[發明專利]一種考慮降雨入滲影響的土質邊坡穩定簡化分析方法

在審

• 申請號: 202210069866.2
• 申請日: 2022-01-21
• 公開（公告）號: CN114595642A
• 公開（公告）日: 2022-06-07
• 發明（設計）人: 孫平;朱國金;陳光明;金久峰;尤琳;黃青富;段慶偉;張強
• 申請（專利權）人: 中國水利水電科學研究院
• 主分類號: G06F30/28
• 分類號: G06F30/28;G06F113/08;G06F119/14
• 代理公司: 成都方圓聿聯專利代理事務所(普通合伙) 51241
• 代理人: 鄧永紅

本發明公開了一種考慮降雨入滲影響的土質邊坡穩定簡化分析方法。提出了在土質邊坡穩定分析中，模擬降雨入滲影響的三種計算方法，即孔壓系數γ_u法，內插孔壓法與單元形函數插值法，用于確定底滑面各條塊的孔隙水壓力。一旦滑面各條塊的孔隙水壓力已知，即可采用常規的邊坡穩定分析方法進行分析計算。本發明的優點是：計算方法相對較為簡單，彌補了目前考慮降雨入滲時考慮基質吸力影響時可能過高估計邊坡的安全系數的缺陷，同時可以考慮邊坡中存在多個飽和區的影響，是對現有穩定分析方法的一個有益的補充，具有一定的技術創新意義與工程實際價值。

技術領域

本發明涉及邊坡穩定分析技術領域，特別涉及一種考慮降雨入滲影響的土質邊坡穩定簡化分析方法。

背景技術

降雨是導致邊坡變形與失穩發生滑坡的主要因素。降雨入滲對邊坡穩定性的影響主要表現為以下3個方面：(1)巖土體遇水軟化導致抗剪強度降低；(2)地下水位上升或在坡體內部形成暫態飽和區，導致滑面水壓力增加，有效應力減少，從而降低了滑坡體的抗滑力；(3)巖土體的飽和度增加導致基質吸力減少。目前的研究成果多考慮了基質吸力對邊坡穩定性的影響。

目前在邊坡穩定分析中，考慮降雨入滲影響的穩定分析的一般做法為，基于非飽和土的強度理論，根據質吸力與土的飽和度之間的關系，通過修正Mohr-Coulomb強度準則進行穩定分析。由于非飽和土的基質吸力一般難以通過常規的現場試驗與分析計算難以準確地確定，且在土體達到飽和時完全消散，在穩定分析中考慮基質吸力的影響對工程安全是不利的。在現行的“水利水電工程邊坡設計規范(SL386-2007)”與“水電工程邊坡設計規范(NB10512-2021)”中規定在邊坡穩定分析中不考慮基質吸力對邊坡穩定性的影響。

發明內容

本發明針對現有技術的缺陷，提供了一種考慮降雨入滲影響的土質邊坡穩定簡化分析方法。

為了實現以上發明目的，本發明采取的技術方案如下：

一種考慮降雨入滲影響的邊坡穩定性簡化分析方法，包括以下步驟：

步驟1：廣泛收集整理研究區土質邊坡的地形地貌、地層巖性、地質構造、氣象及水文地質條件的相關資料，重點收集區域內的年降雨過程曲線、年均降雨量、最大降雨強度與十年一遇最大降雨量等雨量資料；開展現場地質調查，查明對邊坡產生重大影響的匯水面積、排水坡度、長度、邊坡巖土體的透水性、坡面植被發育情況，初步查明研究區的地下水類型、主要含水層分布情況、邊坡內地下水的補給、徑流、排泄，獲得邊坡內地下水的動態變化情況；

步驟2：結合步驟一獲得的資料，利用現場與室內試驗、工程類比分析、規范建議以及工程經驗，確定邊坡巖土體的物理力學參數，物理力學參數包括：容重γ、滲透系數k、摩擦系數f和凝聚力c；

步驟3：根據步驟1獲得的區域內的降雨資料，通過概化確定模擬的計算工況，工況包括：降雨類型、雨強和持續時間；

步驟4：沿邊坡的主滑動方向選取若干典型剖面，并結合邊坡的地形地質條件，建立能夠反映研究區邊坡破壞模式的計算模型；

步驟5：對于壓縮性較大、滲透系數較小的土體，其滲流過程實質上是土的孔隙不斷減小、土中水排水的固結過程，底滑面各條塊的孔隙水壓力值可按以下2種方法確定：

孔壓系數法：即根據研究區的氣象與水文資料，重點研究降雨導致坡體內部地下水位的抬升情況，并結合以往工程經驗，確定模擬降雨影響的孔壓系數γ_u，并根據孔壓系數的定義確定滑面各條塊的孔隙水壓力值；

內插孔壓法：這一方法適用于坡體內部有埋深滲壓計的情況。已知坡體內部部分實測點的孔隙水壓力值，即可采用反距離平方法或Kriging方法，根據實測點的坐標與孔隙水壓力值，通過插值方法計算滑面各條塊的孔隙水壓力值；