反倾向岩质高边坡渗流数值模拟

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1、_______________________________________________________________________________www.paper.edu.cn反倾向岩质高边坡渗流数值模拟卢正,江峰（武汉工业学院土木工程系，武汉430023）摘要：本文从反倾向岩质高边坡的渗流特征和渗流普遍规律出发，根据渗流力学知识，建立数学模型，通过渗流数值模拟计算分析了渗透压力、水头变化规律以及对岩质边坡稳定性的影响。关键词：反倾向岩质高边坡，渗流，数学模型，数值模拟Numerical

2、SimulationonseepageinReversed-dipHighSlopesLuZheng,JiangFeng(DepartmentofCivilEngineering,WuhanPolytechnicUniversityWuhan430023)Abstract：Fromseepagecharacteristicandseepagelaw,themathematicalmodelisfoundedaccordingtoSeepageMechanics.Theseepageproblemswe

3、rediscussedbyusingthefinite-elementnumericalmodeling.Thecomputerprogramwasmadeonthebasisoftheropystudyoffinite-element.Astheresult,theaimofthestudyofseepagenumericalmodelingwasachieved.Therelativeconclusionsweremadeaccordingtotheresultofthenumericalmode

4、ling.Theseepagepressureanalysis,thelawofgroundwaterpermeabilityandtheeffectsofthestabilityanalysisofbankslopesweretakenatthesametime.Keywords:Highslopes,Permeability,Nurmericalsimulation,Stabilityanalysis1引言地下水在边坡缝隙中流动形成渗流，对边坡稳定有重要影响。特别对岩质高边坡而言，边坡岩体由于受风

5、化、构造及卸荷的作用，节理、缝隙相当发达，成为地下水流通道或贮水空间。存在于裂隙岩体中的地下水一方面使岩体的物理力学性质发生变化，另一方面通过静水压力和动水压力作用使岩体引起劈裂扩展、剪切变形和位移。在现实状况中我们同样可以发现在大气降雨及水库畜水等对地下水渗流场构成较大影响时，往往引起一系列边坡失稳灾害。如福建省省道福三线雁石至白砂段共长约20公里，1998年底通车，1999年雨季（三、四月份）即有数十处边坡坍塌及滑坡灾害，严重影响线路正常运营造成较大财产损失，被迫又进行防滑加固等工程处理。水库诱发

6、滑坡较著名的如在1963年10月9日发生的意大利瓦依昂（Vaiont）水库左岸大滑坡。瓦依昂双曲拱坝坝高261.6m，是当时世界最高的大坝之一。当水库蓄水至225.4时，左岸山体突33然下滑，体积达2.7～3.0×108m，滑速达28m/s，水库中有5×107m的水体被挤出，激起250m高的巨大涌浪，高150m的洪波溢过坝顶冲向下游，约有3000人丧生。该水库开始蓄水时，就发现左岸山体蠕滑变形，但未引起水工人员的重视，随着库水位抬高，滑动面上空隙水压力加大，从而导致整个山体下滑。又如1961年3月我国

7、湖南资水柘溪水电站的近坝库岸滑坡，发生于震旦0_______________________________________________________________________________中国科技论文在线www.paper.edu.cn系板溪群砂质板岩中。由于水库蓄水，使库岸边坡受空隙水压力作用而失稳。滑坡体倾入水库中产生的涌浪溢过坝顶冲向下游，造成生命财产的严重损失。为了对造成事故的岩质边坡渗流进行分析和研究，我们将采用有限元数值解法把渗流问题转化为变分问题或求剩余问题，再经过离散化

8、得到计算格式的解，最终达到对岩质边坡渗流进行数值模拟的目的。由于国内外对顺倾向岩质边坡研究较多，这里主要进行反倾向岩质高边坡的渗流数值模拟。大量的事实和论证说明,边坡滑坡坍塌等地质灾害同坡体地下水渗流常动态特征和变化规律密切相关。为了防止这类灾害发生,减少人民生命财产的损失,我们必须精确的认识边坡中渗流规律并进行数值模拟与分析。只有这样才能进一步阐明边坡失稳机理和成灾规律。2边坡地下水渗流数学模型假设地下水渗流遵从达西定律，即：V=KJ(1)式中，V为渗