滲流對(duì)邊坡穩(wěn)定性的影響評(píng)述

1、滲流對(duì)邊坡穩(wěn)定性的影響評(píng)述摘要：滲流對(duì)邊坡穩(wěn)定性影響重大，本文對(duì)在滲流作用下邊坡穩(wěn)定性影響及邊坡穩(wěn)定性中考慮滲流的方法作簡(jiǎn)要介紹。關(guān)鍵詞：邊坡穩(wěn)定性分析、流固耦合、滲流場(chǎng)1前言邊坡是人類生產(chǎn)生活的最普遍也是重要的地理環(huán)境與人們的各種活動(dòng)密切相關(guān)。在人類發(fā)展過程中無時(shí)不與它相互沖突、相互協(xié)調(diào)進(jìn)而達(dá)到相互依存。特別是近幾十年來隨著工程活動(dòng)規(guī)模的擴(kuò)大及經(jīng)濟(jì)建設(shè)的急劇發(fā)展邊坡工程中高陡邊坡穩(wěn)定性及大型災(zāi)害性滑坡預(yù)測(cè)問題得到越來越多的重視。土質(zhì)邊

2、坡穩(wěn)定向題一直是巖土工程領(lǐng)域中一項(xiàng)最基本而又十分主要的研究課題，科學(xué)合理地評(píng)價(jià)土坡穩(wěn)定性對(duì)于確保人民生命財(cái)產(chǎn)和保證工程正常運(yùn)行有非常重要意義。在影響土坡穩(wěn)定性的諸多因素中，水的作用是一個(gè)至關(guān)重要的外在因素。大量事實(shí)表明：90%以上的土質(zhì)邊坡失穩(wěn)與水有著息息相關(guān)的聯(lián)系，尤其是在各種危險(xiǎn)水力條件下由于滲流作用量易引發(fā)滑坡發(fā)生。2滲流的影響及危害堤防、江河水庫岸坡和土石壩的滲流穩(wěn)定主要是滲透破壞問題。滲流破壞可區(qū)分為整體破壞和局部破壞。整體破

3、壞即在滲流作用下的岸坡滑坡穩(wěn)定性問題，整體穩(wěn)定性分析，正確考慮作用在土體上的滲流作用是關(guān)鍵。滲流的局部破壞主要發(fā)生在地下水滲流的集中滲出點(diǎn)(滲流方向?yàn)樽韵露匣蚺c壩坡相切)、邊坡下游坡和基礎(chǔ)薄弱部位。對(duì)滲流作用的破壞研究重點(diǎn)是危險(xiǎn)水力條件及不同滲流方向時(shí)允許滲透坡降(與局部穩(wěn)定相關(guān))等，采取措施改變地下水滲流的方向、高度、滲出點(diǎn)坡降等，防止產(chǎn)生滲漏、管涌、流土和接觸沖刷等滲透變形。據(jù)資料統(tǒng)計(jì)表明我國有新老滑坡約30萬處其中災(zāi)害性的約1.

4、5萬處每年損失高達(dá)100億元以上。特別是在2008年5月12日汶川大地震中由于邊坡滑坡造成的經(jīng)濟(jì)損失巨大。大量的工程資料和實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)表明：大壩在汛期發(fā)生的各種險(xiǎn)情中，大部分是由于滲透破壞造成的。滲流造成管涌險(xiǎn)情等局部穩(wěn)定隱患和滑坡等整體穩(wěn)定隱患。因此，須對(duì)大壩的滲流狀況進(jìn)行監(jiān)控與分析，介質(zhì)三場(chǎng)耦合數(shù)學(xué)模型微分控制方程的基礎(chǔ)上，系統(tǒng)地推導(dǎo)了6結(jié)點(diǎn)三角形單元的流固兩相介質(zhì)的溫度場(chǎng)一變形場(chǎng)一滲流場(chǎng)三場(chǎng)耦合問題的有限元格式。考慮到巖土體的不均質(zhì)性

5、以及土體的地質(zhì)沉積作用，楊林德、楊志錫等將飽和土體視為均質(zhì)、連續(xù)的各向異性彈塑性多孔介質(zhì)，根據(jù)虛位移原理推導(dǎo)出飽和土體內(nèi)各向異性滲流直接耦合的有限元法計(jì)算公式，并針對(duì)直接耦合法所生成的病態(tài)方程采用MATLAB語言編寫出平面條件下的計(jì)算程序，對(duì)各向異性彈性多孔介質(zhì)中Mel效應(yīng)進(jìn)行了數(shù)值模擬分析。李培超、孔祥言等認(rèn)識(shí)到Terzaghi有效應(yīng)力原理的不足之處，便從滲流力學(xué)的觀點(diǎn)出發(fā)，以前人的研究成果為基礎(chǔ)，推導(dǎo)出基于多孔介質(zhì)的有效應(yīng)力原理。楊

6、明舉通過對(duì)地下水封裸洞儲(chǔ)氣工程應(yīng)力場(chǎng)、滲流場(chǎng)以及儲(chǔ)氣場(chǎng)各自的特性及其相互作用的研究，從計(jì)算簡(jiǎn)化的角度出發(fā)，建立了地下水封儲(chǔ)氣耦合問題的數(shù)學(xué)模型。4滲流計(jì)算原理對(duì)均質(zhì)各向同性土穩(wěn)定滲流水頭函數(shù)為:（1）φ=γ式中：y為自基準(zhǔn)面算起某點(diǎn)的高度為水的重度P為靜水壓力。二維穩(wěn)定滲流γ拉普拉斯方程為:（2）?2φ?2?2φ?2=0式中:kx、ky分別為x、y向滲透系數(shù)。在土壩上游面為常數(shù)在土壩下游面靜水壓力為0根據(jù)式(1)可得φ=φ=在不透水基礎(chǔ)

7、表面在浸潤(rùn)面上靜水壓力P=0而且無滲流通過浸潤(rùn)面因?φ?=0此同時(shí)滿足和式(2)。φ=5邊坡穩(wěn)定中考慮滲流的方法目前在考慮滲流作用時(shí)的邊坡穩(wěn)定性的研究中，主要有兩類方法：第一種方法是首先確定邊坡內(nèi)部滲流(自由面)的位置，非穩(wěn)定滲流時(shí)，去確定各時(shí)刻滲流場(chǎng)，然后利用滲透力的方法再進(jìn)行邊坡穩(wěn)定性分析。這種方法的優(yōu)點(diǎn)是在已知滲流場(chǎng)，特別是在有現(xiàn)場(chǎng)地下水實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)資料時(shí)可以直接精確計(jì)算滲流力，合理考慮滲流作用。對(duì)于這種方法而言，關(guān)鍵在于確定非穩(wěn)定滲