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《降雨入滲對土坡穩(wěn)定性影響分析》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在行業(yè)資料-天天文庫。
1、#40#水文地質(zhì)工程地質(zhì)2006年第6期降雨入滲對土坡穩(wěn)定性影響分析劉小文,耿小牧(南昌大學建筑工程學院,南昌330029)摘要:在飽和-非飽和滲流理論基礎(chǔ)上,從降雨強度、前期降雨總量、不同的土坡坡度以及是否考慮植被護坡等方面對大氣降雨條件下土坡的穩(wěn)定性進行了探討。分析結(jié)果表明,在土體飽和滲透系數(shù)一定的條件下,強降雨對土坡穩(wěn)定系數(shù)影響顯著;土坡越陡,降雨強度大小對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:P642122文獻標識碼:A文章編號: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;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;剪強度下降,從而導致邊坡穩(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題,在降雨過程中,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,其強度參數(shù)也隨之變化。黃潤秋等研究了非無關(guān),在非飽和區(qū)與水頭h有關(guān);[2]飽和滲流下基質(zhì)吸力對邊坡穩(wěn)定性影響;高潤德等C)))容水度,表示單位基質(zhì)勢的變
3、化引起的含研究了土體滲透性、坡頂垂直裂縫、土體抗剪強度對邊水量(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度、降雨持特征曲線斜率的倒數(shù)求得。續(xù)時間對基坑工程邊坡穩(wěn)定性的影響。212降雨入滲處理本文基于某土坡,運用非飽和滲流理論,對不同的水滲入土壤的強度主要取決于降雨或灌水的方降雨強度、不同的前期降雨量、不同的土坡坡度以及是式、強度以及土壤滲水性能。如果土壤滲水性能較強,否有植被護坡下土坡的穩(wěn)定性進行分析,探討上述因大于外界供水強度,則入滲強度主要取決于外界供水素對土坡穩(wěn)定性影響規(guī)律,為土坡滑坡的預(yù)報和預(yù)防強度,入滲過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,直至達到某一穩(wěn)定值。如果降雨強度較大,超過了土壤的入滲性能,就會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:當降雨強度小于土壤表面的入滲能211飽和-非飽和土壤水分運動基本方程力時,按流量邊界處理,大小取為降雨強度;當降雨強將達西定律和質(zhì)量守恒定律結(jié)合可導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,在水分運動的基本方程。二維飽和-非飽和土壤水分運坡面形成一薄層水膜,此時按定水頭處理,由于水膜較[4]動基本方程可表示為:薄,表層壓力取為0。整個過程由程序根據(jù)降雨強度99H99H9H與土體滲透性、流量邊界結(jié)點孔
5、隙水壓的大小自動判kx+kz=C9x9x9z9z9t別。收稿日期:2006-03-24;修訂日期:2006-05-083非飽和土的抗剪強度基金項目:科技部科研院所社會公益研究專項基金項目資助本文采用Fredlund提出的雙參數(shù)模型來計算邊坡(2005DIB3J054)的穩(wěn)定:作者簡介: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)程教學與科研工作。E-mail:cnliuxiaowen@126.com式中:cc、Uc)))飽和土體的有效抗剪強度;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,穩(wěn)定系數(shù)在雨停后4h達到最小;而降雨強度為q=01001mPh時,穩(wěn)定系數(shù)在降雨過程中就達到最小。所以要注意強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降雨過程與穩(wěn)定系數(shù)關(guān)系-1008172@1001159-73161118@10-501179Fig.3Relationofrainfallcourseandsafetyfactors-4915
