考虑降雨入渗影响的土体边坡稳定性有限元分析①.PDF

第３２卷第１期 矿　 冶　 工　 程 Ｖｏｌ．３２ №１ ２０１２年０２月 ＭＩＮＩＮＧＡＮＤ ＭＥＴＡＬＬＵＲＧＩＣＡＬ ＥＮＧＩＮＥＥＲＩＮＧ Ｆｅｂｒｕａｒｙ２０１２ 考虑降雨入渗影响的土体边坡稳定性有限元分析① 何忠明，余　 涛，蔡中心，秦艳琪 （长沙理工大学 交通运输工程学院，湖南 长沙４１０００４） 摘　 要：基于饱和⁃非饱和渗流理论，对模型边坡在设计降雨方案条件下的饱和渗透系数、降雨强度、降雨历时及边坡坡度的大小对 土体边坡安全系数的影响规律进行了研究。 研究结果表明：随边坡饱和渗透系数增大，边坡安全系数逐渐降低，但当渗透系数增大 到一定程度时，边坡安全系数变化幅度逐渐趋于平缓；随降雨历时增长，安全系数在降雨开始到降雨停止后一段时间内都表现出逐 渐降低的趋势，随后安全系数又随时间增长而开始缓慢增大；不同坡度状态下边坡安全系数都随降雨历时增长而变化，其对边坡安 全系数的影响大于降雨对边坡安全系数的影响。 关键词：降雨入渗；土体边坡；稳定性；有限元分析 中图分类号：ＴＵ４１１ 文献标识码：Ａ 文章编号：０２５３－６０９９（２０１２）０１－０００９－０３ Ｆｉｎｉｔｅ Ｅｌｅｍｅｎｔ Ａｎａｌｙｓｉｓ ｆｏｒ Ｓｏｉｌ Ｓｌｏｐｅ Ｓｔａｂｉｌｉｔｙ Ｃｏｎｓｉｄｅｒｉｎｇ Ｒａｉｎｆａｌｌ Ｉｎｆｉｌｔｒａｔｉｏｎ Ｉｎｆｌｕｅｎｃｅ ＨＥ Ｚｈｏｎｇ⁃ｍｉｎｇ，ＹＵ Ｔａｏ，ＣＡＩ Ｚｈｏｎｇ⁃ｘｉｎ，ＱＩＮ Ｙａｎ⁃ｑｉ （Ｓｃｈｏｏｌ ｏｆ Ｔｒａｆｆｉｃ ａｎｄ Ｔｒａｎｓｐｏｒｔａｔｉｏｎ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｃｈａｎｇｓｈａ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ Ｓｃｉｅｎｃｅ ＆ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｃｈａｎｇｓｈａ ４１０００４， Ｈｕｎａｎ，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｂａｓｅｄ ｏｎ ｓａｔｕｒａｔｅｄ⁃ｕｎｓａｔｕｒａｔｅｄ ｓｅｅｐａｇｅ ｔｈｅｏｒｙ，ｔｈｅ ｉｎｆｌｕｅｎｃｅ ｌａｗ ｏｆ ｓａｔｕｒａｔｅｄ ｓｅｅｐａｇｅ ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ，ｒａｉｎｆａｌｌ ｉｎｔｅｎｓｉｔｙ，ｒａｉｎｆａｌｌ ｄｕｒａｔｉｏｎ ａｎｄ ｓｌｏｐｅ ｇｒａｄｉｅｎｔ ｏｎ ｓｌｏｐｅ ｓａｆｅｔｙ ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ ｗａｓ ｓｔｕｄｉｅｄ． Ｒｅｓｕｌｔｓ ｓｈｏｗｅｄ ｔｈａｔ，ｗｉｔｈ ａｎ ｉｎｃｒｅａｓｅ ｉｎ ｓｌｏｐｅ ｓａｔｕｒａｔｅｄ ｓｅｅｐａｇｅ ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ，ｓｌｏｐｅ ｓａｆｅｔｙ ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ ｇｒａｄｕａｌｌｙ ｄｅｃｒｅａｓｅｓ，ｂｕｔ ｓｕｃｈ ｃｈａｎｇｅ ｔｅｎｄｓ ｔｏ ｓｌｏｗ ａｓｔｈｅ ｓｌｏｐｅ ｓａｔｕｒａｔｅｄ ｓｅｅｐａｇｅｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ ｉｎｃｒｅａｓｅｓｔｏ ａｃｅｒｔａｉｎ ｄｅｇｒｅｅ． Ｗｉｔｈ ａｎｉｎｃｒｅａｓｅｉｎｒａｉｎｆａｌｌ ｄｕｒａｔｉｏｎ，ｓａｆｅｔｙ ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ ｔｅｎｄｓ ｔｏ ｇｒａｄｕａｌｌｙ ｄｅｃｒｅａｓｅ ｆｒｏｍ ｓｔａｒｔｉｎｇ ｔｏ ｔｈｅ ｅｎｄ ｏｆ ｒａｉｎｆａｌｌ． Ａｆｔｅｒ ｔｈａｔ，ｔｈｅ ｓａｆｅｔｙ ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ ｂｅｇｉｎｓ ｔｏ ｉｎｃｒｅａｓｅ ｓｌｏｗｌｙ ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｔｉｍｅ ｉｎｃｒｅａｓｉｎｇ． Ｓａｆｅｔｙ ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ ｆｏｒ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｓｌｏｐｅ ｓｔａｔｅ ｃｈａｎｇｅｓ ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｉｎｃｒｅａｓｅ ｏｆ ｒａｉｎｆａｌｌ ｄｕｒａｔｉｏｎ． Ｔｈｅ ｉｎｆｌｕｅｎｃｅ ｏｆ ｒａｉｎｆａｌｌ ｄｕｒａｔｉｏｎ ｏｎ ｓｌｏｐｅ ｓａｆｅｔｙ ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ ｉｓ ｇｒｅａｔｅｒ ｔｈａｎ ｔｈａｔ ｏｆ ｒａｉｎｆａｌｌ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｒａｉｎｆａｌｌ ｉｎｆｉｌｔｒａｔｉｏｎ；ｓｏｉｌ ｓｌｏｐｅ；ｓｔａｂｉｌｉｔｙ；ｆｉｎｉｔｅ ｅｌｅｍｅｎｔ ａｎａｌｙｓｉｓ 　 　 土体边坡中的渗透水压力和渗流场分布是影响边 度、降雨历时及边坡坡度的大小对土体边坡安全系数 坡稳定和变形