雨水入渗作用下土质边坡稳定性分析

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1、河北工业大学硕士学位论文雨水入渗作用下土质边坡稳定性分析姓名：孙彦旭申请学位级别：硕士专业：岩土工程指导教师：王贵君20081201河北工业大学硕士学位论文雨水入渗作用下土质边坡稳定性分析摘要滑坡和降雨都是人类生活中常见的事物(现象)，在自然规律作用下，两者有着紧密的联系。雨水入渗是一种非饱和暂态流，一定强度和持时的降雨将会引起边坡孔隙水压力场的变化，从而使得边坡稳定性降低。高边坡在暴雨后经常发生跨塌的事故，造成经济损失和人员伤亡。因而，研究边坡的非饱和渗流，对于掌握边坡在降雨入渗作用下的应力应变状态，正确评价其稳定性具有重要意义。本文简要介绍了非饱和渗流及非饱和土渗流分析的基本

2、原理和方程，利用达西定律和连续性方程推导出了非饱和渗流的控制方程；利用土—水特征曲线推导了渗透性函数的数学表达式及其简化形式，以及水相非饱和渗流的控制方程；阐述了非饱和土的应力状态和变形理论，还对降雨条件下边坡稳定分析的方法做了简要的介绍推导。介绍了FLAC中水气两相流(Two-phaseflow)的基本控制方程和数值计算公式，以及与应力耦合的计算公式。在对降雨条件下的土坡渗流及稳定分析研究的基础上，概括出了降雨强度，饱和渗透系数，降雨持时和初始饱和度对土坡渗流及稳定的不同影响，并从抗剪强度折减理论出发，对土坡的稳定性进行了一些研究，并得出如下的结论：1雨水入渗引起非饱和土体中孔

3、隙水压力上升，基质吸力丧失或减小，导致了非饱和土的抗剪强度降低，从而影响边坡稳定性，使其安全系数降低。2当降雨强度小于等于边坡土体的入渗系数时，边坡的安全系数在降雨的前期降低幅度相对较小，后期减小较快。3土体渗透系数对边坡安全系数的影响，主要应当结合降雨强度和降雨持时来综合考虑。当降雨强度与渗透系数比较接近时，在降雨强度和降雨持时都相同的条件下，渗透系数愈大安全系数下降也愈快。4初始饱和度对边安全系数的影响是：初始饱和度越大，雨水入渗作用下坡体安全系数就减小越快。对初始饱和度的考虑可以理解为前期降雨的影响，也就是前期降雨使边坡土体的饱和度增加后，再降雨时坡体的安全系数会大幅减小。

4、关键词：非饱和土；雨水入渗；两相流；边坡安全系数；FLACi雨水入渗作用下土质边坡稳定性分析StabilityAnalysisofSoilSlopeEffectonRainInfiltrationABSTRACTLandslideandrainingarecommonthings(thephenomenon)inhumanlife,Therehasacloserelationshipbetweenthemunderthelawsofnature.Theraininfiltrationisatransientunsaturatedflow,Thechangesofporewater

5、pressurefieldofslopecausedbyacertainintensityandholdofrainfall,makingstabilityofslopelower.Afterrainstormhighslopefrequentcollapse,resultingineconomiclossesandcasualties.Asaresult,Researchontheunsaturatedflowapplicationsofslope,tomasterthestressandstrainstateofslopeontheraininfiltrationeffect

6、s,andcorrectevaluationstabilityofslopeissignificance.Thispaperintroducestheunsaturatedseepageandofbasicprinciplesandequationofanalysistheunsaturatedsoilsseepageflow,unsaturatedseepagecontrolequationisderivedusetheDarcy'slawandthecontinuityequation，Usethesoil-watercharacteristiccurvetoderiveda

7、mathematicalexpressionofpermeabilityfunctionanditssimplifiedform,aswellascontrolequationofunsaturatedwaterseepage,Thetheoryofstressanddeformationoftheunsaturatedsoilsisexpatiated,butalsobrieflyintroductionandderivedtheMethodsofanalysisslopest