考虑降雨入渗影响的土体边坡稳定性有限元分析.pdf

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1、第32卷第1期Vo1．32№1矿冶工程2011年02月MININGANDMETALLURGICALENGINEERINGFebruary2012考虑降雨入渗影响的土体边坡稳定性有限元分析①何忠明，佘涛，蔡中心，秦艳琪(长沙理工大学交通运输工程学院，湖南长沙410004)摘要：基于饱和一非饱和渗流理论，对模型边坡在设计降雨方案条件下的饱和渗透系数、降雨强度、降雨历时及边坡坡度的大小对土体边坡安全系数的影响规律进行了研究。研究结果表明：随边坡饱和渗透系数增大，边坡安全系数逐渐降低，但当渗透系数增大到一定程度时，边坡安全系数变化幅度逐渐趋于平缓；随降雨历时增长，安全系数在

2、降雨开始到降雨停止后一段时间内都表现出逐渐降低的趋势，随后安全系数又随时间增长而开始缓慢增大；不同坡度状态下边坡安全系数都随降雨历时增长而变化，其对边坡安全系数的影响大于降雨对边坡安全系数的影响。关键词：降雨人渗；土体边坡；稳定性；有限元分析中图分类号：TU411文献标识码：A文章编号：0253—6099(2012)0l一0009—03FiniteElementAnalysisforSoilSlopeStabilityConsideringRainfallInflltrationInfluenceHEZhong—ming，YUTao，CAIZhong—xin，QIN

3、Yan—qi(SchoolofTrq~candTransportationEngineering，ChangshaUniversityofScience&Technology，Changsha410004，Hunch，China)Abstract：Basedonsaturated—unsaturatedseepagetheory，theinfluencelawofsaturatedseepagecoeficient，rainfallintensity，rainfalldurationandslopegradientonslopesafetycoeficientwas

4、studied．Resultsshowedthat，withanincreaseinslopesaturatedseepagecoeficient，slopesafetycoeficientgraduallydecreases，butsuchchangetendstoslowastheslopesaturatedseepagecoeficientincreasestoacertaindegree．Withanincreaseinrainfallduration，safetycoeficienttendstograduallydecreasefromstartingt

5、otheendofrainfal1．Afterthat，thesafetycoeficientbeginstoincreaseslowlywiththetimeincreasing．Safetycoeficientfordifferentslopestatechangeswiththeincreaseofrainfallduration．Theinfluenceofrainfalldurationonslopesafetycoeficientisgreaterthanthatofrainfal1．Keywords：rainfallinfiltration；soils

6、lope；stability；finiteelementanalysis土体边坡中的渗透水压力和渗流场分布是影响边度、降雨历时及边坡坡度的大小对土体边坡安全系数坡稳定和变形的重要因素，而降雨，特别是历时长、的影响规律，为工程实践提供参考。强度大的暴雨更是导致边坡失稳破坏的重要诱导因1饱和一非饱和渗流理论素⋯。目前，大多数学者都认为降雨是导致滑坡发生的最大诱因，这与实际的调研统计资料相一致。近年在降雨条件下的土体边坡渗流场分析中，由于雨来降雨导致土体边坡失稳已成为国内外学者们普遍关水在地下水位以上非饱和土与地下水位以下饱和土中注的问题之一l2J。但目前对降雨入渗条件下

7、的土体的流动属于典型的二维饱和一非饱和问题，土体饱和非边坡稳定性的研究程度离解决工程实际问题仍有较大饱和渗流规律的描述仍采用达西定律。土体内非恒定差距，要想深入研究公路边坡稳定性问题，首先得对降渗流偏微分方程形式为引：雨人渗过程下的土体边坡稳定性进行正确的分析和模拟。本文在前人研究的基础上，基于饱和．非饱和渗流击()+()+=mwPwgOh(1)理论，运用有限元方法计算了路基边坡的渗流场，并以式中h为岩体裂隙中的总水头；和为和Y方向此作为孔隙水压力条件来分析饱和渗透系数、降雨强的渗透系数；为源汇项；为比水容量；p为水的密①收稿日期：2011~9—13基金项目：湖