关于孔洞型砌块对边坡降雨入渗影响的数值模拟

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1、第36卷，第5期公路工程Vo1．36，No．52011年10月HighwayEngineeringOct．，2011关于孑L洞型砌块对边坡降雨入渗影响的数值模拟陶建林(湖南省衡炎高速公路建设开发有限公司，湖南衡阳421400)[摘要]依据岩土饱和一非饱和渗流理论，运用有限元分析软件，对采用不同成孔方向的孔洞型护坡砌块的路基边坡在降雨条件下的渗流场、含水率分布以及孔隙水压力变化情况进行了模拟分析。研究结果表明：在孔洞率和降雨强度相同的情况下，成孔水平的孔洞型护坡砌块能更加有效地减小雨水的入渗量和人渗深度。【关键词]降雨人渗；路基边坡；有限元分析；孔洞型材料

2、护坡技术[中图分类号]U416．14[文献标识码]B[文章编号]1674—0610(2011)05—0067—05NumericalSimulationofCavityBlock’SEfectonSlopeRainfallInfiltrationTAOJianlin(HunanHengyanExpresswayConstructionDevelopmentCompanyLtd，Hengyang，Hunan421400，China)[Keywords]rainfallinfiltration；slope；finiteelementanalysis；poro

3、usmaterialprotectionteeh-nique布以及孔隙水压力变化情况进行了模拟分析，比较l概述两种不同成孔方向的孔洞型砌块减小雨水人渗深度公路路基边坡在降雨作用下，雨水除直接对路的效果。基冲刷外，还可通过坡面土壤渗入边坡内部土体，使2路基边坡上降雨入渗的基本规律土体吸力场发生变化。伴随着基质吸力的下降或者消失，都会引起土体抗剪强度的降低，从而引发路域路基边坡降雨人渗是集时间、空间于一体的动边坡的滑坡、塌陷等地质灾害。因此必须对路基边态变化过程，雨水的入渗量受降雨强度、降雨历时、坡采取一定的防护措施，目前应用的防护措施主要土壤基本性能、土体

4、初始含水率、人渗面坡度、吸有：混凝土类材料护坡技术、孔洞型材料护坡技术和力状况等诸多因素的影响。植被护坡技术。其中孔洞型材料护坡技术既有防冲当降雨强度低于土体入渗能力时，降雨全部入刷的功能又有一定的绿化效果，是较为理想的边坡渗，边坡表面无地表径流；当降雨强度较大时，降落防护技术。到边坡表面的降雨很快转化为地表径流，流出坡表，传统的孔洞型护坡砌块，其成孔方向为垂直于当降雨停止后，坡表上一般没有积水，降雨入渗滞后坡面，往往需要通过降低孔洞率的方法来减小雨水时间很短，基本上降雨一停，入渗也就停止。图1反的入渗量，但这样会降低绿化效果。本文引入一种应了一个强降雨

5、过程中，边坡区地表径流和降雨人新型的孔洞型护坡砌块，该空心砌块的成孔方向为渗过程的特点。图1(a)说明在降雨的初期，由于地水平，在不减小孔洞率的情况下，能较好地控制雨水表土体较干燥，入渗率大，地表土体处于非饱和状的入渗量，减小雨水入渗深度。态，降雨全部能渗入到土体内；随着降雨的持续，在本文依据岩土饱和一非饱和渗流理论，运用有坡角处地表土体首先饱和，见图1(b)；随着降雨的限元分析软件，对采用不同成孔方向的孔洞型护坡再持续，边坡的坡面土体均趋于饱和，见图1(C)；雨砌块的路基边坡在降雨条件下的渗流场、含水率分停以后，见图1(d)，由于坡角附近的地表径流还要

6、[收稿El期]2011—06—26[作者简介]陶建林(1979-)，男，湖南长沙人，工程师，从事公路工程施工与管理工作。68公路工程36卷持续一段时间，边坡表层的土体的饱和流区域也有该空心砌块具有可防雨水冲刷、可控雨水入渗、低成一个逐渐消退的过程。经历了这样一个过程，降雨本、易施工且能植被绿化等特点，用于岩土边坡的防的一部分转化为地表径流，另一部渗入到地下，补给护。到非饱和一饱和状态的土体。一旦降雨过程结束，斜坡表面一定深度内土体所持有水分又会以蒸发的形式失去。降雨‘‘圈2成孔水平的孔洞型护坡砌块3．2渗透系数孔洞型砌块所采用的混凝土材料的透水系数几(a

7、)降雨乎为零，因此其减少了边坡降雨的人渗面积，相当于+减小了边坡坡面的渗透系数。孑L洞型砌块是按照一定的形式规则地砌筑在边坡的表面，因此本文采用等效渗透系数的方法，将边坡表面的孔洞型砌块和孑L洞中的填土的渗透性等效为一种均匀材料的渗透性。其中成孔垂直坡面的孔洞型砌块等效渗透系数降雨联的求解公式如下：K=oJK(1)成孔水平的孔洞型砌块的垂直方向的渗透系数为0，其等效水平渗透系数K的求解公式如下：K=wK(2)(c)式中：为边坡土体的饱和渗透系数，m／s；K为¨¨¨边坡土体的水平方向饱和渗透系数，m／s；为孑L洞型砌块的孔洞率，％。3．3含水率采用等效含水

8、率的方法，将边坡表面的孔洞型砌块和孔洞中的填土的含水率等效为一种均匀材料(d)的