考虑降雨影响的深基坑边坡稳定性分析
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２０１９ 年 ３ 月 第 ３ 期 总第 ５５３ 期
水运工程 Ｐｏｒｔ ＆ Ｗａｔｅｒｗａｙ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ
Ｍａｒ������ ２０１９ Ｎｏ������ ３ Ｓｅｒｉａｌ Ｎｏ������ ５５３
考虑降雨影响的深基坑边坡稳定性wenku.baidu.com析∗
颜方方１ꎬ 黄伦超１ꎬ 周千凯２ꎬ 邓凌谨３
(１������ 长沙理工大学 水利工程学院ꎬ 湖南 长沙 ４１０１１４ꎻ ２������ 湖南省交通规划勘察设计有限公司ꎬ 湖南 长沙 ４１０００８ꎻ ３������ 湖南省水运建设投资集团有限公司ꎬ 湖南 长沙 ４１００１１)
下水位线不断上升ꎬ 基质吸力逐渐消散ꎬ 坡体表面形成暂态饱和区ꎬ 安全系数随之减小ꎮ 降雨停止后ꎬ 水分逐渐流出坡体ꎬ
含水量逐渐减小ꎬ 地下水位随之逐渐下降ꎬ 正孔压减小ꎬ 基质吸力逐渐恢复ꎬ 安全系数逐渐增大ꎮ 降雨入渗对边坡浅层土
体影响较大ꎬ 对深层土体影响较小ꎬ 一般形成浅层破坏ꎮ
关键词: 降雨入渗ꎻ 孔隙水压力ꎻ 边坡稳定ꎻ 有限元分析
Ａｂｓｔｒａｃｔ Ｔａｋｉｎｇ ｔｈｅ ｄｅｅｐ ｆｏｕｎｄａｔｉｏｎ ｐｉｔ ｓｌｏｐｅ ｏｆ ｓｅｃｏｎｄ￣ｌｉｎｅ ｓｈｉｐ ｌｏｃｋ ｆｏｒ Ｄａｙｕａｎｄｕ ｎａｖｉｇａｔｉｏｎ￣ｐｏｗｅｒ
ｊｕｎｃｔｉｏｎ ａｓ ａｎ ｅｘａｍｐｌｅ ｃｏｍｂｉｎｅｄ ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｓａｔｕｒａｔｅｄ￣ｕｎｓａｔｕｒａｔｅｄ ｔｈｅｏｒｙ ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ ｅｓｔａｂｌｉｓｈｅｓ ａ ｔｗｏ￣ｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌ ｎｕｍｅｒｉｃａｌ ｍｏｄｅｌ ｂｙ ｓｅｅｐ∕ｗ ｍｏｄｕｌｅ ａｎｄ ｓｌｏｐｅ∕ｗ ｍｏｄｕｌｅ ｉｎ ｔｈｅ ｆｉｎｉｔｅ ｅｌｅｍｅｎｔ ｓｏｆｔｗａｒｅ Ｇｅｏ￣Ｓｔｕｄｉｏ ｔｏ ａｎａｌｙｚｅ ｔｈｅ ｓｅｅｐａｇｅ ｓｔａｔｅ ｏｆ ｔｈｅ ｓｌｏｐｅ ｕｎｄｅｒ ｈｅａｖｙ ｒａｉｎｆａｌｌ ｔｈｒｏｕｇｈ ｗｈｉｃｈ ｔｈｅ ｃｈａｎｇｅ ｏｆ ｖａｒｉａｔｉｏｎ ｏｆ ｗａｔｅｒ ｃｏｎｔｅｎｔ ａｎｄ ｐｏｒｅ ｗａｔｅｒ ｐｒｅｓｓｕｒｅ ｉｎｓｉｄｅ ｔｈｅ ｓｌｏｐ ｔｈｅ ｓａｆｅｔｙ ｆａｃｔｏｒ ａｎｄ ｔｈｅ ｖａｒｉａｔｉｏｎ ｏｆ ｔｈｅ ｓｌｉｐ ｓｕｒｆａｃｅ ａｒｅ ｏｂｔａｉｎｅｄ������ Ｔｈｅ ｒｅｓｕｌｔｓ ｓｈｏｗ ｔｈａｔ ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｉｎｃｒｅａｓｅ ｏｆ ｒａｉｎｆａｌｌ ｄｕｒａｔｉｏｎ ｔｈｅ ｓｌｏｐｅ ｍｏｉｓｔｕｒｅ ｃｏｎｔｅｎｔ ｉｎｃｒｅａｓｅ ｇｒａｄｕａｌｌｙ ｔｈｅ ｒａｉｎｗａｔｅｒ ｃｏｎｔｉｎｕｅｓ ｔｏ ｉｎｆｉｌｔｒａｔｅ ｉｎｔｏ ｔｈｅ ｄｅｅｐｅｒ ｓｏｉｌ ｔｈｅ ｇｒｏｕｎｄｗａｔｅｒ ｌｅｖｅｌ ｒｉｓｅｓ ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓｌｙ ｔｈｅ ｍａｔｒｉｘ ｓｕｃｔｉｏｎ ｇｒａｄｕａｌｌｙ ｄｉｓｓｉｐａｔｅｓ ｔｈｅ ｓｕｒｆａｃｅ ｏｆ ｔｈｅ ｓｌｏｐ ｆｏｒｍｓ ａ ｔｒａｎｓｉｅｎｔ ｓａｔｕｒａｔｉｏｎ ｚｏｎｅ ａｎｄ ｔｈｅ ｓａｆｅｔｙ ｆａｃｔｏｒ ｄｅｃｒｅａｓｅｓ������ Ａｆｔｅｒ ｔｈｅ ｒａｉｎｆａｌｌ ｓｔｏｐｐｅｄ ｔｈｅ ｗａｔｅｒ ｇｒａｄｕａｌｌｙ ｆｌｏｗｅｄ ｏｕｔ ｏｆ ｔｈｅ ｓｌｏｐ ｔｈｅ ｗａｔｅｒ ｃｏｎｔｅｎｔ ｇｒａｄｕａｌｌｙ ｄｅｃｒｅａｓｅｄ ｔｈｅ ｕｎｄｅｒｇｒｏｕｎｄ ｗａｔｅｒ ｌｅｖｅｌ ｄｅｃｒｅａｓｅｄ ｇｒａｄｕａｌｌｙ ａｎｄ ｔｈｅ ｐｏｓｉｔｉｖｅ ｈｏｌｅ ｐｒｅｓｓｕｒｅ ｄｅｃｒｅａｓｅｄ ｔｈｅ ｍａｔｒｉｘ ｓｕｃｔｉｏｎ ｇｒａｄｕａｌｌｙ ｒｅｃｏｖｅｒｅｄ ａｎｄ ｔｈｅ ｓａｆｅｔｙ ｆａｃｔｏｒ ｉｎｃｒｅａｓｅｄ ｇｒａｄｕａｌｌｙ������ Ｒａｉｎｆａｌｌ ｉｎｆｉｌｔｒａｔｉｏｎ ｈａｓ ａ ｇｒｅａｔ ｉｎｆｌｕｅｎｃｅ ｏｎ ｔｈｅ ｓｈａｌｌｏｗ ｓｏｉｌ ｏｆ ｔｈｅ ｓｌｏｐｅ ｈａｓ ｌｉｔｔｌｅ ｅｆｆｅｃｔ ｏｎ ｔｈｅ ｄｅｅｐ ｓｏｉｌ ａｎｄ ｆｏｒｍｓ ｓｈａｌｌｏｗ ｄａｍａｇｅ ｇｅｎｅｒａｌｌｙ.
２������ Ｈｕｎａｎ Ｐｒｏｖｉｎｃｉａｌ Ｔｒａｆｆｉｃ Ｐｌａｎｎｉｎｇ Ｓｕｒｖｅｙ ＆ Ｄｅｓｉｇｎ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ Ｃｏ. Ｌｔｄ. Ｃｈａｎｇｓｈａ ４１０００８ Ｃｈｉｎａ ３������ Ｈｕｎａｎ Ｗａｔｅｒ Ｔｒａｎｓｐｏｒｔ Ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ Ｉｎｖｅｓｔｍｅｎｔ Ｇｒｏｕｐ Ｃｏ. Ｌｔｄ. Ｃｈａｎｇｓｈａ ４１００１１ Ｃｈｉｎａ
摘要: 以大源渡航电枢纽二线船闸基坑工程为例ꎬ 结合饱和－非饱和理论ꎬ 通过有限元软件 Ｇｅｏ￣Ｓｔｕｄｉｏ 中 ｓｅｅｐ∕ｗ 模块和
ｓｌｏｐｅ∕ｗ 模块建立二维数值模型ꎬ 对强降雨情况下边坡渗流状态进行分析ꎬ 得到边坡内部含水率和孔隙水压力变化规律以及
安全系数和滑裂面的变化情况ꎮ 结果表明: 随着降雨历时的增加ꎬ 坡面含水率逐渐增加ꎬ 雨水不断向更深层土体入渗ꎬ 地
Ｋｅｙｗｏｒｄｓ ｒａｉｎｆａｌｌ ｉｎｆｉｌｔｒａｔｉｏｎ ｐｏｒｅ ｗａｔｅｒ ｐｒｅｓｓｕｒｅ ｓｌｏｐ ｓｔａｂｉｌｉｔｙ ｆｉｎｉｔｅ ｅｌｅｍｅｎｔ ａｎａｌｙｓｉｓ
中图分类号: Ｕ ６４１
文献标志码: Ａ
文章编号: １００２￣ ４９７２(２０１９)０３￣ ００２４￣ ０５
Ｓｔａｂｉｌｉｔｙ ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｆ ｄｅｅｐ ｆｏｕｎｄａｔｉｏｎ ｐｉｔ ｓｌｏｐｅ ｃｏｎｓｉｄｅｒｉｎｇ ｒａｉｎｆａｌｌ ｉｍｐａｃｔ
ＹＡＮ Ｆａｎｇ￣ｆａｎｇ１ ＨＵＡＮＧ Ｌｕｎ￣ｃｈａｏ１ ＺＨＯＵ Ｑｉａｎ￣ｋａｉ２ ＤＥＮＧ Ｌｉｎｇ￣ｊｉｎ ３ １������ Ｓｃｈｏｏｌ ｏｆ Ｈｙｄｒａｕｌｉｃ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ Ｃｈａｎｇｓｈａ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ Ｓｃｉｅｎｃｅ ＆ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｃｈａｎｇｓｈａ ４１０１１４ Ｃｈｉｎａ
水运工程 Ｐｏｒｔ ＆ Ｗａｔｅｒｗａｙ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ
Ｍａｒ������ ２０１９ Ｎｏ������ ３ Ｓｅｒｉａｌ Ｎｏ������ ５５３
考虑降雨影响的深基坑边坡稳定性wenku.baidu.com析∗
颜方方１ꎬ 黄伦超１ꎬ 周千凯２ꎬ 邓凌谨３
(１������ 长沙理工大学 水利工程学院ꎬ 湖南 长沙 ４１０１１４ꎻ ２������ 湖南省交通规划勘察设计有限公司ꎬ 湖南 长沙 ４１０００８ꎻ ３������ 湖南省水运建设投资集团有限公司ꎬ 湖南 长沙 ４１００１１)
下水位线不断上升ꎬ 基质吸力逐渐消散ꎬ 坡体表面形成暂态饱和区ꎬ 安全系数随之减小ꎮ 降雨停止后ꎬ 水分逐渐流出坡体ꎬ
含水量逐渐减小ꎬ 地下水位随之逐渐下降ꎬ 正孔压减小ꎬ 基质吸力逐渐恢复ꎬ 安全系数逐渐增大ꎮ 降雨入渗对边坡浅层土
体影响较大ꎬ 对深层土体影响较小ꎬ 一般形成浅层破坏ꎮ
关键词: 降雨入渗ꎻ 孔隙水压力ꎻ 边坡稳定ꎻ 有限元分析
Ａｂｓｔｒａｃｔ Ｔａｋｉｎｇ ｔｈｅ ｄｅｅｐ ｆｏｕｎｄａｔｉｏｎ ｐｉｔ ｓｌｏｐｅ ｏｆ ｓｅｃｏｎｄ￣ｌｉｎｅ ｓｈｉｐ ｌｏｃｋ ｆｏｒ Ｄａｙｕａｎｄｕ ｎａｖｉｇａｔｉｏｎ￣ｐｏｗｅｒ
ｊｕｎｃｔｉｏｎ ａｓ ａｎ ｅｘａｍｐｌｅ ｃｏｍｂｉｎｅｄ ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｓａｔｕｒａｔｅｄ￣ｕｎｓａｔｕｒａｔｅｄ ｔｈｅｏｒｙ ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ ｅｓｔａｂｌｉｓｈｅｓ ａ ｔｗｏ￣ｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌ ｎｕｍｅｒｉｃａｌ ｍｏｄｅｌ ｂｙ ｓｅｅｐ∕ｗ ｍｏｄｕｌｅ ａｎｄ ｓｌｏｐｅ∕ｗ ｍｏｄｕｌｅ ｉｎ ｔｈｅ ｆｉｎｉｔｅ ｅｌｅｍｅｎｔ ｓｏｆｔｗａｒｅ Ｇｅｏ￣Ｓｔｕｄｉｏ ｔｏ ａｎａｌｙｚｅ ｔｈｅ ｓｅｅｐａｇｅ ｓｔａｔｅ ｏｆ ｔｈｅ ｓｌｏｐｅ ｕｎｄｅｒ ｈｅａｖｙ ｒａｉｎｆａｌｌ ｔｈｒｏｕｇｈ ｗｈｉｃｈ ｔｈｅ ｃｈａｎｇｅ ｏｆ ｖａｒｉａｔｉｏｎ ｏｆ ｗａｔｅｒ ｃｏｎｔｅｎｔ ａｎｄ ｐｏｒｅ ｗａｔｅｒ ｐｒｅｓｓｕｒｅ ｉｎｓｉｄｅ ｔｈｅ ｓｌｏｐ ｔｈｅ ｓａｆｅｔｙ ｆａｃｔｏｒ ａｎｄ ｔｈｅ ｖａｒｉａｔｉｏｎ ｏｆ ｔｈｅ ｓｌｉｐ ｓｕｒｆａｃｅ ａｒｅ ｏｂｔａｉｎｅｄ������ Ｔｈｅ ｒｅｓｕｌｔｓ ｓｈｏｗ ｔｈａｔ ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｉｎｃｒｅａｓｅ ｏｆ ｒａｉｎｆａｌｌ ｄｕｒａｔｉｏｎ ｔｈｅ ｓｌｏｐｅ ｍｏｉｓｔｕｒｅ ｃｏｎｔｅｎｔ ｉｎｃｒｅａｓｅ ｇｒａｄｕａｌｌｙ ｔｈｅ ｒａｉｎｗａｔｅｒ ｃｏｎｔｉｎｕｅｓ ｔｏ ｉｎｆｉｌｔｒａｔｅ ｉｎｔｏ ｔｈｅ ｄｅｅｐｅｒ ｓｏｉｌ ｔｈｅ ｇｒｏｕｎｄｗａｔｅｒ ｌｅｖｅｌ ｒｉｓｅｓ ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓｌｙ ｔｈｅ ｍａｔｒｉｘ ｓｕｃｔｉｏｎ ｇｒａｄｕａｌｌｙ ｄｉｓｓｉｐａｔｅｓ ｔｈｅ ｓｕｒｆａｃｅ ｏｆ ｔｈｅ ｓｌｏｐ ｆｏｒｍｓ ａ ｔｒａｎｓｉｅｎｔ ｓａｔｕｒａｔｉｏｎ ｚｏｎｅ ａｎｄ ｔｈｅ ｓａｆｅｔｙ ｆａｃｔｏｒ ｄｅｃｒｅａｓｅｓ������ Ａｆｔｅｒ ｔｈｅ ｒａｉｎｆａｌｌ ｓｔｏｐｐｅｄ ｔｈｅ ｗａｔｅｒ ｇｒａｄｕａｌｌｙ ｆｌｏｗｅｄ ｏｕｔ ｏｆ ｔｈｅ ｓｌｏｐ ｔｈｅ ｗａｔｅｒ ｃｏｎｔｅｎｔ ｇｒａｄｕａｌｌｙ ｄｅｃｒｅａｓｅｄ ｔｈｅ ｕｎｄｅｒｇｒｏｕｎｄ ｗａｔｅｒ ｌｅｖｅｌ ｄｅｃｒｅａｓｅｄ ｇｒａｄｕａｌｌｙ ａｎｄ ｔｈｅ ｐｏｓｉｔｉｖｅ ｈｏｌｅ ｐｒｅｓｓｕｒｅ ｄｅｃｒｅａｓｅｄ ｔｈｅ ｍａｔｒｉｘ ｓｕｃｔｉｏｎ ｇｒａｄｕａｌｌｙ ｒｅｃｏｖｅｒｅｄ ａｎｄ ｔｈｅ ｓａｆｅｔｙ ｆａｃｔｏｒ ｉｎｃｒｅａｓｅｄ ｇｒａｄｕａｌｌｙ������ Ｒａｉｎｆａｌｌ ｉｎｆｉｌｔｒａｔｉｏｎ ｈａｓ ａ ｇｒｅａｔ ｉｎｆｌｕｅｎｃｅ ｏｎ ｔｈｅ ｓｈａｌｌｏｗ ｓｏｉｌ ｏｆ ｔｈｅ ｓｌｏｐｅ ｈａｓ ｌｉｔｔｌｅ ｅｆｆｅｃｔ ｏｎ ｔｈｅ ｄｅｅｐ ｓｏｉｌ ａｎｄ ｆｏｒｍｓ ｓｈａｌｌｏｗ ｄａｍａｇｅ ｇｅｎｅｒａｌｌｙ.
２������ Ｈｕｎａｎ Ｐｒｏｖｉｎｃｉａｌ Ｔｒａｆｆｉｃ Ｐｌａｎｎｉｎｇ Ｓｕｒｖｅｙ ＆ Ｄｅｓｉｇｎ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ Ｃｏ. Ｌｔｄ. Ｃｈａｎｇｓｈａ ４１０００８ Ｃｈｉｎａ ３������ Ｈｕｎａｎ Ｗａｔｅｒ Ｔｒａｎｓｐｏｒｔ Ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ Ｉｎｖｅｓｔｍｅｎｔ Ｇｒｏｕｐ Ｃｏ. Ｌｔｄ. Ｃｈａｎｇｓｈａ ４１００１１ Ｃｈｉｎａ
摘要: 以大源渡航电枢纽二线船闸基坑工程为例ꎬ 结合饱和－非饱和理论ꎬ 通过有限元软件 Ｇｅｏ￣Ｓｔｕｄｉｏ 中 ｓｅｅｐ∕ｗ 模块和
ｓｌｏｐｅ∕ｗ 模块建立二维数值模型ꎬ 对强降雨情况下边坡渗流状态进行分析ꎬ 得到边坡内部含水率和孔隙水压力变化规律以及
安全系数和滑裂面的变化情况ꎮ 结果表明: 随着降雨历时的增加ꎬ 坡面含水率逐渐增加ꎬ 雨水不断向更深层土体入渗ꎬ 地
Ｋｅｙｗｏｒｄｓ ｒａｉｎｆａｌｌ ｉｎｆｉｌｔｒａｔｉｏｎ ｐｏｒｅ ｗａｔｅｒ ｐｒｅｓｓｕｒｅ ｓｌｏｐ ｓｔａｂｉｌｉｔｙ ｆｉｎｉｔｅ ｅｌｅｍｅｎｔ ａｎａｌｙｓｉｓ
中图分类号: Ｕ ６４１
文献标志码: Ａ
文章编号: １００２￣ ４９７２(２０１９)０３￣ ００２４￣ ０５
Ｓｔａｂｉｌｉｔｙ ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｆ ｄｅｅｐ ｆｏｕｎｄａｔｉｏｎ ｐｉｔ ｓｌｏｐｅ ｃｏｎｓｉｄｅｒｉｎｇ ｒａｉｎｆａｌｌ ｉｍｐａｃｔ
ＹＡＮ Ｆａｎｇ￣ｆａｎｇ１ ＨＵＡＮＧ Ｌｕｎ￣ｃｈａｏ１ ＺＨＯＵ Ｑｉａｎ￣ｋａｉ２ ＤＥＮＧ Ｌｉｎｇ￣ｊｉｎ ３ １������ Ｓｃｈｏｏｌ ｏｆ Ｈｙｄｒａｕｌｉｃ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ Ｃｈａｎｇｓｈａ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ Ｓｃｉｅｎｃｅ ＆ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｃｈａｎｇｓｈａ ４１０１１４ Ｃｈｉｎａ