降雨条件下牛首山边坡稳定性研究

《降雨条件下牛首山边坡稳定性研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、降雨条件下牛首山边坡稳定性研究　　摘要：本文通过饱和-非饱和渗流模型模拟了牛首山边坡降雨入渗，探讨了不同降雨工况下的边坡的渗流场分布特征；并在此基础上，将降雨渗流场引入应力应变分析，进而采用基于有限元的极限平衡分析方法，分析了不同降雨工况下的边坡稳定性。关键词：降雨稳定性饱和-非饱和渗流场Abstract：TheseepagefieldundertheconditionofrainfallofNiushoushanslopissimulatedwithsat-unsatseepagemodel,thenthecharacristi

2、coftheseepgaefieldwithdifferentrainfallcaseisdiscussed.Basedontheseepagefieldssimulatedformerlywithdifferentrainfallcase,theporewaterpressuresisinducedtoanalysisofstressandstrain,thenthestabilityoftheslopeiscalculatedwiththeresultofstressandstrainanalysis.Keywords：rai

3、nfallstabilitysaturation-unsaturationseepagefield8中图分类号：P426.62文献标识码：A文章编号：1、前言统计资料表明，降雨是边坡失稳的一个重要诱因。降雨条件下，一方面雨水入渗使边坡岩土体含水量增加，岩土体的重度增大；另一方面岩土体饱和度增大，孔隙水压力升高，基质吸力锐减，从而岩土体的抗剪强度大幅度下降，因此当降雨强度和持时达到一定程度时，导致边坡失稳。目前，降雨条件下的边坡稳定性问题已得到了很高的关注，多数学者对此进行了不同方面的研究[1~6]。本文以考虑降雨入渗的饱和非饱和渗

4、流数学模型为基础，采用有限元和极限平衡稳定相结合的方法对边坡的稳定性进行分析，分析不同入渗边界条件下的边坡渗流场和稳定性。2、降雨条件下的边坡稳定性分析方法通过饱和-非饱和渗流模拟边坡降雨条件下的流程分布特征；将降雨入渗计算孔隙水压力分布导入应力场计算，计算边坡内部的应力场分布；再由应力场分布特征采用极限平衡法计算边坡的安全系数，计算安全系数时，土体底部和土体之间的作用力由有限元计算出的应力场得到。3、降雨入渗条件下的牛首边坡稳定分析3.1工程概况图1牛首山边坡示意图图2计算概化模型8牛首山景区道路滑坡位于牛首山主峰的西面，坡体后

5、缘位于广场上，后缘标高约162米，后缘宽约60米；滑坡前缘标高70～100米，坡体前缘宽约180米；整个坡体高差约62～92米，坡长约240米，坡体整体坡度约15～20度，呈现中后部较陡，坡度在30～40度左右，前缘坡度较缓，坡度约10～20度。该滑坡体面积约3.5×104平方米，滑坡体体积约70×104立方米，滑坡主滑方向为250度（图1）[7]。3.2计算模型及参数根据牛首山矿渣边坡典型剖面图建立如图2所示的概化模型。由于1-1层粘性素填土仅在坡面和坡顶局部分布，且分布范围较小，因此在概化模型中不考虑；同时3层残积土局部分布，

6、分布范围较小，且与4-1层强风化闪长玢岩力学性质相似，因此，3层残积土和4-1层强风化闪长玢岩概化模型中概化为4-1层强风化闪长玢岩。概化的牛首山边坡模型岩土层主要为1-2层矿渣填土、4-1层强风化闪长玢岩和4-2层中风化闪长玢岩。本次分析研究中所用各岩土层饱和渗透系数如表1所示。各层土体渗透性评价一览表表13.3降雨入渗计算结果8本次降雨入渗主要考虑了降雨强度和矿渣渗透各向异性进行了分析，分别对降雨强度为中雨（取20mm/d）、大雨（40mm/d）、暴雨（80mm/d）、大暴雨（160mm/d）和特大暴雨（400mm/d）五种情

7、况（持续时间为1d）进行分析，此外考虑了水平渗透系数与垂直渗透系数比分别为0.1、1、10的情况下的降雨渗流场进行了分析。将计算结果如下。（1）不同降雨强度图3~7图给出了不同降雨强度下，降雨持时一天的最终边坡孔隙水压力分布图和坡肩剖面处点的孔隙水压力随时间变化图。对比可以看出，各种降雨强度下，降雨影响深度范围基本相同；但从孔隙水压力随时间的变化幅度来看，在降雨强度为400mm/d时，坡肩剖面上点的孔隙水压力变化幅度最大，且最终的孔隙负压最小；而在降雨强度分别为160mm/d，80mm/d，40mm/d，20mm/d时，孔隙水压力

8、变化幅度依次减小，最终的孔隙负压依次增大。因此，可以得出在降雨强度不大于岩土体渗透系数时，降雨强度越大，对边坡岩土体的渗流场分布影响越大。图3孔隙水压力等值线图、坡肩剖面点孔隙水压力与时间关系图（20mm/d，降雨持时24h）图4孔隙水压力等值线图