降雨对边坡稳定性的影响

5.研究进度安排：
1、2014年2月24日至2014年2月28日向教师报送文献综述和《开题报告》。
2、2014年3月3日至2014年5月9日撰写论文，并及时报送导师审阅。其中，3月3日—3月14日交详细论文提纲交导师审阅；3月15日—4月11日完成初稿送交导师指导；4月12日—5月9日完成第一次修改后交导师指导。
4.选题研究的技术路线、研究方法和要解决的主要问题：
课题为土体降雨入渗特性对边坡稳定性影响的研究，是通过建立模拟实验并建立物理模型，分析入渗实验中获得的边坡在不同雨型条件下各项稳定参数的变化，并运用到软件中进行数值模拟分析。期间我们通过使用Bishop条分法对土体稳定性进行了初步分析，之后运用软件建立了物理模型
商洛学院本科生毕业设计(论文)开题报告
课题名称
降雨对边坡稳定性的影响
学生姓名
学号
专业
指导教师
职称
所在系
课题来源
课题类型
1.研究的目的和意义：
本课题对降雨对边坡稳定性的影响的应用进行研究（设计），其研究意义如下：
边坡在雨季容易产生滑坡现象，在雨季，正常情况下稳定的边坡随着降雨时间的推移和雨水的入渗的作用，极可能发生滑坡。经调查表明，大多数边坡失稳情况都是发生在多雨季节或强降雨之后，可见降雨入渗对边坡稳定性影响具有重要意义。
3、2014年5月12日至2014年5月16日完成论文并送导师审阅。
4、2014年5月19日至2013年5月23日参加答辩。
6、研究的特色及创新点：
本文通过模型建立，研究了降雨强度及历时、时间推移对边坡稳定性的影响。主要结论有：
（1）、相同降雨量条件下，短时降雨对边坡稳定性的影响较小。长时间降雨对边坡稳定性影响较大。
雨水对边坡的危害主要表现在两个方面：一是土体浅层迅速达到饱和，坡面形成地表径流，对坡面造成冲刷：二是液体渗透到坡体内部，导致渗流场的变化而引起作用在土体上动水荷载和静水荷载的增大和土体抗剪系数的降低，边坡土体的含水量增大，并同时产生一定的渗流力，强度降低和渗流力的共同作用，导致边坡产生滑动破坏。因此，了解雨水在边坡上的渗流形态，对于进一步研究边坡降雨入渗规律以及在考虑降雨入渗条件下边坡的稳定性分析，都具有重要的意义。
数理统计的方法是目前预报滑坡最常用也是最有效的方法。通过对降雨多学者利用这种方法进行预测模型的建立，例如，谢剑明等通过研究浙江省台风以及非台风降雨的特点，研究了区域性台风降水、非台风降水与滑坡的相关性，从而总结出临界降雨量和阀值以及滑坡滞后时间。确定了滑坡灾害的空间预警区划指标和等级。
考虑雨水入渗的实验分析
由于雨水入渗后对边坡稳定性影响的因素有很多，如边坡形状、土体强度参数、水力参数等。本项目以长沙市雨花区万家丽路南段某边坡施工段为背景，对边坡的土体进行模拟实验，利用土工实验获取土体相关参数，初步建立均质、非均质物理模型。
3.选题研究的内容：
对各种土质边坡，雨水入渗会使土体的抗剪强度变小，从而导致边坡破坏。近年来，随着极端天气的不断增多，雨水对边坡的影响更加显著，不少地区在每年夏季都会发生因雨水入渗而导致的边坡破坏。本文通过模拟实验对不同类型边坡、雨型进行模拟，从而得出降雨强度及历时、时间推移对边坡稳定性有影响。
周家文等通过饱和-非饱和渗流场的有限元渗流场计算出应力场和渗流场来确定边坡的最危险滑动面以及其安全参数，并通过修改的Mohr-Coulomb破坏准则来计算非饱和边坡的抗剪强度。通过分析，得出降雨过程中边坡的安全系数在不断减小并且当降雨结束时会在一定时间内持续减小，之后又会逐渐增大。
伍嘉和佘成学通过FALC3D，运用饱和非饱和降雨入渗模拟方法，考虑边坡饱和区渗透力变化的影响，对广东省乐昌峡左岸坝进行了计算。得出了强降雨条件能导致非饱和区的范围缩小，压力水头升高并出现局部饱和区，以及通过强度折减法计算并考虑到饱和区渗透力影响导致边坡稳定性明显下降。
（2）、降水对边坡稳定性的影响具有持续性。降雨使边坡安全系数持续减小，降雨结束时，边坡安全系数达到最小值，降雨结束后一段时间内，边坡稳定性系数会逐渐回升到稳定水平。且土体饱和渗透系数大的，边坡安全系数恢复时间短且减小值少。
近年来，极端天气不断发生，有些地区出现的长时间强降雨天气增加，因此边坡稳定性将受到很大的挑战，本文所得结论在工程上具有一定的实际意义。为许多边坡处理灾害的预防及治理提供一定的理论支持。
国内外也有很多学者通过建立理论数值模型，运用有限元等方法揭示了降雨入渗后土体内部各种参数以及特性的变化，进一步揭示了降水入渗对边坡土体的影响。
Sammon和Tsnboyanma运用Galerkin有限元法模拟渗流过程，并用简化的Bishop条分法对边坡的稳定性进行了参数研究。从而得出对边坡稳定性不利的参数情况有较低的导水率、较浅的土层深度、较长的边坡以及边坡表面呈凹形的状态。
2.国内外研究现状（文献综述）：
根据目前国内外研究现状来看，雨水入渗对边坡影响的研究分析方法主要有两个方向：一是通过对野外观测与实验数据的分析，并借助数理统计的方法来分析降水与边坡稳定性之间的关系，这种方法称为数学统计法。另一种则是建立定量模型模拟降水引起的边坡破坏的物理过程，通过分析这种模型所得的数据进行研究，这种方法称为数值模拟分析法。
7、主要参考文献：
[1]谢剑明、刘礼领、殷坤龙,等·浙江省滑坡灾害预警预报的降雨阀值研究[J]·地质科技情报, 2003, 22(4): 101-105
[2]陈正洪、孟斌·湖北省降雨型滑坡泥石流及其降雨因子的时空分布、相关性浅析[J]·岩土力学, 1995, 16(3): 62-70
陈正洪等分析了我国湖北省降水泥石流的空间分布以及与之相关降水气候条件的时空分布规律，得出了日降雨量大于50mm的天数是最紧密因子。
数理统计法的优点在于通过对历史数据以及实验数据的研究分析，不考虑边滑坡自身的演变过程以及雨水入渗时的对岩土体的作用效果，所得出的降水与土体稳定性相关关可以作为一个地区或者该边坡滑坡的中短期预测。但由于各地地质条件不同，以及各坡体的组成构造不同，所以这种方法在使用上具有一定的局限性。