浅论降雨条件下的边坡渗流数值模拟及稳定性分析

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1、兰州理工大学硕士学位论文降雨条件下的边坡渗流数值模拟及稳定性分析姓名：银晓鹏申请学位级别：硕士专业：岩土工程指导教师：米海珍20080501降雨条件下的边坡渗流数值模拟及稳定性分析摘要降雨入渗时边坡的稳定性问题不仅牵涉到饱和．非饱和的渗流规律，而且涉及含水率变化对非饱和土的强度参数的影响作用。本文针对不同的土体性质，分析了不同降雨条件对土坡渗流及稳定的影响，运用饱和．非饱和渗流理论及降雨入渗理论，分析了渗流场的变化过程，根据计算出来的瞬态渗流场利用非饱和土抗剪强度理论，对土坡的瞬态稳定性进行了分析。研究的

2、主要内容有：1介绍了降雨条件下的饱和．非饱和渗流基本理论，介绍了非饱和渗流的控制方程，给出了降雨条件下的边界条件。2基于Galerkin加权余量法得出了饱和．非饱和渗流计算有限元列式。针对不同的土体性质，利用简单的土质边坡有限元模型运用SEEP／w渗流计算程序计算在给定降雨条件下的孔隙水压力的分布，探讨降雨强度、降雨持时、雨型、土壤渗透系数以及边坡坡度等参数的变化对渗流场的影响。3介绍了饱和．非饱和渗流条件下边坡稳定分析理论。运用GEO．SLOPE(SLOPE／w模块)软件，将降雨入渗作为土坡稳定分析的重

3、要因素，将渗流场的孔隙水压力引入基于非饱和土抗剪强度理论的抗滑稳定计算中。定量的得出在各降雨因素及边坡坡度对非饱和土坡稳定性影响的程度；探讨各参数变化对边坡安全系数的影响，并对边坡的稳定性进行了评价。分析结果表明：在甘肃大部分地区边坡坡度比降雨对边坡的稳定性影响更大；在甘肃大部分地区在可能发生的降雨条件下，坡角大于6了的边坡就要考虑对边坡进行支护。关键词：饱和．非饱和渗流；降雨入渗；孔隙水压力；有限元；边坡稳定硕一J：学位论文AbstractThestabilityproblemofslopesunder

4、rainfallinVolVesnot0nlythesaturated—unsaturatedseepagelaw，butalsotheeffect0fwatercontectchangesontheintensiveparameter0funsaturatedsoil．Fordifferentthesoilcharacteristics，theSeepageandstability0fslopeunderrainfallisanalyzed．Based0nthesaturated-unsaturated

5、seepagetheoryandrainfallinfiltrationtheory，thechangeofseepagefieldsisanalyzed．OnthebasisofcaIculatedtransientseepagefieldandtheshearstrengththeoryofunsatufatedsoil，thetransientstability0fslopeisa肋lyzed．Themainconclusionsareasfollows：1ThesatuTated—unsatura

6、tedseepagetheoryunderrainfallconditionandthegoverningequationofunsaturatedseepageareintroduced．Theboundaryconditionsareattained．2TheFEMfbrmat0fsaturated-unsaturatedseepagediffcrentialequationisdrawedbasedonGalerkin’smethodofweightedTesidual．Forthedifferen

7、tpropenysoil，porewaterpressurefieldunderdifferentrainfallconditionsarecalculatedbyadoptingFEMmodelofsimpleearthslopeusingSEEP／Wnowcalculationprocedures．TheimpactsofseepagefieldundertheVarieswithrainfallintensity，duration0frainfall，raintype，soilpermeabilit

8、ycoefficientsandslopeanglearediscussed．3Thebasaltheory0fsaturated—unsaturatedslopes’stalbilityisintrOduced．RegardingrainfallseepingasaninlpOrtantfactor0fsoils10pestabilityanalysis，thedistribution0fporewaterpressureo