、泥灰岩、灰岩2160340.262635000（2）合理计算模型的选取在Sigma/w模块中，对于材料的分类主要有有效应力法以及总应力法两大类。对于有效应力与总应力的区别，需要有一个明确的理解，否则会造成错误的模型模拟结果[91]。土体的总应力取决于上覆土体的总单位重力加上地表的荷载。并且在给定的某一深度处，水平与竖直方向的总应力是不同的。但是在模型中仅仅考虑竖直方向上的应力。总应力与有效应力的说明示意图如下图1.16所示：图1.16总应力与有效应力说明图考虑图1.17所示的土体单元，处于地表面10m以下，地表有2m深的水，在土体单元点总的数值应力等于其上面的所有重力除以覆盖的单位面积（假设为1㎡），用等式表示为：（1.19）在式1.19中，z为每个土层的厚度；γ是土体的重度，在模型中指每种材料总的单位重力；i，n分别是单个材料号以及总的材料数目。在这种情况下，总应力等于220kPa；但是有效应力与总应力是不同的，因为土体颗粒间的水会产生一个把土颗粒分开或者将土颗粒拉紧的力，将土颗粒拉紧的力即对应土体中的水处于毛细状态。有效应力用等式表示如下：（1.20）根据有效应力公式1.20，基于图1.17的例子，土体单元的竖直方向的有效应力跟总应力一起计算，即220kPa减去孔隙水压力120kPa，即100kPa。由于有效应力比总应力小，因此土体中的孔隙水承担了一些土的重力荷载，因此相当于减小了土体中的应力。由于史家坡滑坡在库水位波动作用下孔隙水压力不断变化，孔隙水压力对滑坡的应变演化过程有比较大的影响，因此，在史家坡滑坡模型计算中，滑坡各地层材料均采用有效应力法来计算分析。在材料模型选择上，初始应力场下，滑坡滑带天然状态与饱和状态均选择线弹性（w/孔隙水压力变化）模型，滑体天然状态与饱和状态均选择线弹性（w/孔隙水压力变化）模型，滑床选择线弹性（有效）模型；在初始应力场计算的基础上，考虑库水位的波动下史家坡滑坡加桩前的应变演化过程，因此，滑带天然状态与饱和状态均选择弹塑性（有效）计算模型，滑体天然状态与饱和状态选择线弹性（有效）模型，基岩床也选择线弹性（有效）模型计算。（3）计算模型边界条件的确定由于Sigma/w模块不继承Seep/w模块的边界条件，因此需要对Sigma/w模块重新定义边界条件。Sigma/w边界条件为应力/应变边界条件，此次模拟将滑坡左右两侧设置为固定X方向位移边界条件，滑坡底部设置为固定固定X/Y方向位移边界条件，在坡体上需要设置因库水位波动引起的动水压力的边界条件，输入函数与Seep/w的动水头函数一致（式1.18），取重力加速度9.807KN/m³。设置边界条件后的史家坡滑坡计算模型图如下图1.17所示：图1.17史家坡滑坡加桩前应力边界条件确定模型图1.4.3史家坡滑坡加桩前Sigma/w渗流应力耦合计算与结果分析史家坡滑坡模型建立完成，在边界条件确定以后，通过Sigma/w模块自动计算功能对模型进行计算求解，可以得到史家坡滑坡在加桩前由于库水位的波动，孔隙水压力与岩土体应力耦合作用下的变形演化过程，通过Sigma/w强大的云图后处理功能，可以对史家坡滑坡的变形演化过程中的最大剪应变增量变化情况与xy方向位移情况可视化显示，通过提取6个关键时间点的xy方向的位移变化情况（图1.18）以及最大剪应变的变化情况（图1.19）进行分析。a、0dayxy方向位移b、150dayxy方向位移c、260dayxy方向位移d、300dayxy方向位移e、350dayxy方向位移f、400dayxy方向位移g、465dayxy方向位移图1.18史家坡滑坡加桩前关键时间点xy方向位移变化图根据图1.18所示史家坡滑坡在加桩前由于库水位的升降变化，在1.5个水位波动周期内xy方向位移的变化过程，并根据Seep/w模块计算的史家坡滑坡加桩前渗流场以及孔隙水压力的变化情况可知，在水库运营期间，地下水渗流场的动态变化过程作为史家坡滑坡演化发展的重要驱动因素。根据史家坡xy方向的位移增量情况，从初始水位137水位到先上升到138水位，再以约0.3m/d的速率下降到135最低水位（150d），由图1.18a-b可知，在库水位下降过程中，史家坡滑坡的前缘滑体在孔隙水压力的作用下位移逐渐增大，且位移由中前缘逐渐向前缘扩展；在低水位135m水位持续到260d左右，根据图1.18b-c可知，由于一段时间滑坡持续处于最低水位，孔隙水压力逐渐稳定且比较小，滑坡坡体xy方向位移略微减小；当库水位继续以0.5m/d的速率不断上升，直到最高水位155m水位（300d）时，根据图1.18c-d可知，由于库水位上升，孔隙水压力增大，且库水位上升速率比较快，滑坡前缘坡体xy方向位移也逐渐增大；300d～400d库水位保持155最高水位，从图1.18d-f可知，由于水库水位长期处于高水位，孔隙水压力较大，但是比较稳定，所以滑坡坡体前缘滑体xy位移有略微增加趋势，但整体上前缘坡体位移比较大；当库水位以约0.1m/d的速率下降到144水位（515d）时，由于库水位的下降，孔隙水压力也不断减小，同时由于滑坡坡体内地下水滞后效应的影响，滑坡前缘滑体的xy位移量整体上比较大，呈向前缘扩展的趋势，但是由于水库下降速率比较小，因此，从图1.18f-g可以看出，滑坡坡体位移量略微减小，但是总体上还是比较大。a、10day最大剪应变增量b、140day最大剪应变增量c、150day最大剪应变增量d、260day最大剪应变增量e、300day最大剪应变增量f、400day最大剪应变增量g、465day最大剪应变增量图1.19史家坡滑坡加桩前