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1、#40#水文地質(zhì)工程地質(zhì)2006年第6期降雨入滲對(duì)土坡穩(wěn)定性影響分析劉小文,耿小牧(南昌大學(xué)建筑工程學(xué)院,南昌330029)摘要:在飽和-非飽和滲流理論基礎(chǔ)上,從降雨強(qiáng)度、前期降雨總量、不同的土坡坡度以及是否考慮植被護(hù)坡等方面對(duì)大氣降雨條件下土坡的穩(wěn)定性進(jìn)行了探討。分析結(jié)果表明,在土體飽和滲透系數(shù)一定的條件下,強(qiáng)降雨對(duì)土坡穩(wěn)定系數(shù)影響顯著;土坡越陡,降雨強(qiáng)度大小對(duì)土坡安全性影響就俞顯突出;土坡表層植物根系的存在影響非飽和區(qū)滲流場(chǎng)分布,可以延緩非飽和區(qū)含水量的增大,土坡穩(wěn)定系數(shù)得到提高。關(guān)鍵詞:降雨;入滲;非飽和土滲流;土坡中圖分類號(hào):P642122文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A文章編號(hào):100
2、0-3665(2006)06-0040-03H=h+z(1)1引言式中:H)))全水頭;降雨入滲后,土體飽和度提高,在邊坡體內(nèi)很容易h)))壓力水頭,在飽和區(qū)為正,非飽和區(qū)為負(fù);形成暫態(tài)飽和區(qū),邊坡非飽和區(qū)基質(zhì)吸力降低,土體抗z)))位置水頭;剪強(qiáng)度下降,從而導(dǎo)致邊坡穩(wěn)定性的降低。降雨入滲kx、kz)))土體沿x、z方向的滲透系數(shù),在飽和屬于非飽和滲流問(wèn)題,在降雨過(guò)程中,土體含水量發(fā)生區(qū)等于飽和土的滲透系數(shù),與水頭h[1]變化,其強(qiáng)度參數(shù)也隨之變化。黃潤(rùn)秋等研究了非無(wú)關(guān),在非飽和區(qū)與水頭h有關(guān);[2]飽和滲流下基質(zhì)吸力對(duì)邊坡穩(wěn)定性影響;高潤(rùn)德等C)))容水度,表示單位基質(zhì)勢(shì)的變
3、化引起的含研究了土體滲透性、坡頂垂直裂縫、土體抗剪強(qiáng)度對(duì)邊水量(體積含水量,下同)的變化,由土水[3]坡穩(wěn)定性的影響;李兆平等分析了降雨強(qiáng)度、降雨持特征曲線斜率的倒數(shù)求得。續(xù)時(shí)間對(duì)基坑工程邊坡穩(wěn)定性的影響。212降雨入滲處理本文基于某土坡,運(yùn)用非飽和滲流理論,對(duì)不同的水滲入土壤的強(qiáng)度主要取決于降雨或灌水的方降雨強(qiáng)度、不同的前期降雨量、不同的土坡坡度以及是式、強(qiáng)度以及土壤滲水性能。如果土壤滲水性能較強(qiáng),否有植被護(hù)坡下土坡的穩(wěn)定性進(jìn)行分析,探討上述因大于外界供水強(qiáng)度,則入滲強(qiáng)度主要取決于外界供水素對(duì)土坡穩(wěn)定性影響規(guī)律,為土坡滑坡的預(yù)報(bào)和預(yù)防強(qiáng)度,入滲過(guò)程中土壤表面含水量隨著入滲而逐
4、漸提提供一定的理論參考。高,直至達(dá)到某一穩(wěn)定值。如果降雨強(qiáng)度較大,超過(guò)了土壤的入滲性能,就會(huì)形成徑流或地表積水。程序中2飽和-非飽和土非穩(wěn)態(tài)流的數(shù)值模型處理入滲邊界時(shí):當(dāng)降雨強(qiáng)度小于土壤表面的入滲能211飽和-非飽和土壤水分運(yùn)動(dòng)基本方程力時(shí),按流量邊界處理,大小取為降雨強(qiáng)度;當(dāng)降雨強(qiáng)將達(dá)西定律和質(zhì)量守恒定律結(jié)合可導(dǎo)出描述土壤度大于表層土體的滲透能力,一部分水沿坡面流失,在水分運(yùn)動(dòng)的基本方程。二維飽和-非飽和土壤水分運(yùn)坡面形成一薄層水膜,此時(shí)按定水頭處理,由于水膜較[4]動(dòng)基本方程可表示為:薄,表層壓力取為0。整個(gè)過(guò)程由程序根據(jù)降雨強(qiáng)度99H99H9H與土體滲透性、流量邊界結(jié)點(diǎn)孔
5、隙水壓的大小自動(dòng)判kx+kz=C9x9x9z9z9t別。收稿日期:2006-03-24;修訂日期:2006-05-083非飽和土的抗剪強(qiáng)度基金項(xiàng)目:科技部科研院所社會(huì)公益研究專項(xiàng)基金項(xiàng)目資助本文采用Fredlund提出的雙參數(shù)模型來(lái)計(jì)算邊坡(2005DIB3J054)的穩(wěn)定:作者簡(jiǎn)介:劉小文(1968-),男,副教授,博士,主要從事巖土工S=cc+(Rn-ua)tgUc+(ua-uw)tgUb(2)程教學(xué)與科研工作。E-mail:cnliuxiaowen@126.com式中:cc、Uc)))飽和土體的有效抗剪強(qiáng)度;2006年第6期水文地質(zhì)工程地質(zhì)#41#Ub)))由基質(zhì)吸力引起
6、的吸附角,是含水量的函數(shù);Rn)))剪切面的法向應(yīng)力;ua、uw)))孔隙氣壓、孔隙水壓。4算例分析如圖1所示,土坡坡高6m,地下水位距坡腳地面以下5m,邊坡坡度為1B2,初始負(fù)孔隙水壓力在潛水面上為0,坡頂最大為-30kPa,從潛水面至坡頂之間沿高圖2降雨強(qiáng)度與穩(wěn)定系數(shù)關(guān)系度按線性分布。土體的孔隙水壓力、滲透系數(shù)及含水Fig.2Relationofrainfallintensityandsafetyfactors量關(guān)系如表1。010125mPh時(shí),穩(wěn)定系數(shù)在雨停后4h達(dá)到最小;而降雨強(qiáng)度為q=01001mPh時(shí),穩(wěn)定系數(shù)在降雨過(guò)程中就達(dá)到最小。所以要注意強(qiáng)降雨特別是降雨以后土
7、坡穩(wěn)定性的預(yù)防工作。圖1邊坡剖面Fig.1Slopeprofile表1土的孔隙水壓力、滲透系數(shù)及含水量關(guān)系Table1Relationofporewaterpressure,coefficientofpermeabilityandwatercontent壓力p(kPa)滲透系數(shù)k(mPh)含水量-7圖3降雨過(guò)程與穩(wěn)定系數(shù)關(guān)系-1008172@1001159-73161118@10-501179Fig.3Relationofrainfallcourseandsafetyfactors-4915
