考慮降雨入滲影響的公路邊坡穩(wěn)定性數(shù)值試驗(yàn)研究.pdf

1、隨著國民經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，公路等級(jí)越來越高，高挖深填已不可避免，雨水非飽和滲透是一種非飽和暫態(tài)流，一定強(qiáng)度和持時(shí)下的降雨將會(huì)引起公路邊坡孔隙水壓力場的變化，使得邊坡穩(wěn)定性降低。高邊坡經(jīng)常發(fā)生在暴雨后跨塌的事故，造成經(jīng)濟(jì)損失和人員傷亡。因而，邊坡非飽和滲流的應(yīng)用研究對(duì)于掌握邊坡在降雨作用下的應(yīng)力應(yīng)變狀態(tài)，正確評(píng)價(jià)其穩(wěn)定性具有重要意義。 本文簡要介紹了多孔介質(zhì)滲流理論的基本原理和方程，土—水特征曲線和滲透性函數(shù)的數(shù)學(xué)表達(dá)及其簡化形式，

2、以及水相非飽和滲流的控制方程。介紹了FLAC2D中水氣兩相流(Two-phaseflow)的基本控制方程和數(shù)值計(jì)算公式，以及與應(yīng)力耦合的計(jì)算公式。 針對(duì)目前對(duì)于邊坡降雨非飽和滲流計(jì)算一般采用不考慮氣相流動(dòng)以及滲流與應(yīng)力耦合的簡化計(jì)算方法，將兩相流—應(yīng)力耦合計(jì)算方法引入云南祥臨公路邊坡的降雨分析中。根據(jù)該地區(qū)工程地質(zhì)特點(diǎn)采用FLAC2D建立了二維模型，進(jìn)行了水氣兩相流—應(yīng)力的耦合計(jì)算，并采用強(qiáng)度折減法計(jì)算滑面和安全系數(shù)，對(duì)降雨強(qiáng)度

3、、降雨持時(shí)、邊坡坡度等重要參數(shù)進(jìn)行了試驗(yàn)。獲得主要成果如下： (1)降雨初期，土體的水相滲透性較差，飽和度上升較慢，當(dāng)降雨強(qiáng)度較大時(shí)，雨水并不能完全深入坡體，隨著降雨持時(shí)的增加，飽和度慢慢上升，降雨入滲量才逐漸增大；降雨初期，空氣隨降雨入滲向坡面外流出，而隨著表層土體的飽和度增加，空氣一部分流出坡面以外，一部分則壓入邊坡以內(nèi)。 (2)降雨導(dǎo)致表層土體負(fù)孔隙水壓力逐漸上升為0，飽和度也逐漸上升為1，當(dāng)出現(xiàn)浸潤作用時(shí)，孔隙水

4、壓力在數(shù)值上變化較快，而在浸潤峰到達(dá)時(shí)，含水量前期的提高程度并不大；邊坡中存在一個(gè)非飽和區(qū)域，在降雨持續(xù)過程中該區(qū)域不斷縮小。 (3)降雨一部分被表層的非飽和土體吸收，增加了含水量，提高了飽和度，另一部分則流向坡腳，使得坡腳水位迅速抬高，極易引起坡腳發(fā)生破壞。 (4)隨著降雨強(qiáng)度和持時(shí)的提高，降雨入滲深度越深，土體的含水量提高，基質(zhì)吸力減小，邊坡安全系數(shù)越小。當(dāng)降雨持時(shí)增加時(shí)，邊坡的滑動(dòng)破壞面有向淺層移動(dòng)的趨勢。降雨對(duì)坡