雨水入渗对土坡稳定的影响分析与模拟

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雨水入渗诱发的滑坡在世界上分布最广,发生频率最高,危害相当大,引起了各国政府和机构的广泛重视。大量统计资料表明,绝大多数的滑坡是发生在降雨期间或降雨之后。雨水入渗使土体饱和度增加,吸力锐减并引起抗剪强度大幅下降。为了分析降雨入渗对坡体稳定的影响,需要对雨水入渗过程进行正确的分析和模拟。 本文以土质边坡为研究对象,首先阐述了饱和一非饱和渗流分析基本理论和微分方程;并对影响边坡稳定的各类因素进行了论述,主要从水对土体抗剪强度的影响、雨水的冲刷作用、雨水对土体的化学作用和降雨的强度、持时、雨型等几个方面深入研究了雨水对边坡稳定的影响。针对目前边坡非饱和渗流一般采用不考虑体变及气相流动的雨水入渗计算方法,详细介绍了FLAC<2D>中渗流计算的水气两相流基本控制方程和数值计算公式,根据重庆某一土质边坡的特点,采用FLAC<2D>二维快速拉格朗日分析程序建立了降雨入渗边坡的两相流模型,进行了水气两相流一应力的耦合计算及稳定性计算,讨论了边坡稳定状态分析和降雨持时、降雨强度对边坡稳定性的影响。得到了一些有益的结论: ①雨水入渗浸润造成水分填充土体孔隙,空气随之排出。气相渗透系数是与水相渗透系数成反比的,在降雨初期,边坡土体透气性较好,随着降雨入渗,空气向坡面外流出,而随着表层土体的饱和度增加,气相的渗透系数降低,空气一部分流出坡面以外,一部分则压入边坡以内,随着表层土体的饱和度的增加,气体通过表层渗透出去的越来越少,水分浸润产生的气体绝大部分压入边坡内非饱和区域。 ②降雨一部分被表层的非饱和土体吸收,增加了含水量,提高了饱和度,另一部分则流向坡脚,使得坡脚水位迅速抬高,极易引起坡脚发生破坏。 ③随着降雨强度和持时的提高,降雨入渗深度越深,表层土体的含水量提高,基质吸力减小,边坡稳定系数越小。当降雨持时增加时,边坡的滑动破坏面有向浅层移动的趋势。
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