柴学锐，孙冬梅，S. Semprich

(1.天津大学 水利工程仿真与安全国家重点实验室，天津 300072；2.格拉茨技术大学 土力学及基础工程研究所，奥地利 格拉茨 A-8010)

坡外部水位升高，岸坡土体内的地下水位也随之发生改变，原来被气占据的孔隙空间逐渐被水所补充，在这种“水驱替气”的过程中，孔隙压力的变化将影响岸坡的稳定性。因此，研究水位上升作用下岸坡的渗流场变化情况对进一步研究岸坡稳定性变化规律至关重要[1-2]。

水位上升作用下的岸坡是一种常见的饱和-非饱和土坡。在以往的饱和-非饱和渗流问题中，一般仅研究水相而忽略气相流动，尽管这种仅考虑水相的方法简单易行并且已经积累了一定经验，但得出的结论与实际工况相比有很大出入。因此，为了更好地模拟非饱和区流体的运移规律，国内外有学者认为采用水-气二相流模型分析饱和-非饱和渗流问题更符合实际[3-7]。

基于水-气二相流模型，分析了水位上升过程中，饱和-非饱和土坡内渗流场的变化规律；采用Bishop简化法[8]推导出同时考虑孔隙气压力、毛细压力和坡外水压力等贡献的土坡安全系数计算公式，并计算了不同时刻边坡的安全系数；分析安全系数的变化规律及各个力对安全系数的贡献，为进一步研究水位上升作用下土坡的失稳机理提供理论依据。

1 水-气二相流模型

近年来，多孔介质的多相流理论研究和应用越来越受到学者重视[9]。对于岩土工程渗流问题而言，通常认为渗流系统绝对恒温，土体骨架不变形，处于平衡状态的水相(l)和气相(g)在多孔介质中流动，且满足Darcy定律。……