第29卷第11期2023年11月水利科技与经济WaterConservancyScienceandTechnologyandEconomyVol.29No.11November,2023[收稿日期]2023-05-06[作者简介]袁文辉(1968-),男,江西南昌人,工程师,研究方向为堤防、水闸管理.doi:10.3969/j.issn.1006-7175.2023.11.003降雨诱发边坡破坏的数值模拟袁文辉(南昌市城市防洪事务中心,南昌330006)[摘要]土壤水分特征、强度和应力应变特性等岩土工程性质以及气候条件,已成为边坡稳定性数值模拟的重要参数。为了探究降雨强度和降雨时间对边坡稳定性影响,通过考虑水力和强度参数进行数值模拟,采用有限差分法,评估降雨期间非饱和边坡的稳定性,并通过参数研究,分析土壤渗透性、SWCC和黏聚力对边坡稳定性的影响。结果表明,不同的降雨强度会产生不同的边坡破坏模式;渗透性和SWCC特性在非饱和土壤的渗透过程中产生超孔隙水压力;黏聚力对非饱和边坡的安全系数有显著影响。[关键词]边坡稳定性;降雨强度;数值模拟[中图分类号]TU432[文献标识码]A[文章编号]1006-7175(2023)11-0011-041概述暴雨引起的边坡破坏是重要的岩土工程问题,负孔隙水压力(基质吸力)在暴雨诱发的边坡失稳中起着重要作用。其中,导致边坡破坏的机制是雨水开始渗入非饱和土壤时,引起负孔隙水压力的损失。为此,可以采取非饱和土壤的边坡稳定性分析。同时,为了更好地理解土壤中水的密度与水相能量状态之间的关系,还需要绘制土壤-水特征曲线(SWCC)。模拟非饱和土壤中的水分入渗,除了SWCC参数外,降雨情景(即降雨强度和持续时间)、土壤渗透性和土壤中的初始条件也是非饱和边坡中降雨入渗数值模拟所需的参数。目前,许多学者针对这些参数的影响进行了相关研究。王花蕊[1]利用灰色系统理论,探究了降雨强度、内摩擦角、内聚力对边坡稳定性的影响。陈乔等[2]利用降雨型滑坡监测模型,对降雨强度、孔隙水压力、含水率对边坡坡失稳破坏成因进行了分析。刘平军[3]分析了边坡稳定性系数与降雨强度的关系,并推导了边坡稳定性公式。刘亚龙[4]通过研究发现,浅层边坡滑动主要出现在强降雨和暴雨中后期,且边坡稳定性与降雨方式、强度、土体入渗能力有关。本文利用模型的几何、水力和岩土性质作为数值模拟的输入参数,通过参数研究土壤渗透性、SWCC和黏聚力对边坡稳定性的影响。结果表明,不同的降雨强度会产生不同的边坡破坏模式,渗透性和SWCC在非饱和土壤的地面入渗行为中起着重要作用,土壤黏聚力也是非饱和边坡安全的一个重要控制因素。2数值模拟分析2.1构建模型选取水库上游典型边坡...
