降雨入滲作用下非飽和土堤穩定性分析

摘 要：針對降雨入滲條件下非飽和土堤的穩定性，文章采用Fortran軟件結合強度折減系數原理以某段非飽和土堤為研究對象，考慮水力滲透系數特征曲線、修正的Mohr-coulomb破壞準則，建立了一個考慮非飽和滲流的應力應變模型。根據瞬時安全系數和抗滑薄弱區分布綜合評判土堤的抗滑穩定性，得到降雨作用下土堤穩定性的若干規律。從分析結果來看：隨著降雨的持續入滲，土體抗剪強度大幅度下降，抗滑塑性區始于堤腳并不斷擴大，當降雨強度超過一定范圍時，土堤穩定性與降雨強度的關系不再明顯。

關鍵詞：降雨入滲；非飽和土堤；體積含水率；強度折減

降雨開始后，雨水滲透浸潤線不斷向土堤下部擴展，并在滲透路徑較短的堤腳處率先形成飽和區域，堤腳處開始形成塑性區，圖2（a）。但坡腳節點位移增長緩慢；在17h后，上游流域地面土體大致飽和，地面徑流使河道水位抬高，加之土堤上部雨水不斷向下部浸潤補充，堤腳極易形成超飽和區，并且這種超飽和區開始向內部擴展，孔隙水壓力增大，基質吸力減少，節點位移迅速增加，塑性區向上延伸，如圖2（b）；在50h后，雨水浸潤線接近洪水浸潤線，土體飽和趨于穩定，坡腳位移雖有增加但增長緩慢，此時土堤內部的塑性區接近堤頂，圖2（c），折減系數達到最小1.43，并從圖中可以清晰看到土堤邊坡的抗滑薄弱面始于堤腳大致呈圓弧狀向堤頂發展，這與瑞典分條法的假定是一致的。

（a） t=17h

（b） t=45h

（c） t=60h

圖2 降雨時間對土堤薄弱區發展的影響