降雨入渗作用下的边坡渗流特性分析
雨水入渗引起的土坡失稳
雨水入渗引起的土坡失稳边坡稳定分析是土木工程领域的热门研究课题之一，在土木工程中占据相当重要的地位。
多年来，许多学者致力于这方面的工作，边坡稳定分析理论具有了十分丰富的内吝。
本文主要针对雨水入渗引起的边土坡失稳做简要分析。
地球表面的土大多是非饱和土，典型的非饱和土包括失陷性黄土、膨胀土、热带残积土和人工填土。
从力学角度来说，非饱和土与饱和土最主要的不同是土中存在负的孔隙水压力。
降雨入渗引起的负孔隙水压力的变化是造成许多土坡失稳产生滑坡的原因。
工程实际中的土坡包括天然土坡和人工土坡。
天然土坡是指天然形成的山坡和江河湖海的岸坡；人工土坡则是指人工开挖基坑、基槽、路堑或填筑路堤、土坝形成的边坡。
土坡失稳的原因一般有以下两类情况：（１）外界力的作用破坏了土体内原来的应力平衡状态。
如基坑的开挖、路堤的填筑、土坡顶面上作用外荷载、土体内水的渗流、地震力的作用等也都会破坏土体内原有的应力平衡状态，导致土坡坍塌。
（２）土的抗剪强度由于受到外界各种因素的影响而降低，促使土坡失稳破坏。
如外界气候等自然条件的变化、土坡附近因打桩、爆破或地震力的作用引起土的液化或触变，使土的强度降低。
降雨入渗诱发的滑坡在世界上分布最广，发生频率最高，危害相当大，引起了各国政府和机构的广泛重视。
大量统计资料表明，绝大多数的滑坡是发生在降雨期间或降雨之后。
1982年1月3日至5日美国加利福尼亚旧金山湾地区34小时内降雨616mm，在10个县内诱发了数千处滑坡、泥石流，造成25人死亡，6千6百万美元直接经济损失。
1982年我国四川万县地区普降暴雨，仅在云阳县就发生滑坡2万多处，并形成数百处较大规模的裂缝，造成数万间房屋的毁坏。
我国香港地区处于亚热带丘陵地区，暴雨经常诱发灾难性滑坡，1966年6月中旬，香港地区连续普降大雨，发生了数百处滑坡，1972年6月中旬，暴雨强度达到新的记录，24小时降雨强度达560mm，诱发的滑坡致使250多人伤亡，1982年香港地区降雨量再创记录，达3248mm，总计发生滑坡1500处。
降雨入渗条件下公路边坡渗流数值分析
2005 年第 3 期
勘
察
科
学
技
术
47
3
相关方程建立
将表 1 数据点绘成图 1、 图 2。
将 1 1 = 0.211， a = 76.1， 1 2 = 0.343， J = 21.6 代 入式 （4） 得 " f = 0.87， 那么 f ak = 0.87 P0 = 66.2 + 18.8 N63.5 （5） 计算得出。 型 （ !） 动力触探值 N63.5 利用式 （5） 这样， 强夯地基土承载力特征值 f ak 就可以由重
式中： （ h） 为 容 水 度， （ h ）= c c "为 HamiItm 算 子； ! "， 表示压力水头减少一个单位时， 自单位体积介 !h 质中所能释放出来的水体体积， 量纲为 L - 1 ， 它反映 了毛细压力和饱和度的关系； （ h） 为非饱和水力传 k
2005 年第 3 期
勘
察
科
学
h z
h （ h） I + x x 定义研究区域上的试探解，
N
[
]yBiblioteka h I h） ] [（ y
（3）
（ x， h z ）=
hL N（ z） L x， E l=l
式中： hL 为节点的基质势； NL 为节点的基函数； L 为节点的编号； N 为节点总数。 利用 Gahhrkin 有限元， 则有：
ch (I （ （ h） h ) （4） c h） = ct 设 h = h + h0 ， 其中 h 0 表示由 “扩散作用” 即水 力传导作用引起的水头贡献， “对流作用” 即 h 为由 重力作用引起的水头贡献， h 沿特征线是不变的。 这样便将原问题分解成 “对流” 和 “扩散” 两个问题。 以剖面二维饱和—非饱和渗流为例进行说明。 问题的有限单元法 !"# “对流” 对流问题由下列定解问题描述 ch = ct h + V t h = 0 t
降雨渗流作用下滑坡变形数值分析
第25卷第6期 辽宁工程技术大学学报 2006年12月 V ol.25 No.6 Journal of Liaoning Technical University Dec2006收稿日期：2004-11-20基金项目：国家自然科学基金资助项目（40472134）；中国博士后基金资助项目（2003033168）；吉林大学创新基金资助项目（419070200043） 作者简介：张延军（1968-），男，辽宁 盖县人，副教授，博士，主要从事岩土工程数值法研究，E-mail ：yanjunzhang@ 。
本文编校：赵 娜文章编号：1008-0562(2006)06-0858-03降雨渗流作用下滑坡变形数值分析张延军1，王恩志2，王思敬2（1. 吉林大学 建设工程学院，吉林 长春 130026；2.清华大学 水利水电工程系，北京 100084）摘 要：给出了一种考虑渗流作用影响的边坡弹塑性有限元分析方法，采用了不同降雨对抗剪强度影响的模型，求解带有渗透力作用项的土体弹塑性平衡方程得到边坡的应力应变分布，进而求解边坡的塑性区，并应用于降雨滑坡的分析。
由算例分析发现，由于渗流作用影响，边坡变形加大，最后形成潜在滑动面，是符合实际情况的。
基于以上理论和算例研究得知，利用渗流耦合应力的弹塑性来分析大气降雨而引起的土体滑坡的变形和发展是可行的，是一种有益的尝试。
关键词：渗流作用，弹塑性分析，抗剪强度影响，滑坡变形 中图分类号：P 642.22 文献标识码：ANumerical analysis of deformation of slope under seepage action of rainZHANG Yan-jun 1, 2, WANG En-zhi 1, WANG Si-jing 1(1.College of Architectural Engineering, Jilin University, Changchun 130026, China; 2.Department ofHydraulic and Hydropower Engineering, Tsinghua University, Beijing 100084, China )Abstract ：The paper shows a technique of elasto-plastic finite element method of slope under seepage action. The model of shear strength with different rainfall is adopted. The stress and the stain of slope are determined by solving the coupling elasto-plastic equilibrium equations with seepage force taken into account, and the plastic zone of slope is also got from the solution to the equations. Finally, the analysis method is applied to slope deformation caused by rainfall in the paper. Besides, the example is calculated and a conclusion is drawn by calculation. As for the effect of seepage action, the deformation of slope becomes wide, and makes the sliding surface of the slope at last. We can draw a conclusion from the above analysis and calculation: The numerical method for the analysis of slope deformation during rainfall is feasible and is a beneficial try.Key words ：seepage action ；elastic-plastic analysis ；influence of shear strength ；deformation of slope0 引 言滑坡作为环境地质灾害和岩土工程的重要课题，一直是研究的热点。
降雨入渗作用下的边坡渗流特性分析
本文采用大型有 限元软件 Ａ Ｂ Ａ Ｑ Ｕ Ｓ模拟降 雨条 件 的边 坡饱 和 一非饱和渗流 问题 ，降 水渗 透是 一种典 型的 非饱 和流体
结构耦合现象 ，即渗 流和应 力耦 合算法 的选 择 。降雨 人渗
对边坡稳定性 的影 响 主要是 土壤 中水分 含量 的增加 ，孔隙
水压力变大 ，基质 吸力 减小 ，为了研 究降 雨条件 下 的边坡
纵 岗，孙 娇
（ 盐 城工 业 职业技 术学 院建 筑工 程学 院 ，江苏 盐 城 ２ ２ ４ ０ ０ ０ ）
摘 要 ：利 用有限元软件 Ａ Ｂ Ａ Ｑ Ｕ Ｓ研 究分析 降雨入 渗 时斜 的相 对陡直渐渐地变得 比较平缓 。 针对斜坡土体 ，实际渗入雨水量为 ｑ ｓ （ ｔ ） ，其方 向垂直 于斜 坡表面 ，可以得到降雨强度和实际渗透量之间 的关系 ：
２ 边 坡算 例
２ ． １ 概 况
０ 前
言
本文选用一均 质土坡 来研 究降 雨时边坡 渗 流场 的变化
情况 ，采用二维模 型进 行数 值计算 。斜坡 和地下 水位 的几 因为斜坡 的上 部处 于不饱 和状 态 ，渗流 实 际上 就是 饱
和 一非饱 和渗 透 问题 ，其 性 质非 常 复杂 ，影 响 因素 较 多。 何尺寸如 图 ２所示 。
稳定性 ，本文分析 了坡 地 降水渗 透的整 个过 程 ，在不 同 的 降雨强度和持续时 间 ， 研究 降雨渗 入对瞬时 渗流场 的影 响 ， 例如孔 隙水压 力 、饱 和度 等 ，主要 为降雨 条件 下斜坡 的稳
定性分析提供 了基 础依 据。
图 ２ 边坡 几何 尺 寸／ ｍ ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
数值模 拟计算 所用的均值土坡的各项物理参数如表 １ 。
降雨入渗条件下边坡的稳定性分析
降雨入渗条件下边坡的稳定性分析本文主要分析降雨入渗对土质边坡的渗流场和安全稳定性的影响。
使用Geostudio seep/w软件建立边坡模型模拟真实降雨。
分析不同降雨因素对边坡渗流场的影响，并将渗流场的变化情况导入slope/w软件分析降雨入渗对边坡的稳定性的影响。
标签：非饱和土降雨入渗边坡稳定性Geostudio0前言滑坡地质灾害的诱发因素有很多，而降雨入渗是其中的重要诱因之一。
国内外很多滑坡事故是由于降雨入渗特别是强度大、历时长的降雨造成的。
因此，研究降雨入渗条件下的边坡稳定性具有重要意义。
1降雨入渗边坡的特征边坡土体在自然条件下既存在饱和状态，也存在非饱和状态。
地下水位以下为饱和状态，地下水位以上为非饱和状态。
在非饱和土体部位，由于基质吸力的作用，提高了土体的有效应力，从而提高了土体强度。
降雨入渗过程中，雨水先到达边坡表层土体的非饱和部位，引起表层土体饱和度的增加，基质吸力减少，从而引起抗剪强度的降低而引发滑坡。
2模拟降雨入渗对边坡渗流场和稳定性的影响通过Geostudio seep/w模块建立一个土质边坡模型：边坡长度为40m，高度为21m，坡面坡率为1：1.2。
该边坡分为两层土，上层为粉土，下层为粘土。
地下水位埋深5-10m，其中坡顶处地下水位埋深10m，坡脚处埋深5m。
在seep/w中分析降雨入渗影响是通过对边坡施加流量边界的方式实现的，将降雨强度作为边坡表面的单位流量边界q，并设置程序自动判断降雨强度q与土体饱和渗透系数Ks的关系。
如果qKs，则作为定水头边界处理。
通过seep/w 模块分析降雨过程中边坡的渗流场变化情况，并将渗流场的分析结果导入slope/w计算边坡的安全系数Fs。
（1）降雨强度q的影响设计5种不同强度的雨型：中雨、大雨、暴雨、大暴雨、特大暴雨（降雨强度分别为24、48、96、240、288mm/d），降雨时间设置一定值。
通过seep/w分析不同降雨强度后边坡内部的压力水头分布图可以看出，负孔隙水压力都有不同程度的减小。
考虑降雨入渗的坡积土边坡渗流场及稳定性分析
（ 忌
） ＋ （ 忌 ， ） ＋ 一ｍｗ ｌ Ｄ ｗ ｇ万
（ ２ ）
（ 绝对值 ） 降低 、 土体 重度增 大 。 因此 ， 降雨成 为 山区 坡 积土 边坡 稳定 性 的最不 利影 响 因素之一 。 目前 ， 人 们 对 降雨 条 件下 非 饱 和 土体 的渗 流过 程 已经 进行 了许 多 研 究 并 取得 了许 多 成 果 ， 但 是对 于 坡积 土边 坡在 降 雨作用 下 的渗流 场及 稳定 性研究 成果 还 很少 。为此 ， 该 文 将 有 限元 与极 限平 衡 方法 相 结合 分析 算例 边坡 在 降雨入 渗影 响下 的渗 流场 变
流动 。非 饱 和土 中空气 占有孔 隙 的形 状可 视 为与 固 相 介 质相 似 ， 土可 以处 理 为一 种 减 小 含 水 量 的饱 和
土， 从 而 饱 和 土 中的 Ｄ ａ ｒ ｃ ｙ定 律 同样 可 以适 用 于非
饱和土中。
一 － ｋ（ ） ＶＨ （ １ ）
２ 计 算模 型 及 方 案
公 路 与 汽 运
总第 １ ５ ６期
Ｈｉ ｇ ｈ ｗａ ｙ ｓ ８ Ｌ Ａｕ ｔ ｏ ｍｏ ｔ ｉ ｖ ｅ Ａｐ ｐｌ ｉ ｃ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｓ
１ ２ ７
考虑 降 雨入 渗 的坡 积 土 边 坡 渗 流 场 及 稳 定 性 分 析
黄 晨 ，蔡 杰 ，李 水 长
于基 质 吸力 的剪 切摩 察 角 。
从式（ ３ ） 可 以看 出 ， 由于基 质 吸力 的存 在 ， 加 大 了土 体 的抗剪强 度 ， 计 算 过 程 中假 定 为 常 量 ， 抗 剪强 度 为基质 吸力 的线 性 函 数 ， 随 着 基质 吸力 的增
降雨入渗对基坑边坡影响综述
20081河南建材2012年第3期降雨入渗对基坑边坡影响综述张春阳郑州大学土木工程学院2010级研究生（450000）摘要:总结和分析降雨入渗对基坑边坡影响的研究现状，并对现有研究提出一定建议。
关键词:基坑；入渗；边坡稳定性0引言基坑工程是地下工程施工中的重要组成部分，要求具有安全性、可靠性和经济性。
基坑支护对整个地下工程造价和进度均具有重要影响。
由于基坑支护工程属于临时性的工程，起初并没有引起岩土工程师们的足够重视,国内外发生了很多工程事故，尤在建筑物及地下设施密集的地区，因基坑工程事故引发的后果将十分严重。
造成基坑失稳的影响因素很多，其中降雨是引起边坡失稳的主要诱发因素。
近年来，由于气候条件的变化，各地的降雨呈现出季节性集中分布的特性,这种集中的雨水作用诱发了大量的基坑失稳。
长期以来，人们一直重视研究降雨对边坡的影响研究,一些学者研究了降雨入渗和边坡稳定性的关系，取得若干重要的研究成果，引起了对研究降雨入渗给土体工程安全性影响的重视。
1研究现状降雨入渗是一个复杂的过程,包括坡顶入渗、坡面入渗、顺裂隙入渗、裂隙向土体渗流和重力条件下土体内渗流等多种形态。
但对于基坑的降雨入渗面一般为坡顶入渗,基坑边坡一般做支护处理，斜坡做有面层，不渗水（除非斜坡面层脱落）。
降雨对基坑的影响主要有:①对基坑土体，降雨入渗起加载作用，即土体的含水量增加，容重变大，从而使滑移面的剪应力增大；②降雨改变边坡的力学性能，导致土体的内聚力下降，抗剪能力降低。
随着降雨的入渗，土体含水量增加，土体表层由非饱和土体变为饱和土体，土体基质吸力下降，边坡抗剪强度下降。
边坡降雨入渗是集时间、空间于一体的动态变化过程，雨水的入渗量受降雨强度、降雨历时、土壤基本性能、土体初始含水率、入渗面坡度、吸力状况等诸多因素的影响。
根据降雨强度与土体渗透性的关系，降雨入渗的边界条件可有多种形式，比方说在路基边坡边界上给定初始含水量、水头压力或流量。
目前针对降雨入渗对基坑边坡的影响研究主要采用数值模拟手段，得出在不同降雨条件下的基坑边坡的稳定性分析。
降雨入渗影响下公路边坡稳定性分析 (1)
通过 FLAC3D 软件对自然状态和降雨条件下边 坡安全系数进行求解， 得出自然状态下的安全系数 为 1． 53 ， 而降雨条件下的安全系数为 1． 37 ， 可以看 出降雨条件下公路边坡的安全系数明显降低 。随着
· 50·
北
方
交 4
通 结论
2011
本文通过建立对自然状态和降雨条件下公路边 坡稳定性影响的数值模型， 采用 FLAC3D 有限差分 软件计算相应的算例， 分析了公路边坡在两种条件 下的稳定性状况， 计算结果与工程实际较为接近。 （ 1 ） 通过对自然状态和降雨条件下公路边坡孔 隙压力、 剪切应变和剪切应力的对比分析 ， 得出降雨 并出现负的孔 条件下公路边坡的孔隙压力值升高， 隙压力， 剪切应变和剪切应力数值均相应的增大 。
图4 降雨条件下孔隙压力分布
图 5 和图 6 为自然状态和降雨状态下边坡土体 剪切应变云图。其中自然状态与降雨状态剪切应变 的云图分布趋势基本相同， 数值上相差近 3 倍。 图 7 和图 8 为自然状态和降雨状态下剪切应力分布云 图， 随着降雨历时的增加， 在边坡坡脚处发生应力集 。 随着雨水入渗进入 中 从以上几个图中可以得出， 到边坡土体后， 坡体含水率增大， 造成边坡上部土体 容重增大， 入渗的雨水起到润滑的作用， 使土体抗剪
meation fluid mechanics， soil mechanics and so on， it is to consider the influence of rainfall on the stability of highway slope and respectively simulate the highway slope under the condition of nature and rainfall by using FLAC3D finite difference software． The pore pressure， shear strain， shear stress and safety factor under the two different conditions are compared and analyzed． The safety problem of highway slope is discussed． Key words Highway slope； Rainfall infiltration； Stability analysis； Safety factor
降雨与库水位涨落作用下边坡渗流场分析
力梯度的分布情况， 为边坡稳定性分析提供 了可靠依据。
关键词 非饱和渗流； 降雨与水位涨落； 浸润线； 水力梯度 ； 中图分 类号 ： Ｖ ２ Ｔ ２３ 文 献标识 码 ： Ａ
降雨 与水位 涨 落是诱 发 滑坡 的重 要 因素 。三峡 工程 建成后 库 区 每年 将 有 ３ ｍ 的水 位 涨落 ， 三峡 ０ 且
摘 要 降雨 与水位 涨 落会使 渗 流场 产生剧 烈 变化 ， 而渗 流 场计 算是 边 坡 稳 定分 析 的
重要依 据 。在分 析 比较各 种 渗流 计算 方 法的基 础 上 ， 用饱 和 一非饱 和 渗 流 理 论 计 算 降雨 采 与 水位涨 落作 用下 的边 坡渗 流 场 ， 析 了渗流 场随 时 间的 变化规 律 以及 渗 透 系数 、 位 变 分 水 动速 度 对边坡 渗 流 场的 影响 ， 出了浸 润线 在水位 下 降过程 中各 时刻 的具 体位 置 ， 得 以及 水
目 前关于这方面的研究有 ： 郑颖人等根据 Ｂｕｓ ｅ 非稳定流微分方程 ， ｏｓ ｎｓ ｉ ｑ 得到了库水位下降时坡体 内浸润 线 的简化计算 公 式 ， 推导 了土条周 边水 压力 与渗 透力 的关 系 以及安 全 系数 的计算 公 式 ， 为安全 认
系数与渗透力和土条浮重有关 ； 廖红建 、 高石夯等研究了渗透系数与水位下降速度对边坡稳定的影
其是位移变形分析法需要更进一步 的渗流计算结果作 为分析基础 ， 因此对 降雨与水位涨落情况下的边 坡渗 流场作 进一 步 的探讨 是具 有 一定 实 际意义 的 。
２ 饱 和 与非 饱 和 渗 流 模 型
水 位涨落 与 降雨作 用下 的边坡 渗流 场是 饱 和与非饱 和 的非稳 定渗 流 场 ， 即浸 润线 以上是 非饱 和区 ， 浸润线 以下是 饱 和 区 ， 随着 水位 的涨落 与雨量 的变化 ， 和区与 非饱 和 区也在 改 变 。非饱 和 区土壤 水的 饱
降雨入渗下边坡稳定性的影响研究
降雨入渗下边坡稳定性的影响研究摘要：降雨是导致边坡失稳的重要因素之一，而崩塌、滑坡以及泥石流等边坡失稳的现象大多受降雨因素的影响。
据我国统计边坡失稳的数据来看，大多数坡体失稳破坏与降雨有关，因滑坡而导致的失稳现象大多发生在雨季或降雨量较多的地区。
降雨强度较大，降雨历时较久时，边坡破坏更加显著。
降雨强度越大，降雨历时越长，雨入渗率越快，边坡失稳破坏的可能性越大。
随着降雨强度和降雨历时增加，三角形瞬态孔压分布函数法模拟渗流场计算的最小抗滑安全系数更低且减小的速率较快，对整体稳定性影响较大，使其发生局部或者整体滑坡；利用非饱和力学有限元计算软件得出诱发山体滑坡的降雨入渗阈值为24h，累计雨量为100mm。
利用不同的降雨工况下边坡安全系数和位移的关系得出残积土边坡失稳的预警方法；通过试验与模拟相结合得出降雨历时较长使土体含水率增加，造成土体的抗剪能力降低，从而引起滑坡。
基于此，本篇文章对降雨入渗下边坡稳定性的影响进行研究，以供参考。
关键词：降雨入渗下；边坡稳定性；影响研究引言降雨诱发滑坡是中国黄土地区的主要地质灾害之一。
据统计，中国已发生的滑坡灾害中，由大气降雨直接或间接诱发的占比90%。
然而通常情况下，山体滑坡等自然灾害均伴随着显著的突发性和无预兆性，目前这类灾害还未形成较完善的预警、预报机制。
因此，对边坡的降雨入渗特性进行深入研究具有重要的理论和工程实践意义。
在降雨对边坡渗流规律及稳定性的影响方面，大量学者进行了相关研究。
在现场边坡降雨试验研究方面，进行了人工降雨作用的滑坡和泥石流现场试验，模拟了暴雨降雨条件引起的坡面冲刷和垮塌现象，进而引发泥石流的过程，初步探索了蒋家沟暴雨-滑坡泥石流的共生关系。
选取某土石混合体边坡，进行现场降雨试验并同步监测，研究了由降雨入渗引起堆积层边坡失稳的机理以及边坡本身形态随降雨时间变化的特征。
开展了不同降雨强度的尾矿坝边坡现场降雨试验，研究了无植被、有植被以及不同雨强对降雨入渗的影响，得到了雨强、植被、尾矿坝表层渗透系数均对其稳定性有重要影响的结论。
长时降雨作用下边坡入渗分析魏玲
长时降雨作用下边坡入渗分析魏玲发布时间：2021-11-04T02:47:17.865Z 来源：基层建设2021年第24期作者：魏玲[导读] 在长时间降雨过程中，边坡失稳的概率会大大增加四川川交路桥有限责任公司四川广汉 618300摘要：，危害附近居民及财产安全。
为了研究在较长时间降雨作用下边坡的入渗情况，本文采用数值模拟的方法，对降雨过程中流速的变化、孔隙水压力的分布及安全系数的变化等参数进行了分析。
结果表明，在降雨作用下，雨水会通过边坡顶部向下渗流，边坡表面和边坡上部的孔隙水压力逐渐饱和，最终导致安全系数逐渐降低。
研究结果有助于了解边坡内部的渗流机理及主要因素的影响规律，为该地区土质边坡的失稳及支护提供参考依据。
关键词：长时降雨；边坡；入渗；稳定性Analysis of slope infiltration under long-term rainfallWei LinSichuan Chuanjiao Cross Road & Bridge Co.，Ltd.，Guanghan 618300，Sichuan，ChinaAbstract：in the process of long-term rainfall，the probability of slope instability will increase greatly，endangering the safety of nearby residents and property. In order to study the infiltration of slope under the action of long-term rainfall，this paper uses the method of numerical simulation to analyze the parameters such as the change of velocity，the distribution of pore water pressure and the change of safety factor. The results show that under the action of rainfall，rainwater will flow downward through the top of the slope，and the pore water pressure on the surface and upper part of the slope is gradually saturated，resulting in the gradual reduction of the safety factor. The research results are helpful to understand the seepage mechanism and the influence law of main factors in the slope，and provide a reference basis for the instability and support of soil slope in this area.Keywords：long-term rainfall；slope；infiltration；stability1引言边坡失稳是一张常见的自然灾害，是仅次于地震的第二大地质灾害。
降雨对黄土边坡渗流及稳定性影响分析
抗剪强度 理 论 对 边 坡 的瞬 时 安全 系数 进 行 了计 算 价边坡 的安全 性 （ 安 全系
数最 小 的滑 面为最可能滑 面 ） 。
降雨对边坡 稳定 性 的影 响过 程 进行 了阐述 分 析 ，通 过计算坡体 渗 流场 、孔 隙水 压 力 ，并 运 用 非饱 和 土
边坡安全 系数随 降雨 时间变化 曲线 ，见 图 ４ 。
改变等都对 边坡 的稳定 性 造成 影 响 。 目前 ，就 降雨
对边坡稳定性 的影 响 ，主 要停 留在 定 性研 究 及假 设 定量研究 （ 将 强度参 数进 行折 减 ） ，这不 能反 映 事物
的本质规 律 。
高速公 路 兰海 渭 武段 Ｋ １ ３ ０＋１ ０ ０一 ＋１ ２ ０边坡 ，
含水 率 ，使基 质 吸 力 丧 失 ，减 小 了 土 体抗 剪 强 度 ， 增 大土体重度 ，以及 降雨会 引起 坡 体 内的渗 流 场 的
度 中引入孔 隙水 压力 因 素 ，进而 求 得边 坡 瞬 时安 全
系数 ，提供 了一种 定量 评估 降雨 对 边坡 安 全 影 响 的
方法。
１ 工 程 概 况
２ ． １ 二维渗 流方 程
根据达西定 律 和 质量 守 恒定 律 方程 ，可 推 导 出
非饱 和土体水 二维渗流 的基 本方程 为
＝
透系数 ，在非 饱 和 区 ，渗透 系 数是 体 积含 水 率 ０的 函数 ） 。对饱 和土体来说 ，土体含水率 ０ 不 变 ，即
００
— —
：
［ （ ）
的滑塌 ，这 与实际情况一 致 。
５ 结 论
据假想 滑动 面上 土体 的平衡 条 件 ，计算 出潜 在滑 面
雨水渗透对土质边坡稳定性的影响分析
雨水渗透对土质边坡稳定性的影响分析摘要:摘要：降雨后雨水通过多种形态渗入土质边坡，导致土体强度下降、容重增加等，对其稳定性产生重要影响。
本文以典型土质边坡为例，采用有限单元法分析了降雨对土质边坡稳定性的影响机理。
结果表明，随降雨时间的延长、强度的增大，土质边坡变形越大、内部应力关键词:雨水,渗透,土质,边坡,稳定,性的,影响,分析, 摘要：降雨后雨水通过多种形态渗入土质边坡，导致土体强度下降、容重增加等，对其稳定性产生重要影响。
本文以典型土质边坡为例，采用有限单元法分析了降雨对土质边坡稳定性的影响机理。
结果表明，随降雨时间的延长、强度的增大，土质边坡变形越大、内部应力越明显，导致边坡安全系数下降，尤其在边坡的上平面和侧面影响最为突出。
在边坡防护工作中，应对不同土质、不同降雨条件以及饱和度不同的边坡分别制定灵活适用的对策。
下载论文网关键词：雨水渗透土质边坡稳定性中图分类号：P426.62文献标识码：A文章编号：1前言近年来，全球范围内洪涝、泥石流灾害频发，特别是河流塘坝、道路、山体土质边坡在降雨后雨水渗透条件下发生的滑坡、崩塌等现象，给人民生命财产安全造成了严重威胁。
边坡滑坡在雨季期间尤其常见，随着降雨的持续和雨水的入渗作用，表面看来十分牢固的土质边坡也可能在发生滑坡。
因此，土体边坡在雨水渗透条件下的稳定性影响分析[1]，具有很强的现实意义和指导意义。
降雨对土质边坡的影响[2]主要是雨水入渗土体后发生的复杂过程，包括坡顶入渗、坡面入渗、顺裂缝入渗、裂缝向土地渗流和重力条件下土地内渗流等多种形态，降雨入渗导致土坡土体强度下降、容重增加等都极易引起边坡失稳，同时，根据降雨量、降雨强度、持续时间的不同产生的影响效果也有较大差别。
本文以某一具体土质边坡为例，采用二维有限单元法[3]分析了在某一特定降雨条件下，降雨前后边坡体的形态、应力等情况变化，为土质边坡的实际防护工作提供了一定的参考。
2计算模拟2.1计算模型拟分析的边坡原型为一高20m，坡度45°的土质边坡，如图1所示。
降雨条件下公路路基渗流特性及边坡稳定性分析
降雨条件下公路路基渗流特性及边坡稳定性分析摘要：随着我国经济的快速发展，公路建设活动不断增多，使得高填深挖路基建设不断出现，而施工环境下持续较长时间的降雨会给公路施工及路基带来极大破坏，产生滑坡等各种灾害。
基于此种状况，在降雨环境下，需要对公路路基边坡失稳现象进行深入的规律性研究，然后从定量化的分析中对降雨所造成的现象进行有效的防御，确保公路建设施工的高效性。
关键词：降雨条件；公路路基；渗流特性；边坡稳定性；分析在公路工程的建设中，边坡稳定问题一直是研究活动的难点和热点。
近年来，随着国民经济的快速发展，公路交通事业呈现快速发展的趋势，公路等级也体现出越来越高的特性，在经济发展的大环境及城市化进程不断加快的前提下，公路施工所面临的环境现象也在日益复杂，所以如果不能在复杂的环境及自然因素的影响下处理好边坡问题将严重的影响正常施工[1]。
一、降雨条件下公路路基渗流特性分析（一）理论分析一般而言，路基渗流体现了空间与时间的一体化动态过程，就影响因素而言，降雨时间、降雨强度、土体的初识含水率、土壤基本性能、入渗面的吸力及破土状况等都会对其产生直接的影响。
所以，就实际情况进行分析时，降雨条件下的边界现象一般有两种：一种是降雨强度高于路基土体的入渗能力，这就造成了降雨不能实现完全的渗入，这就会产生一定程度的积水或者地表径流，基于此种状况可以应用定水头边界条件；另一种则是降雨强度低于路基土体的入渗能力，这样的现象会使得降雨完全渗入到路基土地当中，这时便可使用流量边界条件，且这种状态下的边界条件为流量定量化[2]。
通常来看，降雨活动有两个过程的划分。
基础阶段表现为地表水势梯度较大，具有较高的雨渗度，此过程主要体现了对流量的控制，并没有自由入渗或者压力入渗的现象。
随着降雨强度的加大，雨水入渗逐渐加大，而路基梯度和水势以及入渗率都在呈现出不断降低的现象，当其逐渐小于降雨强度时，会出现路基土体饱和区域前进的缓慢现象，甚至于在达到饱和顶点之后直接停滞不前，出现水头边界条件。
降雨影响下排土场边坡渗流特征及稳定性分析
降雨特别是台风暴雨是影响排土场边坡稳定性的主要因素,矿山排土场的稳定性的研究与滑坡的防治,是矿山安全生产的综合问题,又关系到环境保护与生命财产安全的问题。排土场若失稳不仅影响到矿山的正常生产,也将使矿山蒙受巨大的经济损失。
因此,开展降雨影响下排土场边坡渗流特征及稳定性分析研究,具有重要的科学理论意义与工程实际价值。本文以福建省某排土场边坡为工程背景,在掌握排土场工程地质水文条件和废弃物料的颗粒级配曲线的基础上,建立了适用于研究区的室内排土场边坡物理模型,通过室内降雨模型实验,结合数值模拟、理论分析,研究排土场边坡于堆置过程中在不同降雨雨强与堆置完毕后不同降雨雨型的破坏形式以及降雨过程中坡体的含水率、孔压、破坏形态变化特征。
(5)由数值模拟所得研究区稳定性可知,多台阶排土边坡在降雨作用下,后期堆置的台阶安全系数变化最大,最可能发生破坏;排土边坡由于自身渗透系数较大的原因而有别于一般土质边坡,在总雨量相同的情况下,短时间高强度降雨对排土边坡的稳定性有更大的影响。多台阶排土场的安全系数比单台阶排土场更具可控性,在空间容量许可时,应充分考虑采纳多台阶堆置。
破坏形态主要分三个阶段:细沟侵蚀阶段,切沟冲蚀阶段、坍塌破坏阶段。(4)不同雨强下不同台阶排土场边坡体积含水率与基质吸力对降雨入渗响应时间不同:大雨强降雨入渗响应时间短,小雨强降雨入渗响应时间长;底部台阶响应时间长,顶部台阶响应时间短。
基质吸力与含水率的增ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ集中在同一时间段且速率大致相等。渗入坡体内部的水分会降低吸力,进而降低土体的抗剪强度,使边坡失稳破坏。
工程中还应根据地形灵活组合压坡脚式与覆盖式两种堆置工艺,合理利用夹持效应、坡脚阻滑等空间效应的作用,促进排土场的稳定堆置。
(3)根据研究区域排土场边坡物理力学特点进行概化室内物理模型模拟,以排土场堆置过程形成的台阶为实验对象,根据研究区气象特点,分别从排土场边坡土体含水率、孔隙水压力及变形破坏特征三方面进化了降雨条件下排士场渗流稳定分析。结合监测数据及破坏形态可知:排土场堆置初期受自重与汽车运输等工程活动较少,固结程度低,渗透率较大;随着堆置时间的加长,底部台阶的固结程度升高,渗透率变小,稳定性提升,雨水入渗响应时间变长。
降雨工况下覆盖层边坡渗流特性及稳定性分析
降雨工况下覆盖层边坡渗流特性及稳定性分析罗卫【摘要】Based on the saturated-unsaturated soil theory, influence of the change in seepage characteristics on the stability of overburden slope under the condition of rainfall was analyzed with finite element analysis software, combined with the practical engineering geological conditions and climatic conditions of Wugang-Jingzhou expressway. Results showed that the rain infiltrated into slope layer by layer during rainfall, leading to the matrix suction dissipating. With the infiltration depth increasing, the peak value of seepage gradient decreased gradually, leading to the local instability occurred gradually in the slope with safety factor decreasing. After the rainfall, slope transient saturated zone gradually moves toward to the interior of slope, with the matrix suction recovered gradually. The slope will be developed to be with an overall instability from the local instability, resulting in the safety factor keeping falling.%基于饱和-非饱和理论,结合武靖高速实际工程地质条件和气候条件,采用有限元软件研究了降雨工况下覆盖层边坡的渗流特性以及降雨影响下渗流特性变化对覆盖层边坡稳定性的影响.结果表明,降雨过程中覆盖层边坡表现为逐层入渗,基质吸力逐层消散,渗流梯度的峰值随入渗深度增加逐渐减小,边坡逐渐发生局部失稳,安全系数逐渐降低;降雨停止后,边坡暂态饱和区逐渐向边坡内部转移,基质吸力逐渐恢复,边坡失稳模式逐渐由局部失稳发展为整体失稳,安全系数持续下降.【期刊名称】《矿冶工程》【年(卷),期】2017(037)004【总页数】4页(P28-31)【关键词】道路工程;降雨入渗;边坡;稳定性【作者】罗卫【作者单位】湖南省建设工程质量检测中心,湖南长沙410001【正文语种】中文【中图分类】TU457降雨是诱发覆盖层边坡失稳的主要因素，近年来受极端降雨影响，泥石流、边坡滑坡等地质灾害时有发生，给人们的安全出行带来巨大威胁。
降雨入渗条件下南京某砂岩风化土质边坡渗流及变形特征分析
降雨入渗条件下南京某砂岩风化土质边坡渗流及变形特征分析常学文;蔡浩然;闵望;喻永祥;孙少锐;宋京雷
【期刊名称】《矿产与地质》
【年(卷),期】2022(36)4
【摘要】以南京某砂岩风化土质边坡为研究对象,采用流固耦合数值模拟法,对不同降雨条件下边坡的稳定性进行研究。
基于不同降雨强度和降雨历时,选取具有代表
性的监测点来表征在不同降雨条件下坡体的饱和度、孔隙水压力和水平位移的变化。
结果表明:当降雨历时相同时(12h、18h、24h),随着瞬时降雨量的增大,坡面土体饱和速率和孔压变化越快;在同样的降雨等级下(小雨10mm/d、中雨43.2mm/d、
暴雨77.6mm/d),随着持续降雨历时的增大,雨水入渗加深,土体饱和区范围增大。
【总页数】6页(P865-870)
【作者】常学文;蔡浩然;闵望;喻永祥;孙少锐;宋京雷
【作者单位】河海大学地球科学与工程学院;江苏省地质调查研究院
【正文语种】中文
【中图分类】P642.22;TU43
【相关文献】
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渗条件下土质路堤边坡稳定性研究5.降雨入渗条件下土质边坡非饱和渗流二维数
值分析
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表２ 不同降雨强度的计算方案
图 １ 土壤 含 水 量 分 布 图
在降雨 的初 始阶段 ，雨水施 加到 土壤 表 面之后 ，在非
常短的时间 内地 表面 的含水 量会增 加 到最大 值。随着 降雨
２ ０ １ ６ 年１ ２ 月
第４ ２ 卷第 １ ２ 期
Ｓ ｉ ｃ ｈ ｕ ａ ｎ Ｂｕ ｉ ｌ ｄ ｉ ｎ 它Ｍ ｎ ｔ ｅ ｎ ａ ｔ ｓ
Ｉ ・ Ｊ 芝孝 才
Ｖｏ １ ． ４ ２， Ｎｏ ． １ ２ Ｄｅ ｃ ｅ ｍｂ ｅ ｒ ， ２ ０１ ６
降 雨 入 渗 作 用 下 的 边 坡 渗 流 特 性 分 析
时间分别为 １ ２ 、２ ４ 、４ ８ 、９ ６ ｈ 。计算方案如表 ３所示 。
１ ０ ５・
・
Ｖｏ １ ． ４ ２， Ｎｏ ． １ ２ Ｄｅ ｃ ｅ ｍｂ ｅ ｒ ， ２ ０ １ ６
表３ 不 同 降 雨 历 时 的计 算 方 案
ｌ ・ Ｊ 芝材
Ｓ ｉ ｃ ｈ ｕ ａ ｎ Ｂｕ ｉ ｌ ｄｉ ｎ ｅ Ｍ ａｔ ｅ ｒ ｉ ａＩ ｓ
纵 岗，孙 娇
（ 盐 城工 业 职业技 术学 院建 筑工 程学 院 ，江苏 盐 城 ２ ２ ４ ０ ０ ０ ）
摘 要 ：利 用有限元软件 Ａ Ｂ Ａ Ｑ Ｕ Ｓ研 究分析 降雨入 渗 时斜 的相 对陡直渐渐地变得 比较平缓 。 针对斜坡土体 ，实际渗入雨水量为 ｑ ｓ （ ｔ ） ，其方 向垂直 于斜 坡表面 ，可以得到降雨强度和实际渗透量之间 的关系 ：
第４ ２ 卷第１ ２ 期 ２ ０ １ ６年 １ ２月
由图 ６可知 ，在 降雨强 度不 断增 大 的同时 ，斜 坡上 侧 的孔隙水压力 明显增大 ，斜 坡深 处 的孑 Ｌ 隙水 压力也 有所 增 大 。从边坡 上部 的 土体 不难 发现 ，孔 隙水 压 力 明显 增大 ， 由原来的 一１ ８ ８ ｋ Ｐ ａ 增大至 一７ ３ ． ５ ｋ Ｐ ａ 。但 是并 没有达 到 ０， 也就说 明斜坡上 部 的土体并 没有 达到饱 和状 态。观察 原来 的地下水位处可 以发 现 ，在其 上部 附近土体 范 围内孑 Ｌ 压达 到了０ ，出现饱和状态 。主要原因为 ：此时土体 的渗透系数
向的人渗率 。
关键词 ：渗流 ；降雨强度 ；降雨历时；Ａ Ｂ Ａ Ｑ Ｕ Ｓ
中图分类号 ：Ｓ １ ５ ７ 文献标志码 ：Ａ 文章编号 ：１ ６ ７ ２— ４ ０ １ １ （ ２ ０ １ ６ ） １ ２— ０ １ ０ ５— ０ ３
Ｄ Ｏ Ｉ ：１ ０ ． ３ ９ ６ ９ ／ ｊ ． ｉ ｓ ｓ ｍ １ ６ ７ ２－ ０１ ４ １ ． ２ ０ １ ６ ． １ ２ ． ０ ４ ９
渗透 ，湿润锋将 继续 向下倾 斜 ，含水量 分 布 曲线会 由开始
作者简介 ： 纵 岗（ １ ９ ８ ５一） ， 男， 硕 士 研 究生 ， 助教 ， 研 究方 向 ： 建 筑 结 构
检 测 与加 固 。
在降雨持 续时 间对 边坡 渗透 的影 响研 究 中 ，保 持 土体
的渗 透系数和降雨 强度为 一定值 ，设计 了 ４种 不 同的降雨
表１ 土体各项物理参数 来自１ 雨水 渗流 降雨渗透实 际上是水 进入 土壤并 在不 饱和 区和饱 和 区
，
移动 的过程 。根 据研 究结果 ，土壤含 水量 可分 为 ４个 区域 （ 见图 １ ） ：饱 和 区 、过渡 区 、含水 量几 乎不 发 生变 化的传 导 区及水分迅 速下 降到初 始值 的湿润 区，每个 区的特点各
当Ｒ （ ｔ ） ≥ｇ （ ￡ ） ，ｑ ， （ ｔ ）＝ ｑ （ ｔ ）
坡渗 流场 的变化规律 ，主要研 究分析 了不 同降水 强度和 降
雨持 续 时 间 下 ，孔 隙 水 压 力 和 饱 和 度 的 发 展 和 变 化 过 程 。
结果表 明：随着 降水 强度 的增 加 ，孔 隙压 力逐 渐增加 ，且
不相 同。
为 了研究 降雨 渗透 引起 的瞬时 渗流 场的 变化 ，包 括不
同的降雨 强度和降雨 持续 时 间。针 对这 两个方 面 的情 况设
计了不同的降雨方 案如 下 ：土体渗 透 系数和 降雨持 续时 间
为一定值 ，不发 生变化 。仅 仅改 变 降雨 强度 的大 小 ，设计
了 ４种不 同降雨强度进行研究分析 ，分别为 ５ 、１ ０ 、１ ５ 、２ Ｏ
顶部位置增加 最 多； 当降水强度 恒定 时 ，孔 隙水压 随 时间 的增加 而增 大，但是入 渗深度的变化更为明显。
当尺 （ ｔ ）＜ ｑ （ ｔ ） ，ｑ 。 （ ｔ ）＝ Ｒ （ ｔ ）
式 中 ，ｇ （ ｔ ） 为法线方 向 的降雨强 度 ；Ｒ （ ｔ ） 为法 线方
本文采用大型有 限元软件 Ａ Ｂ Ａ Ｑ Ｕ Ｓ模拟降 雨条 件 的边 坡饱 和 一非饱和渗流 问题 ，降 水渗 透是 一种典 型的 非饱 和流体
结构耦合现象 ，即渗 流和应 力耦 合算法 的选 择 。降雨 人渗
对边坡稳定性 的影 响 主要是 土壤 中水分 含量 的增加 ，孔隙
水压力变大 ，基质 吸力 减小 ，为了研 究降 雨条件 下 的边坡
２ 边 坡算 例
２ ． １ 概 况
０ 前
言
本文选用一均 质土坡 来研 究降 雨时边坡 渗 流场 的变化
情况 ，采用二维模 型进 行数 值计算 。斜坡 和地下 水位 的几 因为斜坡 的上 部处 于不饱 和状 态 ，渗流 实 际上 就是 饱
和 一非饱 和渗 透 问题 ，其 性 质非 常 复杂 ，影 响 因素 较 多。 何尺寸如 图 ２所示 。
稳定性 ，本文分析 了坡 地 降水渗 透的整 个过 程 ，在不 同 的 降雨强度和持续时 间 ， 研究 降雨渗 入对瞬时 渗流场 的影 响 ， 例如孔 隙水压 力 、饱 和度 等 ，主要 为降雨 条件 下斜坡 的稳
定性分析提供 了基 础依 据。
图 ２ 边坡 几何 尺 寸／ ｍ
数值模 拟计算 所用的均值土坡的各项物理参数如表 １ 。