饱和—非饱和渗流影响因素及对土坡稳定性影响研究

【摘要】：堤防岸坡在洪水及降雨的影响下常常发生险情，为了分析江水位变化和降雨条件下，非饱和土体中渗流场的变化情况及其对抗滑稳定性的影响，本文运用饱和—非饱和渗流理论对不同条件下渗流场变化进行模拟，并从非饱和土抗剪强度理论出发，对抗滑稳定性进行计算，探求各种因素对其的不同影响。研究的主要内容有： 1、阐述了饱和稳定、非稳定渗流问题的基本概念及其定解条件，在该理论的基础上，进一步阐述了非饱和渗流的运动方程及基本微分方程，同时考虑土体的渗透系数随基质吸力的空间变化的不均匀性，分析了非饱和土中的渗透性状况的三种类型，综合得出饱和—非饱和渗流的控制方程。 2、比较了求解渗流问题的三种方法的优缺点，结合饱和—非饱和渗流问题需要求解瞬态渗流场的特点，基于Galerkin加权余量法推导了饱和—非饱和渗流微分方程的有限元格式。运用SEEP渗流程序验算典型算例，比较计算结果与算例实测值差异，验证计算模型的可行性，并分析了基于两种不同渗流理论时计算结果的差异。 3、运用origin7.0数据处理程序，分别对砂性土和粘性土的渗透特性参数进行拟合，选出了理想的参数确定方法。分析了非饱和土体抗剪强度参数的计算方法，得出非饱和土抗剪强度公式的实用形式，并推导了抗滑稳定安全系数的计算公式。 4、分别针对堤防、岸坡和基坑在不同条件下，进行饱和—非饱和渗流场分析，得到渗流场的变化规律，并将渗流场的孔隙水压力引入基于非饱和土抗剪强度理论的抗滑稳定计算中，得出相应情况下安全系数的变化规律。 通过本文的研究，初步探讨了影响堤防渗流场及稳定性的主要因素，旨在为堤防的合理设计、岸坡的有效防护和坍塌预测提供决策依据。