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高等土力学课程论文-降雨入渗过程中的土质边坡稳定分析.doc10页
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昆明理工大学
降雨入渗过程中的土质边坡稳定分析
姓名：：：专业：工程
边坡的稳定性由内在因素和外在因素共同决定。内在因素是边坡本身所固有的，外
界因素主要包括降雨、地震、开挖等。近年来，降雨导致边坡失稳的情况越来越多。因
此，研究分析降雨对边坡稳定性的影响以及准确预报事故发生的可能性，是当前亟待解
决的一个复杂的工程问题。常规的边坡稳定性分析方法主要基于饱和土理论和稳定渗流
场情况，难以反映降雨作用对边坡稳定的影响。
本文针对受降雨影响的边坡，运用饱和一非饱和土壤水分运动的理论和二维非稳态
渗流有限元模型，模拟雨水入渗引起的暂态渗流场，将计算所得到的暂态孔隙水压力和
渗流力分布用于考虑基质吸力影响的边坡稳定安全系数的计算中，建立了考虑非饱和土
边坡从雨水入渗到出现滑坡危险全过程的计算模型；通过实例分析，研究了降雨对非饱
和边坡渗流场分布、发展和对边坡稳定性的影响、状态预测等进行了较为深入的研究，
得出了一些有意义的结论。
结合不同的降雨条件，计算不同降雨持时情况对土质边坡稳定的影响，得出随着降
雨持时的增加，边坡稳定性逐渐降低，降低幅度随降雨持时增加而增加的结论。
本文的研究工作在改进和完善边坡稳定性数值分析方法方面进行了有益尝试。通过
对数值算例较为深入细致的分析，对降雨引发非饱和土边坡失稳的机理和规律有了进一
步的认识，可为非饱和土边坡稳定分析、滑坡灾害预报和边坡治理等方面提供有用的参
考数据，具有一定的理论意义和实用价值。
关键词：降雨入渗；边坡稳定；非饱和土；饱和一非饱和渗流；有限元分析
论文研究背景
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3_土质边坡稳定分析原理方法
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随机波作用下土质边坡动态稳定分析
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第2章边坡稳定分析的通用条分法.pdf45页
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第2章边坡稳定分析的通用条分法
2. 1边坡稳定分析极限平衡法的基本原理
2. 1. 1基本原则
建立在极限平衡原理基础上的边坡稳定分析方法包含有以下几条基本原则
1 关于安全系数的定义
土坡沿着某一滑裂面滑动的安全系数 F是这样定义的 将土的抗剪强度指标降低为 c'/F
和 tanφ'/F 则土体沿着此滑裂面处处达到极限平衡 即τ
c′ + σ ′tanφ′ 2.1
上述将强度指标的储备作为安全系数定义的方法是经过多年的实践被工程界广泛承认
的一种作法 采用这一定义 在数值计算方面 会增加一些迭代 收敛方面的问题
2 摩尔?库仑强度准则
设想土体的一部分沿着某一滑裂面滑动 在这个滑裂面上 土体处处达到极限平衡 即
正应力σn' 和剪应力 τ 满足摩尔?库伦强度准则 设土条底的法向力和切向力分别为 N和 T
cx secα + Nux secα tanφ 2.4
式中 α为土条底倾角 tanαdy/dx u为孔隙水压力 通常定义孔隙水压力系数
3 静力平衡条件
将滑动土体分成若干土条 图 2.1 每个土条和整个滑动土体都要满足力和力矩平衡条
件 在静力平衡方程组中 未知数的数目超过了方程式的数目 解决这一静不定问题的办法
是对多余未知数作假定 使剩下的未知数和方程数目相等 从而解出安全系数的值
2. 1. 2合理性要求
上述对多余未知数进行假定的具体方案可以是多种多样的 但是 也并不是完全任意的
它必须使获得的解符合土和岩石的力学特性目前 被普遍接受的合理性条件是 Morgenstern
& Price, 1967年 Janbu, 1973年24
土质边坡稳定分析?原理 ?方法 ?程序
图 2. 1边坡稳定的条分法
a 滑坡体 b 侧向力假定 1 c 侧向力假定 2
沿着划分的土条两侧垂直面上的剪应力不能超过在这个面上
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