SLOPE Cube模块(边坡应力与稳定性)

SLOPE CubeSlope Stress and Stability,边坡应力与稳定性)模块由美国Soil Water Retention, LLC开发,作为HYDRUS (2D/3D)软件包的补充模块,用于模拟二维/三维瞬态土壤水分场、土壤吸力、吸应力、总应力和有效应力、边坡位移以及局部安全系数。虽然SLOPE模块基于经典工程土力学理论,仅对饱和条件使用有效应力法,但新开发的附加模块"SLOPE Cube"(边坡应力与稳定性)最近与科罗拉多矿业学院的Ning Lu博士合作开发,对饱和和非饱和条件均采用统一有效应力方法(Lu et al., 2010)。该模块旨在预测空间和时间上的入渗诱发滑坡起始,并在可变饱和土壤条件下进行边坡稳定性分析。瞬态水分和吸力场直接使用HYDRUS-2D/3D模型获得,并用于计算山坡中的有效应力场和位移场(Lu and Godt, 2013)。此外,与经典边坡稳定性分析中针对整个边坡计算一个安全系数的方法不同,SLOPE Cube模块计算山坡整个域内的安全系数场(Lu et al., 2012),从而能够识别潜在破坏面或破坏面带的演化。

SLOPE Cube模块

Slope Cube是一个基于物理的水力-力学框架,专注于评估和预测降雨条件下滑坡发生的位置和起始。Slope Cube将可变饱和流与应力场耦合,以模拟降雨事件下的瞬态山坡水文和力学响应。Slope Cube实现了超越传统基于物理的滑坡模型的三个前沿进展。第一个是利用基于吸应力的有效应力统一描述可变饱和条件下山坡中的有效应力分布。第二个是计算由于有效应力变化引起的瞬态山坡位移场。第三个是采用最近建立的局部安全系数概念,捕捉山坡中朝向破坏状态的应力路径演化。所实施的水力-力学框架已通过数十年的现场监测、案例研究、实验室和现场测试得到广泛验证,并已全面记录(Lu and Godt, 2013)。

SLOPE Cube模块示意图

3D位移图

Slope Cube手册与教程

参考文献

  • Lu, N., J. W. Godt, and D. Wu, A closed-form equation for effective stress in variably saturated soil, Water Resources Research, 46, doi:10.1029/2009WR008646, 2010. 下载PDF
  • Lu, N., B. Sener, A. Wayllace, and J. W. Godt, Analysis of rainfall-induced slope instability using a field of local factor of safety, Water Resources Research, 48, W09524, doi:10.1029/2012WR011830, 2012. 下载PDF
  • Lu, N., and J. W. Godt, Hillslope Hydrology and Stability, Cambridge University Press, 2013. 链接

示例问题

名称描述下载
Example 1a均质砂土山坡在0.02 mm/h恒定入渗率下持续15小时的稳定性分析。Test1a.zip (8.5 MB)
Example 1b均质砂土山坡在0.002 mm/h恒定入渗率下持续150小时的稳定性分析。Test1b.zip (5 MB)
Example 2a层状山坡在0.02 mm/h恒定入渗率下持续15小时的稳定性分析。Test2a.zip (7 MB)
Example 2b层状山坡在0.002 mm/h恒定入渗率下持续150小时的稳定性分析。Test2b.zip (5 MB)
Example 3层状山坡在时变强降雨事件且存在集中机械荷载下的稳定性分析。Test3.zip (5 MB)
Example 4山坡的三维稳定性分析。Test4.zip (4 MB)

 

 

 

 

 


 

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