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降雨条件下非饱和土坡稳定性分析_论文

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第4 8卷第 1 期  21 0 2年 1月   甘 肃 水 利 水 电 技 术  GA U WAI   E 0U NS   . 吲RR】 s Ra璐 AN H期)  OWER硼£ 嬲N0 OGY  D  I 0P C L Vo .8. .  14 No 1 J n ,0 2 a .2 1   ? 设计 与研 究?   降雨条件下非饱和土坡稳 定性分析  彭红 明 , 黄 健  605 ) lo 9  ( 成都理工大学 地质灾害防治与地质环境保护国家重点 实验室, 四川 成都 摘要 : 降雨入 渗是 非饱和 土边坡 失稳的主要 诱发 因素 。 用饱和一 采 非饱和渗流理论和 非饱 和土抗剪强度理论 , 以华蓥  山地 区某滑坡为模 型 , 模拟 降雨入 渗引起 的暂 态渗流 场 , 将计算所得 到的暂 态孔 隙水压力分 布用于考虑 了基质吸 力  影响的土坡稳定 系数的计算 当中, 分析 了降雨强度和 降雨 时间对土坡稳定性的影 响。分析表 明 : 降雨 时间越长 。 滑坡  稳定性 系数 降低 幅度 越大 , 且降雨初期稳 定性 降低较快 ; 土坡稳 定性 系数 最 小值发 生在 降雨停止后 一段 时间 内, 具  有滞后效应。   关键词 : 降雨 ; 渗流 ; 剪强度 ; 抗 基质吸 力; 稳定性  中图分类号 : U 3     42 r 文献标 志码 :   A 文章编号 :0 5 0 4 (0 2 0 — 0 7 0  2 9— 14 2 1 ) 10 2 — 3 . 前 言  f 式 中 :。 导 水 率 , 常 将 其 表达 为饱 和 度 s或体  j }  一 常 m 卜 滑坡 是 一种 常见 地 质 灾 害 。 国民经 济 建 设及  对 人 民生 命财 产安 全具有 巨大 的影 响 。滑坡 灾 害大 多  是在 一定 的地 质背 景 条件 下 , 由于 某 些诱 发 因素 的  激发 而产 生 的 , 中 , 其 降雨是 诱发 滑坡 的主要 因素 之  积含 水率  的单一 函数  ( ;  )  为 与基 质 吸力 ( u) 化有 关 的 水 的     变 体积 变 化系 数 :   ^ 一 水 头 。 位 置 水 头  和 基 质 势 水头 z 。   为   的和 :   在孙 广忠 (98 撰写 的《 国典 型 滑坡 》 19 ) 中 中列 举  的9 O多 个 滑 坡实 例 中 有 9 %以上 的 滑坡 都 与 降 雨  5 一 。 密切相 关 。 对于 由降雨 因素 导致 的边 坡失 稳 的机理 ,   目前较 为 普遍 的认 识是 [ 降雨 入 渗使 得边 坡 体 内  1 别: 的地 下水 潜 水 面升 高 , 顺坡 向的 渗透 力 增 大 ; 同时 ,   雨 水 入渗 使 滑体 及 滑带 土 含水 率 增 加 。 含 水 率 的  而 增 加使 得 抗 剪强 度参 数 降低 , 而使 边 坡 稳 定 性 降  从 低, 导致 滑 坡的发 生 。   采 用 饱 和一 非饱 和 渗 流理 论 和 非饱 和 土 抗剪 强  度 理论 , 以华蓥 山地 区某 滑 坡为模 型 , 拟降雨 人 渗  模 S—— 水 头分 布规 律 己知 的边 界 ;     边 界水 头 , 一般 称 为第 一类 边界条 件 ;   — — &一 流量 情 况 己知 的边 界 ;   g 一 单位时间边界法 向流量 ,o(" ) cs   , , csh  , o( ,  ̄ 为边界 面外法线 方 向的方向余弦 。 称为第  二类边界条件 ;   初 始 时刻 的水 头值 , 为初始 条件 。 称   3 非饱 和 土土坡 稳 定性计 算 模型  一 引 起 的暂 态 渗流 场 , 将计 算 所 得 到 的各 降 雨 时刻 的  暂 态孔 隙水 压力分 布用 于考 虑 了基质 吸力 影 响 的土  坡 稳定 性 系数 的计 算 当 中 。 析 了 降雨 强度 和 降雨  分 时 间对 土坡稳 定性 的影 响 。   2 饱 和一 饱和 渗流 模型  非 降 雨 入渗 边坡 到 达潜 水 面 经历 了一个 饱 和 一 非  饱 和的过 程 。饱和 一 饱渗 流理 论 的控制 方程 为 [: 非 s  ] e - 研究 表 明 。基 质 吸力 对 土坡稳 定 性 有较 大 的影  响 。降雨 条 件 下 , 水 入 渗 引 起斜 坡 内含 水 量 的变  雨 化, 而基 质 吸力 与含 水量 密 切相关 。因此 , 了更 精  为 确研 究 降雨 条 件 下 斜坡 的稳 定 性 , 采用 考 虑基 质  应 吸力 的非饱 和土 抗剪 强度 理 论 。   非饱 和 土 力学 通 常取 净 法 向应 力 ( u)  一 。和基 质  吸力项 (au) 独立 的应 力 状态 变 量 , 以要 求 抗  t-  ̄ 作 t 所 V  卜 ( I 鲁 k)   0 +   .警  ̄   Q )     。 , 剪 强度 也应表 示 成这 两个 应力 状 态 的变量 函数 。为  此 ,rdud用 延伸 的摩 尔 一 Feln 库仑 公 式表 示非 饱 和土  的抗 剪强 度 [: ’  】 Yf= ,   ) cos ,,, ,)   Yf( y ∈ )x 《 、 ;   = ,   oc , = ,f  ) 2 yo、,  Y) _    s )  ) ,(y   , ∈ J = ’ ( 一 at   + 一 wt 咖 c c   U a   U a   , +  n  n 式 中 :  西 — — 有效 粘 聚力 和有 效摩擦 角 ; C 、    ( ,, )   Yt =HoxY t , ,) o ( ,, ) xY  o 收 稿 日期 :0 1 1- 1 2 1- 2 0  作者简 介 : 彭红明( 9 7 )男 , 18 - , 四


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