滑坡失稳是山区常见的自然灾害，可以导致交通中断、江河堵塞、村庄掩埋、厂矿摧毁，不仅影响到经济建设的发展，而且直接威胁人们的生命财产安全。近二十年来，随着我国经济的发展，工程活动日益频繁，规模逐渐增大，滑坡灾害更是呈上升趋势。 滑坡的发生同然离不开自身的地质条件和岩土体结构条件，但另一方面离不开各种外部条件，引起滑坡的外部条件有很多种，在诸多外部条件中，降雨尤其是大量的降雨或暴雨无疑是触发滑坡的最主要的因素之一。降雨入渗对滑坡的影响主要体现为降雨导致了滑坡体内渗流场的变化，从而引起作用在滑坡体上动水荷载和静水荷载的增大和岩土体抗剪强度的降低。 滑坡或者斜坡一般属于非饱和土的范畴，非饱和土体的抗剪强度与土体的饱和度密切相关，而且随着土体的饱和度变化，因此土体的抗剪强度参数变化十分敏感。在降雨入渗过程中，随着降雨强度变化和时间的延续，土体非饱和区的含水量在不断变化，斜坡体内的土体的抗剪强度也不断发生变化。所以降雨入渗条件下的饱和—非饱和渗流规律和稳定性研究具有重要的工程应用价值。 本文运用饱和—非饱和渗流理论、传统极限平衡方法以及非饱和土理论，建立了降雨入渗条件下非饱和渗流数值方法和稳定性评价方法，系统研究了降雨入渗条件下斜坡非饱和渗流特性及其稳定性。主要取得的研究成果如下： 1.对非饱和土中土水特征曲线数学模型进行深入研究。针对数学模型中参数难于求解的问题建立优化模型，运用excel中的规划求解功能很好地解决了这个问题并给出了求解过程，通过实例说明计算值与实测值有很高的拟合度，可以广泛应用于模型参数求解。 2.根据质量守恒定律和Darcy定律，以总水头为因变量，基于加权余量法推导了饱和—非饱和渗流计算有限元列式。在大型有限元程序的基础上编制了非饱和渗流有限元程序，并指出了饱和—非饱和渗流计算中的几个关键问题，如时间步的选取、溢出面的处理以及计算参数的处理等，通过典型砂槽试验验证了编制程序的正确性。 3.通过分析降雨入渗规律建立一维Richards入渗模型，推导出解析解和数值解。根据非饱和渗流控制方程建立了斜坡降雨入渗模型，采用交替隐式差分方法推导斜坡降雨入渗模型的有限差分格式，运用追赶法进行数值求解。 4.运用降雨入渗非饱和渗流计算程序计算给定降雨条件下孔隙水压力的分布，探求降雨强度、降雨历时、前期降雨、初始孔隙水压力、以及渗透系数等参数的变化对非饱和渗流场的影响规律。计算结果表明： ①土体的渗透性直接关系到水分的入渗速度，土体结构孔隙度直接影响着土体的入渗率。对于非饱和、非稳定渗流在相同的条件下，其入渗速度的不同必然导致瞬时渗流场分布的不同，因此土体渗透性对降雨入渗的影响会起着非常重要的作用。渗透系数对降雨入渗的影响要和降雨过程特别是降雨强度与降雨历时结合起来进行综合考虑。 ②当降雨强度和降雨历时都相同时，渗流场孔隙水压力会随着饱和渗透系数的增加而明显增大。当降雨强度很大时，降雨入渗使得表层的土体达到或接近饱和状态，土体孔隙水压力增大，此时雨水的实际入渗率较大。但由于实际入渗率受土体的饱和渗透系数约束，饱和渗透系数越大，其相应的雨水实际入渗率也越大，致使表层土体更快地接近饱和状态，且影响范围更大。对于降雨历时很长、降雨强度较小的情况来说，相应的雨水实际入渗率也较小。此时若土体的饱和渗透系数远大于实际入渗率，则水分很容易下渗到土体深部，表层土体始终达不到较高的饱和度，也就是说表层土体始终能保持一定的基质吸力。 ③随着降雨时间的延长，孔隙水压力增大，土体浅层的基质吸力减小或消失。当降雨强度很小于土体渗透能力时，上层土体很快达到平衡并保持一定的吸力；当降雨强度与土体渗透能力接近时，在降雨不久时地表产生积水，随着时间的推延，暂态饱和区稍向下移动直到降雨结束；当降雨强度大于土体渗透能力时，浅层土体很快达到饱和状态，并且随着时间的推延，饱和区不断扩大，但对于渗透能力较小的土体，雨水随时间下渗的速度较慢。 ④土体浅层初始基质吸力越小，土体入渗的深度越大，初始基质吸力越大，土体入渗的深度越小。但对于渗透能力强的土体来说，如果降雨强度小，降雨历时越长，土体的初始基质吸力对土体的入渗深度没有影响。 ⑤前期在降雨结束后，随着时间的推移，土体中水分逐渐下渗，浅部非饱和区含水量逐渐减少，饱和度降低，深部非饱和区含水量逐渐增大，饱和度增高；随着时间的继续推移，抵达浸润面后从饱和区流出，非饱和区含水量逐渐减少，饱和度降低，前期降雨的影响也逐渐减小。期降雨的时间间隔对主期降雨过程中的孔隙水压力的变化和湿润峰的发展都有很大的影响，时间间隔越短其影响越大，时间越长其影响越小，如时间间隔足够长，前期降雨对后期降雨基本上没有影响。 ⑥初始孔隙水压力不同对于前期降雨过程的影响是很大的，但对于主期降雨过程影响不大。 ⑦饱和渗透系数越高，前期降雨对于孔隙水压力的影响越小，而主期降雨阶段对孔隙水压力的影响较大 5.将计算得到斜坡的孔隙水压力引入到稳定性计算中，基于非饱和土抗剪强度理论建立降雨入渗条件下斜坡稳定性评价方法。在不同的降雨因素影响下计算出了各降雨因素条件下斜坡的稳定性，探讨各参数变化对斜坡稳定性安全系数的影响规律。计算结果表明： ①对于渗透能力较强的斜坡在降雨量相同情况下，其稳定系数随着降雨强度增大而减小。而当渗透能力较弱的斜坡，其稳定系数随着降雨强度增大而增大，同时滑移面随降雨强度的增大向浅层移动。 ②当降雨历时较短时，在降雨强度和降雨历时都相同情况下，稳定系数随着渗透系数的增加而明显减小。而当降雨历时较长降雨强度较小时，斜坡稳定性系数随着渗透系数的增加而有所增大。 ③前期降雨时间间隔为0d、2d、4d时，主期降雨结束时斜坡的稳定系数略有所下降，当时间间隔超过6d后，斜坡的稳定系数随着时间间隔增加又逐渐增大，时间间隔越长，前期降雨对主期降雨结束时的稳定性系数影响越小；不同初始孔隙水压力条件下，初始状态下稳定性系数差异较大，主期降雨结束时的稳定性系数受初始孔隙水压力变化影响很微小。 6.采用“降雨入渗→非饱和土含水量变化→斜坡渗流场的变化→抗剪强度的变化→斜坡稳定性评价”的思路对175m库水位叠加降雨条件下黄土坡1＃堆积体滑坡渗流场与稳定性进行了较为深入的研究。研究结果表明： ①黄土坡滑坡发育于易滑岩层巴东组第二段(T2b2)紫红色泥岩与第三段(T2b3)泥质灰岩组成的斜坡地带，正是这种软硬相间的地层组合，为滑坡发育提供了物质条件。构造裂隙控制了滑坡的边界条件。长江深切河谷形成的岸坡、高陡临空面为崩滑体的形成提供了有利的地形条件，控制了其变形破坏形式和发展演化过程。大气降雨入渗和地下水作用是加速斜坡变形破坏的重要条件和激发因素。 ②通过降雨强度为100mm/d与300mm/d条件下稳定性计算表明：滑坡稳定性系数随着降雨历时逐步减小；降雨结束后，滑坡稳定性系数随着时间的推延先减小后增大，降雨对滑坡稳定性的影响逐步减小，稳定性系数出现最小的时间都滞后降雨历时；降雨强度越大，其滞后时间越短，降雨强度越小，其滞后时间越长；降雨强度越大，其稳定性系数越小。 ③通过30d降雨过程模拟计算表明：雨水入渗需要一个过程，滑坡的安全系数随着降雨历时的衰减有一个滞后，安全系数的消涨，明显滞后于降雨峰值，而且其也有一个对应的增减规律，但滑坡的安全系数整体呈现衰减规律。当降雨总量一定，长期降雨条件下的稳定性比降雨强度为100mm/d条件下稳定性要小，由此可见长期降雨对滑坡的稳定性影响更大。 本文的主要创新性成果有： 1 基于加权余量法求解了饱和-非饱和渗流方程，提出了对其中时间步、溢出面及计算参数等关键问题的处理方法，并将其程序化。通过典型砂槽试验验证了该求解方法的正确性。 2 采用编制的计算程序，研究了降雨因素条件下孔隙水压力的分布规律，降雨强度、降雨历时和土体的初始基质吸力等对滑坡体渗流场的影响。 3以黄土坡滑坡为例，对降雨入渗条件下渗流场特征与稳定性进行了系统研究，提出了独到的见解，对工程实际具有重要的指导作用。