基于非饱和渗流理论的不同降雨条件下路堑边坡稳定性研究

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随着国民经济的不断发展,公路等级越来越高,高挖深填已不可避免,雨水非饱和渗透是一种非饱和暂态流,一定强度和持时下的降雨将会引起公路边坡孔隙水压力场的变化,使得边坡稳定性降低。近年来,降雨导致公路边坡失稳进而影响交通的情况越来越多。 本文运用饱和-非饱和渗流理论及降雨入渗理论和二维非稳态渗流有限元模型,对受降雨影响的公路边坡进行研究,分析了不同降雨条件下土坡内渗流场的变化,根据计算的瞬态渗流场并依据非饱和土抗剪强度理论,对土坡的瞬态稳定性进行分析。本研究主要内容包括:在饱和渗流控制方程基础上推导出饱和-非饱和渗流控制方程,给出了降雨条件下的边界条件。推导降雨条件下饱和-非饱和渗流有限元Galerkin 解。用非饱和土抗剪强度理论对极限平衡条分法进行改进,建立适合饱和-非饱和土质边坡的稳定分析的改进条分法。结合云南祥临公路一土质路堑边坡,运用有限元方法模拟计算不同降雨条件下坡体内的瞬态渗流场,得到相应的瞬态孔隙水压力分布图。运用非饱和土抗剪强度理论,结合瞬态孔隙水压力进行土坡稳定性分析,使用几种典型的条分法计算出不同降雨条件下土坡的瞬态稳定系数。总结了降雨强度、降雨持时、降雨雨型对路堑边坡稳定性的影响规律。可为非饱和土土坡稳定分析、滑坡灾害预报和土坡治理等方面提供有用的参考数据,具有一定的理论意义和实用价值。
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