非飽和土坡穩(wěn)定性有限元分析與計算.pdf

1、邊坡失穩(wěn)破壞是一種常見的巖土工程災(zāi)害。在邊坡失穩(wěn)事故中，相當(dāng)一部分是因?yàn)槎虝r間內(nèi)在非飽和狀態(tài)與飽和狀態(tài)之問過渡誘發(fā)引起，如強(qiáng)降雨或水位驟降。對于短時間內(nèi)在非飽和狀態(tài)與飽和狀態(tài)之間過渡而誘發(fā)邊坡失穩(wěn)可以采用非飽和土強(qiáng)度理論加以解釋。非飽和土坡中土體含水量增加，容重增大而基質(zhì)吸力減小使得土體的抗剪強(qiáng)度降低，從而土坡安全系數(shù)減小，有可能發(fā)生滑坡破壞，這是我們共識的非飽和土坡破壞機(jī)理。對于實(shí)際工程而言，我們需要更合理的方法分析非飽和土坡在各種復(fù)

2、雜條件下的穩(wěn)定性。
　　 本文系統(tǒng)地闡述了非飽和土邊坡穩(wěn)定性有限元分析方法的三個主要發(fā)展階段，即時間無關(guān)的定性分析方法、時間相關(guān)的滲流和變形的非耦合分析方法和時間相關(guān)的非飽和土耦合固結(jié)分析方法。通過三個階段較清晰地呈現(xiàn)非飽和土邊坡穩(wěn)定性有限元分析方法逐步完善的過程。
　　 定性分析方法采用簡化方法分析降雨條件下非飽和土坡穩(wěn)定和變形，不考慮降雨強(qiáng)度和降雨持時。雨水在非飽和土坡內(nèi)的滲流有兩種滲流模型，即強(qiáng)降雨條件下的積水入滲

3、模型和降雨強(qiáng)度不大時的自由入滲模型。采用同一算例對兩種模型進(jìn)行模擬，得到非飽和土坡安全系數(shù)和變形的發(fā)展?fàn)顩r，強(qiáng)降雨條件下采用積水入滲模型時，非飽和土坡早期極易發(fā)生淺層滑坡破壞。
　　 非耦合分析方法是目前進(jìn)行非飽和土坡穩(wěn)定性分析的主流方法，它首先通過滲流分析得到土坡內(nèi)的瞬態(tài)滲流場，將瞬態(tài)滲流場的孔隙水壓力或基質(zhì)吸力作為初始條件進(jìn)行非飽和土坡穩(wěn)定分析?；陲柡?非飽和滲流基本微分方程，確定非飽和滲流參數(shù)和定解條件，把微分方程改寫成

4、有限元格式，結(jié)合有限元強(qiáng)度折減法編制FORTRAN程序，并嘗試對非線性迭代方法進(jìn)行改進(jìn)，應(yīng)用了較新的α搜索算法，提高了計算效率。最后利用此FORTRAN程序分析土堤穩(wěn)定滲流和非穩(wěn)定滲流條件下的穩(wěn)定和變形。
　　 耦合分析方法基于非飽和土流固耦合理論，同時考慮非飽和土滲流與坡體骨架變形，所以，可以更加合理的分析非飽和土坡穩(wěn)定性。盡管非飽和土流固耦合理論在邊坡穩(wěn)定分析中的應(yīng)用有限，但具有較廣闊的應(yīng)用前景，有待進(jìn)一步的研究。