考虑土体非饱和特性的斜坡降雨入渗模型及边坡稳定性分析
2021-04-19刘卫涛曹文贵张运强
长江科学院院报 2021年4期
刘卫涛,曹文贵,张运强
(湖南大学 土木工程学院,长沙 410082)
1 研究背景
滑坡灾害作为世界范围内分布最广泛、影响最严重的地质灾害之一[1-3],严重威胁着人类的生命及财产安全并对自然环境具有极大的破坏力。降雨入渗是诱发滑坡的主要因素,调查结果表明,90%以上的山体滑坡与降雨有关[4]。降雨入渗过程中土体含水量逐渐增加,土体重度增大,基质吸力减小,从而导致土体的抗剪强度降低。此外,降雨入渗是一个持续的动态过程,边坡失稳通常发生在持续降雨期间或降雨停止后的某个时间[5]。因此,有必要对降雨入渗条件下边坡的时变稳定性进行分析与研究。
降雨入渗模型结合边坡稳定性分析方法是研究降雨诱发滑坡机理的有效方法。Green-Ampt(GA)模型[6]因其具有物理意义明确、形式简单和模型参数少等优点而被多数学者广泛应用;Mein等[7]和 Chu等[8]分别以GA模型为基础将其推广应用至稳定、非稳定降雨入渗的分析当中;Chen等[9]在此基础上扩展了GA模型,并将其成功地应用到斜坡降雨入渗分析中;覃小华等[10]、汪丁建等[11]通过考虑边坡的底部边界及饱和层渗流作用,建立了考虑基岩边界的降雨入渗计算模型。然而,上述模型均假设湿润锋至入渗面间的土体为饱和状态,忽略了入渗过程中非饱和区的存在。针对这一问题,王文焰等[12]、彭振阳等[13]根据黄土和砂土入渗试验,得到了土壤含水量剖面的变化特征,据此将湿润区划分为饱和区和非饱和区,并假定非饱和区的土壤含水量剖面分布为椭圆曲线,改进了GA模型;……
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