基于abaqus研究持续降雨对渝东北某滑坡的影响

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1、基于ABAQUS研究持续降雨对渝东北某滑坡的影响　　摘要：滑坡作为最常见的地质灾害之一，其造成自然环境和社会环境的损失是毋庸置疑的，在渝东北地区，滑坡灾害影响了人们的正常生活，制约着当地的经济发展。强降雨作用通常是触发大型滑坡的主要诱因，为更好地研究持续降雨条件下滑坡的变形破坏机理，通过ABAQUS软件模拟该地区典型滑坡在连续8天降雨条件下的变形破坏，探究该地区降雨诱发滑坡的致灾机理，得出在渝东北地区长期持续的强降雨入渗是滑坡诱发的主要因素，其斜坡变形模式属于孔隙水压力诱发的平推式地质模式。研究成果对推动该地区滑坡预警预报，滑坡治理具有积极意义。　　关键词：滑坡；降雨；ABAQUS；数值

2、模拟　　引言　　大量事实和研究表明，降雨充沛且多暴雨的气候是渝东北地区滑坡灾害多发的主要触发因素。重庆自古就有十滑九雨的论断，国内外学者通过大量研究表明，滑坡的活动强度与降雨量呈正比关系。渝东北地区历年发生的极端降雨，均诱发了大范围区域性滑坡灾害。近年来，国内外学者对降雨诱发滑坡进行了大量的研究与实践，本文通过ABAQUS软件模拟该地区典型滑坡在持续降雨条件下的变形破坏，对探究该地区降雨诱发滑坡的致灾机理，推动该地区滑坡预警预报，滑坡治理具有积极意义。　　1工程实例　　巫山县龙溪镇汪家坪滑坡位于龙溪镇双河村二组，整体形态成“扇”型，滑坡横宽约760.0m，纵长约620.0m，面积约24.

3、7×104m2，厚度17.7m～44.8m，平均厚度35.0m，体积约864.5×104m3，属大型深层土质滑坡，主滑方向145°～157°。滑坡后缘以坡顶平台外侧变形裂缝为界，滑坡前缘剪出口位于长溪河河床左岸，滑坡东北侧以凸起山脊基岩出露为界，东南侧以地形转折处为界，西北侧以地形转折为界，西南侧以地形出现转折，且基岩出露部位为界。滑坡体局部区域变形较强烈，滑坡后缘发育一条长约169.6m的下挫裂缝，滑坡中前部发育多条贯通拉张下挫裂缝，并出现多处局部滑塌现象。　　假设汪家坪滑坡滑体、滑床属于均值各相异性。坡体的有效黏聚力c=45KPa、有效内摩擦角φ=28°、重度γ=1.85g/cm3、

4、弹性模量E=30MPa、泊松比υ=0.3、初始空隙比e=0.8、饱和渗透系数Kws=0.019（m/h）　　一般来说，水力渗透系数在饱和土中是常量，而在非饱和土中则与基质吸力或体积含水量有关。在本文分析中，土中水的渗透系数引用了文献[1]的计算公式，定义了渗透系数和基质吸力之间的关系：　　同样需要定义土-水特征曲线，采用文献[2]的计算公式，定义饱和度与基质吸力之间的关系：　　为研究降雨强度及渗透系数对边坡稳定性的影响，根据气象部门搜集到的巫山县龙溪镇双河村气象资料，整理可以得到降雨工况，连续8天降雨量分别为15mm、46mm、49mm、18mm、5mm、74mm、251mm、18mm。

5、　　本文的计算是在ABAQUS软件平台上进行二次开发来进行的，将土体视为孔隙材料，假设孔隙材料是具有固体架构中均布孔隙的多孔介质，同时将节点位移和孔隙水压力作为节点自由度。通过在ABAQUS中编写用户子程序USDFLD，引入修正的Mohr-Coulomb破坏准则，进行降雨入渗下非饱和土坡渗流场和应力场的耦合分析。在ABAQUS中把控制剖面进行单元格划分，共21718个有限元单元，同时在滑坡剖面上设置4个监控单元A，B，C，D，有限元计算模型如图1所示。　　其设定的边坡初始饱和度状况为坡顶8%左右，坡面介于8%～100%之间；初始地应力采用自重作用下的地应力场，侧压力系数采用经验公式K0=

6、1-sinφ；初始孔隙比为1.0。　　2模拟结果分析　　边坡位移的?化情况降雨入渗使得滑坡表层的非饱和区含水量增高，基质吸力下降，边坡表层形成一个暂态饱和区，导致边坡表层产生与基质吸力变化有关的应变，最终边坡产生位移。降雨入渗引起边坡岩土体的位移变化包括两部分：（1）边坡的孔隙水压力上升，基质吸力减小，边坡岩土体强度下降，引起边坡体的位移变化；（2）边坡的孔隙水压力上升，导致边坡的非饱和岩土体产生应变。　　经过持续8天的强降雨，该滑坡体的孔隙水压力等值线云图经过调整达到相对稳定状态，与此同时，滑坡体应变状态随着降雨的持续，调整并达到平衡。　　数值模拟结果表明，历时持续8天的强降雨，最大日

7、降雨量251mm/h，通过提取A、B、C、D四点的特征点位移曲线，滑坡体表面发生10cm-30cm不等的水平位移量。根据重庆市地质灾害防治工程勘查设计院编制的重庆市巫山县龙溪镇汪家坪滑坡应急抢险勘查报告，滑坡变形破坏特征如下，裂缝L1发育滑坡后缘，裂缝延伸长度169.6m，宽1.0～8.3cm，局部下挫20cm，延伸方向约70°～75°，局部段分为两条平行裂缝。裂缝发育L2滑坡中前部，裂缝延伸长度317.0m，宽1.0～11.5cm