考虑降雨入渗影响的饱和—非饱和土坡的稳定分析

论文摘要

降雨入渗是非饱和土边坡失稳的主要诱发因素。本文针对降雨条件的土坡稳定问题,运用降雨入渗理论、饱和-非饱和渗流理论、非饱和土抗剪强度理论、土坡稳定分析方法等多种手段,系统的分析了降雨入渗情况下降雨强度、降雨持时、土壤饱和渗透系数等参数对饱和-非饱和渗流场和土坡稳定的影响,得出了一些有益的结论。文中以总水头为基本未知量推导了饱和-非饱和渗流的控制方程。介绍了基于Galerkin有限元法推导的饱和-非饱和渗流计算有限元列式。运用有限元程序计算给定降雨条件下的土坡孔隙水压力分布,探求了降雨强度、降雨持时、土壤饱和渗透系数等参数的变化对渗流场的影响。文中将渗流场的孔隙水压力引入非饱和土抗剪强度理论中,并将其作为土坡稳定分析的重要因素。运用土坡稳定分析程序计算得出了相应情况下的土坡稳定安全系数的变化规律,探讨了各参数变化对边坡稳定性安全系数的影响。可为非饱和土土坡稳定分析、滑坡灾害预报和土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。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 研究背景与意义
• 1.2 国内外研究现状
• 1.2.1 饱和—非饱和渗流的研究现状
• 1.2.2 降雨条件下土坡稳定分析的研究现状
• 1.3 本文的研究目标和内容
• 1.3.1 研究目标
• 1.3.2 本文主要研究内容及研究方法
• 第2章 饱和-非饱和渗流规律及其控制方程
• 2.1 概述
• 2.2 非饱和土的流动定律
• 2.2.1 非饱和土壤水流动的Darcy定律
• 2.2.2 非饱和土壤渗透系数的空间变化
• 2.3 非饱和土壤水分运动基本方程
• 2.4 饱和-非饱和渗流控制方程
• 第3章 饱和-非饱和渗流控制方程的有限元解法
• 3.1 降雨条件下饱和-非饱和渗流控制方程的有限元解法
• 3.1.1 有限单元法的基本原理
• 3.1.2 饱和-非饱和渗流问题的数学描述及边界条件
• 3.1.3 有限单元网格伽辽金法
• 3.1.4 有限元计算中的几个问题
• 3.2 算例分析
• 3.3 本章小结
• 第4章 降雨条件下土坡饱和非饱和渗流及稳定分析
• 4.1 考虑降雨入渗的土坡稳定性分析方法
• 4.1.1 降雨入渗影响土坡稳定的机理
• 4.1.2 降雨条件下的边坡稳定分析
• 4.1.3 临界滑动面的搜索
• 4.2 考虑不同降雨条件对土坡渗流及稳定影响的算例分析
• 4.2.1 降雨条件及计算方案选取
• 4.2.2 不同降雨强度对土坡渗流及其稳定影响的分析
• 4.2.3 降雨历时对土坡渗流及其稳定影响的分析
• 4.2.4 小结
• 第5章 结论与展望
• 5.1 全文总结
• 5.2 展望
• 参考文献
• 致谢