渗流对边坡稳定的影响

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1、渗流对边坡稳定性的影响孙聚龙（长沙理工大学市政工程专业103104020449）摘要边坡稳定性问题一直是工程地质、岩土工程等领域中一项最基本而又十分重要的研究课题。影响边坡稳定性的因素较多，渗流既是一个重要影响因素，也是一个难点课题。近年来，随着有限元理论和计算机技术的发展，进行渗流对边坡稳定影响的研究也越来越多。渗流场和应力场作为边坡稳定分析的重要组成部分，二者相互作用、相互联系。所以要对边坡稳定情况进行研究必须正确分析渗流对其作用。一方面，渗流产生渗流场形成孔隙水压力，孔隙水压力作用到边坡上将改变边坡的应力状态，边坡的应力状态改变会造成土体的孔隙率和渗透系数的

2、改变；另一方面，渗流系数和孔隙率的改变会使渗流场发生变化。这样的渗流场相互作用，将对边坡稳定性产生影响。边坡稳定性分析始于二十世纪初，发展至今形成了多种方法，虽然各种方法并存，具有各自的计算准则，但总体来说，边坡稳定性分析的发展遵循了以下这条主线，即从定性分析发展到定量分析。其中，定量分析又经历了从确定性分析到非确定性分析的过程。本文对国内外渗流及边坡稳定的研究现状进行了归纳总结。概述了现在边坡稳定研究的方法，渗流的计算及边坡渗流的趋势进行了阐述。关键词：渗流，边坡，稳定性，确定性目录摘要1目录2第一章边坡稳定性研究的现状31.1定性分析方法31.2定量分析方法3

3、1.2.1确定性分析方法31.2.2非确定性分析方法5第二章渗流研究的现状52.1以实验研究为主的初级阶段62.2以解析法为主要研究手段的发展阶段62.3以数值模拟为主的高级阶段6第三章渗流作用下边坡稳定性研究现状7第四章渗流的计算74.1渗流模型74.1.1物理模型84.1.2数学模型84.2渗流计算94.2.1解析法94.2.2数值法94.2.3实验模拟法94.3应力场和渗流场的耦合作用94.4渗流自由面114.5渗透系数124.5.1确定型模型结合实验方法124.5.2随机模型方法124.5.3克里格法134.5.4数学模型反演求解法144.5.5分形理论1

4、4第五章边坡渗流研究的趋势14参考文献16第一章边坡稳定性研究的现状1.1定性分析方法该方法从边坡演化破坏中的主要影响因素、失稳力学机制以及变形破坏方式等进行考虑，以此分析评价边坡稳定的状态及预测边坡发展的趋势。该方法的优点是综合考虑了影响边坡稳定的各种因素，能快速的对其稳定性做出评价和预测。常用的方法有工程地质类比法、地质成因分析法、功能图解法、边坡稳定专家系统等。1.2定量分析方法定量分析方法可以分为确定性分析方法和不确定性分析方法。1.2.1确定性分析方法将影响边坡稳定的各个因素都作为确定的量来分析，往往用其安全系数来作为衡量标准，以边坡所能承受的荷载与所受

5、荷载之比大于某个值为安全，这是分析边坡稳定性的基本方法，同时也是判断边坡是否稳定安全的重要依据，确定性分析方法主要包括以下几种：1)极限平衡法极限平衡法是一种古老的方法，该法根据边坡岩土体的抗剪强度与作用于岩土体中潜在破坏面上的剪切力之比，来求取边坡的安全系数。发展至今主要有瑞典条分法、毕肖普简化法、斯宾塞法等。因其概念清晰，容易被工程人员理解和掌握，并能直接给出反映边坡稳定的安全系数，一直以来在工程界被广泛应用。然而极限平衡法在计算边坡稳定安全系数时也有很多不足之处：第一，计算安全系数时，均要事先假定滑动面的位置和形状，然后计算滑体沿该滑面发生滑动破坏的安全系数

6、，不同的滑动面对于不同的安全系数，比较这些安全系数取其最小值，作为该边坡的稳定安全系数。该方法要经过多次试算，并且最后得出的滑动面也并不一定是边坡实际发生滑动的滑动面；第二，仅满足力和力矩的平衡，在滑动面上满足莫尔-库伦破坏准则和应力的边界条件，无法反映岩土体自身的应力-应变关系；第三，难以分析较复杂的土层，土体填筑、开挖等施工活动对边坡的影响也难以分析；第四，只能分析静态条件下边坡体的稳定状态，不能够模拟边坡失稳的整个动态过程；第五，分析中没有把水作为一种变量考虑其中，因而不能反映水对边坡体稳定的影响。虽然，极限平衡法存在诸多不足之处，但因其历史悠久，积累了丰富

7、的工程实践经验，仍被证明是分析边坡稳定较为可靠的方法。1)塑性极限分析法塑性极限分析法由Druck和Prager在1952年首先提出，其最大优点是考虑了材料的应力-应变关系，并利用极限状态时自重和外荷载所做的功等于滑裂面阻力所消耗的功为条件，结合塑性极限分析的上、下限定理求得边坡的极限荷载与安全系数。从本质上讲,塑性极限分析法和极限平衡法一样，都只是静态解，只能反映某个特定时空下边坡的稳定状况，不能反应边坡岩土体的应力-变形发展变化规律，更不能模拟边坡失稳破坏的动态过程。因而,也只是作为工程分析的一种方法。2)数值分析法该分析方法是通过某种数值方法求得滑坡体的应力

8、分布、变形