降雨入渗对非饱和土边坡稳定性影响的分析.pdf

降雨入渗对非饱和土边坡稳定性影响的研究 专 业：岩土工程 硕士生：王晓峰 指导教师：赵树德 教授 王铁行 副教授 摘 要 降雨入渗是非饱和土边坡失稳的主要诱发因素，滑坡与降雨有着密切的关系。深入研 究降雨条件下边坡失稳规律，并建立定量化的分析模型对于滑坡灾害的预防工作具有重要 的意义。本论文研究降雨入渗条件下非饱和土边坡内水分分布规律以及由此而引起的边坡 稳定性的变化。 基于对非饱和土特性的认识，进行了基质吸力的试验研究，得到了基质吸力随含水黛 和密度的变化规律，试验揭示出：基质吸力随密度的变化是明显的，含水量越低，这一趋 势越明显，在含水量相同的情况下，当砂土从疏松状态逐级变密时，吸力值经历变小、变 大、又变小的过程，文中对造成这一现象的原因作了初步分析。 基于非饱和土的土水势理论，本文推导了以体积含水率为因变量的二维非饱和土的水 分运动方程，并给出了用有限差分法来求解此偏微分方程的方法，得到了考虑降雨入渗影响 的土坡水分运动的计算程式。 在有限差分法求得土坡水分分布的基础上，提出了用条分法计算土坡在降雨入渗各个 时刻安全系数的思路：把水分分布场转化为边坡的基质吸力分布场(强度场)和重量场· 用边坡的实际重量场和强度场来进行安全系数的计算。 最后，本文对黄土地区的某一路堑开挖边坡进行了分析计算。 1．编制了有限单元法程序，分析路堑边坡开挖后的稳定性，结果表明：开挖后坡脚处 应力有明显的集中现象，但边坡中应力水平大于1．0的单元只有坡脚处很少的几个，此边 坡在开挖后是稳定的。 2．模拟一次降雨过程，通过确定初始条件和边界条件。用本文编制的有限差分法程序 计算了降雨及雨后共128小时内不同时刻土坡的水分分布场，得到了坡体内水分分布随时 间变化的规律。 3．编制了条分法计算程序，根据不同时刻边坡内含水量的分布计算其安全系数，结果 表明，土坡的安全系数在整个过程中的变化规律为：先减小，达到最小值后如果未破坏， 则安全系数又会逐步增大。这是土坡中水分分布场变化的结果，文中对此作了分析说明。 关键词： 非饱和土 基质吸力 降雨入渗 边坡稳定分析 有限单元法 有限差分法 极限平衡法 -1- ofEffectsofRainInfiItrationon ofUnsaturated Study Stability Slopes Geotechnieal Specialty： Engineering Name： WangXiaofeng Instructor：Zhao Shude，WangTiehang Abstract LandslideiS relatedtorainfall．andforunsaturatedsoiI theraininfiltrationiSthemost closely slope onethatresultsinlandslide．Itisof forthe oflandslidetomakea important greatsignificanceprecaution ofthelandslidelawunderrainfallandestablisha modelfor varia