在裂隙土边坡中,裂隙的存在是造成裂隙土边坡工程一系列问题的内在原因;裂隙优先流是指水分在有裂隙存在的介质中绕过土壤基质通过优先路径快速向土层深处入渗的现象,是引起裂隙土边坡失稳的外部因素。因此研究裂隙土边坡裂隙优先流以及由优先流所引起的边坡稳定具有一定的学术意义和工程实用价值。本文借鉴了国内外众多学者关于土壤优先流的研究成果,将优先流以及坡面径流的概念引入到裂隙土边坡渗流和稳定性分析中,采用数值分析方法建立了二维的裂隙土坡面径流-优先流耦合模型,数值模拟揭示了裂隙土优先流对裂隙土边坡饱和-非饱和渗流运动规律和稳定性的影响。本文所研究的工作和成果主要有:(1)本文介绍了坡面径流经典理论,以及坡面径流研究现状。引入运动波方程和动量方程来描述坡面径流过程。采用Pressimann格式对坡面径流方程进行离散并采用MATLAB编制了坡面径流的计算程序,通过与前人关于坡面径流解析解进行对比,验证了坡面径流程序的正确性,并通过案例分析,研究坡面径流在降雨过程从上涨到退水的全过程。(2)综合理论分析及前人研究成果,以两域模型为理论基础将裂隙土划分为基质域和裂隙域,采用Richard数学模型来模拟基质域中的水分运动,并将裂隙侧壁作为基质域的一部分边界,综合考虑雨水入渗,坡面径流对裂隙的补给作用建立了单裂隙优先流耦合模型。(3)根据降雨入渗过程饱和-非饱和土壤水分运动基本理论,引入ADI交替隐式差分法理论对以含水量为控制变量的Richard二维入渗方程进行离散。通过编制MATLAB采用预估-校正法求解离散方程计算程序,坡面径流方程与饱和-非饱和入渗方程可通过入渗速率作为源项进行耦合。本文耦合模型通过与不考虑优先流的坡面径流-入渗耦合模型对比分析以及与考虑优先流的坡面径流-入渗耦合的FRCATURE模型对比分析两个算例,验证了优先流耦合模型的正确性。(4)在优先流耦合模型为基础上,编制计算无限边坡安全系数程序。进行无限边坡稳定性分析。分析结果表明:边坡安全系数在考虑优先流的水分运动作用下,安全系数在随降雨持时的变化比不考虑优先流作用要降低得多;裂隙间距对于无限边坡稳定影响较大,裂隙间距越密集,最危险滑动面处的安全系数越小,同时越接近裂隙土与普通土层的交界面,边坡越容易沿交界面产生破坏;裂隙开展深度越大,边坡越容易在裂隙土层表面湿润锋处发生破坏;裂隙土边坡的安全系数在考虑强度折减的条件下会大大减小;裂隙土边坡容易发生浅层沿裂隙土交界面破坏。在研究裂隙土边坡稳定时,要考虑裂隙土层的强度折减问题以及裂隙中优先流对土体入渗的作用。