[发明专利]一种考虑降雨入渗影响的土质边坡稳定简化分析方法

说明书

本发明公开了一种考虑降雨入渗影响的土质边坡稳定简化分析方法。提出了在土质边坡稳定分析中，模拟降雨入渗影响的三种计算方法，即孔压系数γ_u法，内插孔压法与单元形函数插值法，用于确定底滑面各条块的孔隙水压力。一旦滑面各条块的孔隙水压力已知，即可采用常规的边坡稳定分析方法进行分析计算。本发明的优点是：计算方法相对较为简单，弥补了目前考虑降雨入渗时考虑基质吸力影响时可能过高估计边坡的安全系数的缺陷，同时可以考虑边坡中存在多个饱和区的影响，是对现有稳定分析方法的一个有益的补充，具有一定的技术创新意义与工程实际价值。

技术领域

本发明涉及边坡稳定分析技术领域，特别涉及一种考虑降雨入渗影响的土质边坡稳定简化分析方法。

背景技术

降雨是导致边坡变形与失稳发生滑坡的主要因素。降雨入渗对边坡稳定性的影响主要表现为以下3个方面：(1)岩土体遇水软化导致抗剪强度降低；(2)地下水位上升或在坡体内部形成暂态饱和区，导致滑面水压力增加，有效应力减少，从而降低了滑坡体的抗滑力；(3)岩土体的饱和度增加导致基质吸力减少。目前的研究成果多考虑了基质吸力对边坡稳定性的影响。

目前在边坡稳定分析中，考虑降雨入渗影响的稳定分析的一般做法为，基于非饱和土的强度理论，根据质吸力与土的饱和度之间的关系，通过修正Mohr-Coulomb强度准则进行稳定分析。由于非饱和土的基质吸力一般难以通过常规的现场试验与分析计算难以准确地确定，且在土体达到饱和时完全消散，在稳定分析中考虑基质吸力的影响对工程安全是不利的。在现行的“水利水电工程边坡设计规范(SL386-2007)”与“水电工程边坡设计规范(NB10512-2021)”中规定在边坡稳定分析中不考虑基质吸力对边坡稳定性的影响。

发明内容

本发明针对现有技术的缺陷，提供了一种考虑降雨入渗影响的土质边坡稳定简化分析方法。

为了实现以上发明目的，本发明采取的技术方案如下：

一种考虑降雨入渗影响的边坡稳定性简化分析方法，包括以下步骤：

步骤1：广泛收集整理研究区土质边坡的地形地貌、地层岩性、地质构造、气象及水文地质条件的相关资料，重点收集区域内的年降雨过程曲线、年均降雨量、最大降雨强度与十年一遇最大降雨量等雨量资料；开展现场地质调查，查明对边坡产生重大影响的汇水面积、排水坡度、长度、边坡岩土体的透水性、坡面植被发育情况，初步查明研究区的地下水类型、主要含水层分布情况、边坡内地下水的补给、径流、排泄，获得边坡内地下水的动态变化情况；

步骤2：结合步骤一获得的资料，利用现场与室内试验、工程类比分析、规范建议以及工程经验，确定边坡岩土体的物理力学参数，物理力学参数包括：容重γ、渗透系数k、摩擦系数f和凝聚力c；

步骤3：根据步骤1获得的区域内的降雨资料，通过概化确定模拟的计算工况，工况包括：降雨类型、雨强和持续时间；

步骤4：沿边坡的主滑动方向选取若干典型剖面，并结合边坡的地形地质条件，建立能够反映研究区边坡破坏模式的计算模型；

步骤5：对于压缩性较大、渗透系数较小的土体，其渗流过程实质上是土的孔隙不断减小、土中水排水的固结过程，底滑面各条块的孔隙水压力值可按以下2种方法确定：

孔压系数法：即根据研究区的气象与水文资料，重点研究降雨导致坡体内部地下水位的抬升情况，并结合以往工程经验，确定模拟降雨影响的孔压系数γ_u，并根据孔压系数的定义确定滑面各条块的孔隙水压力值；

内插孔压法：这一方法适用于坡体内部有埋深渗压计的情况。已知坡体内部部分实测点的孔隙水压力值，即可采用反距离平方法或Kriging方法，根据实测点的坐标与孔隙水压力值，通过插值方法计算滑面各条块的孔隙水压力值；