氣液兩相流原理在邊坡穩(wěn)定性分析中的有效性研究

董順德,孫芝玲,何玉鵬,馬文禮

(1.青海省環(huán)境地質(zhì)勘查局，青海西寧 810001；2. 青海省環(huán)境地質(zhì)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，青海西寧 810001；3.青海省水利水電科學(xué)研究院有限公司，青海西寧 810001)

近年來(lái)，極限平衡等分析方法已被廣泛應(yīng)用于雨水滲透導(dǎo)致邊坡崩塌的機(jī)理研究中[1-4]。降雨使得土壤飽和度增加，致使坡體質(zhì)量增加，從而導(dǎo)致邊坡滑動(dòng)力增大，出現(xiàn)邊坡失穩(wěn)現(xiàn)象[5]。另一方面，由于坡體中水壓上升和基質(zhì)吸力減小，導(dǎo)致邊坡抗剪強(qiáng)度下降，促使滑坡發(fā)生。因此對(duì)雨水滲流行為和孔隙水壓變化的研究是評(píng)估邊坡穩(wěn)定性的必要條件。雨水一般通過(guò)地表的非飽和區(qū)進(jìn)入邊坡中，而非飽和土的滲透系數(shù)與其體積含水率或基質(zhì)吸力之間的關(guān)系是非線性的，應(yīng)用單純的數(shù)值解析法對(duì)其研究較為困難。有學(xué)者利用有限差分法(FLAC3D)將飽和土流-固耦合計(jì)算原理擴(kuò)展到非飽和土中[6]。還有學(xué)者采用有限元法進(jìn)行了飽和-非飽和滲流分析[7-8]。有限元法主要是對(duì)滲透到坡體的雨水流量進(jìn)行估算，是計(jì)算降雨期間孔隙水壓力隨時(shí)間變化的較為有效的方法[9]。

在對(duì)降雨邊坡穩(wěn)定性研究中，缺乏對(duì)孔隙氣壓造成影響的分析。針對(duì)降雨對(duì)非飽和土影響的問(wèn)題，有學(xué)者研究孔隙氣壓對(duì)邊坡造成破壞的影響?；A(chǔ)實(shí)驗(yàn)證實(shí)，在土中發(fā)生空氣堵塞時(shí)，可通過(guò)氣壓的增加導(dǎo)致地表出現(xiàn)局部破壞的現(xiàn)象觀察氣壓變動(dòng)與地表破壞的關(guān)系[10-11]；CHO[12]研究表明，雨水的滲透和水位的上升會(huì)引起氣壓上升和壓裂現(xiàn)象，堤防內(nèi)部的壓縮空氣會(huì)對(duì)堤防整體造成一定程度的損傷；SAITO等[13]針對(duì)孔隙氣壓對(duì)雨水滲透的影響進(jìn)行了室內(nèi)試驗(yàn)研究，分別對(duì)兩相流和單相流分析法進(jìn)行了研究，分析此類(lèi)方法對(duì)雨水滲透過(guò)程的適用性。室內(nèi)試驗(yàn)的結(jié)果證實(shí)了通過(guò)氣液兩相流分析可以重現(xiàn)孔隙氣壓的上升和排水量增加的現(xiàn)象，但其室內(nèi)模型試驗(yàn)忽略了對(duì)飽和度、基質(zhì)吸力和滲透系數(shù)之間關(guān)系的研究。

筆者對(duì)氣液兩相流理論在降雨邊坡穩(wěn)定性分析中的應(yīng)用進(jìn)行了研究。首先，利用圓柱形容器進(jìn)行一維滲流模型實(shí)驗(yàn)，采用不考慮孔隙氣壓影響的單相流分析和考慮孔隙氣壓影響的氣液兩相流分析，分別對(duì)一維滲流模型實(shí)驗(yàn)進(jìn)行了分析。對(duì)比結(jié)果證實(shí)了兩相流分析法的適用性與合理性。針對(duì)均勻坡度的風(fēng)化巖粉質(zhì)黏土邊坡進(jìn)行了人工降雨實(shí)驗(yàn)，通過(guò)氣液兩相流理論對(duì)邊坡降雨滲透行為進(jìn)行計(jì)算分析。采用氣液兩相流法進(jìn)行應(yīng)力-滲透耦合計(jì)算，模擬2012年青海省黃南州同仁縣隆務(wù)鎮(zhèn)西山發(fā)生的滑坡，分析降雨誘發(fā)邊坡失穩(wěn)的原因。

1 應(yīng)力-滲透流耦合分析概述

1.1 有限差分法的特征

有限差分法和有限元法是典型的將目標(biāo)視為連續(xù)體的數(shù)值分析方法。由于有限差分法能利用結(jié)構(gòu)網(wǎng)格的拓?fù)鋬?yōu)勢(shì)輕松擴(kuò)大模板，構(gòu)造出高精度格式，在基于顯式的應(yīng)力-變形的時(shí)間增量計(jì)算中，它比有限元法更具優(yōu)勢(shì)。本研究使用了有限差分法解析軟件FLAC，此軟件具有分析多孔介質(zhì)滲透的功能，可以與應(yīng)力-變形分開(kāi)，從而進(jìn)行獨(dú)立的滲流分析，也可以進(jìn)行應(yīng)力-滲流耦合分析。

1.2 單相流分析的基本方程式

進(jìn)行單相流分析時(shí)，不考慮孔隙氣壓的影響，僅考慮水的滲透條件，符合達(dá)西定律：

(1)

其中：qi為速度矢量；kij為飽和滲透系數(shù)；P為水壓；gk為重力加速度；ρf為水的密度；κ為比滲透系數(shù)(飽和滲透系數(shù)與飽和滲透系數(shù)的比),用飽和度s表示：

κ=s2(3-2s)。

(2)

流體的平衡方程如式(3)所示：

(3)

其中:qv為水的流入和流出量大小，而分析中，水被視為不可壓縮狀態(tài)物質(zhì)。

1.3 兩相流分析的基本方程

兩相流是指氣相和液相流體的流動(dòng)，2種流體流動(dòng)都遵循達(dá)西定律，氣相和液相相關(guān)的達(dá)西定律分別如式(4)和式(5)所示：

(4)

(5)

其中：μ為黏性系數(shù)；P為孔隙壓力；w表示液體；a表示氣體。式(6)和式(7)中的比滲透系數(shù)κr可以用Van Genuchten模型來(lái)表示[14]。

(6)

(7)

其中：a，b，c均為常數(shù)；Se為有效飽和度。在本研究中，主要采用基于Van Genuchten模型的水特性曲線：

(8)

流體的平衡方程可表示為

(9)

(10)

式中：Sw為飽和度；ζ為單位體積內(nèi)流體的體積變化；qv為流入和流出量。流體的本構(gòu)方程如下：

(11)

(12)

其中:Kw和Kg為體積彈性系數(shù)。此外在本研究中，不考慮空氣在水中的溶解作用。

2 一維滲流模型實(shí)驗(yàn)的再現(xiàn)分析

2.1 實(shí)驗(yàn)方法

一維滲流模型的實(shí)驗(yàn)裝置如圖1所示。

圖1 一維滲流模型實(shí)驗(yàn)裝置Fig.1 Experiment device of 1D seepage model

試樣是直徑為280 mm，高為500 mm的圓柱體，孔隙壓力表和張力計(jì)分別測(cè)量其中心和底部的正、負(fù)孔隙壓力。采用含水比為10%左右的粉質(zhì)黏土，土體顆粒密度為2.74 g/cm3，孔隙率為0.4。通過(guò)壓實(shí)達(dá)到預(yù)定的濕密度制備模型試樣。為了得到規(guī)定的濕密度，對(duì)每層分30次壓實(shí)，分成8層構(gòu)建模型。模型完成后，整個(gè)模型的初始飽和度將達(dá)到預(yù)計(jì)的60%左右，之后進(jìn)行變水頭實(shí)驗(yàn)，得出的滲透系數(shù)k=1.8×10-5m/s。

調(diào)整降雨強(qiáng)度，并從試樣頂部供給。為了便于水從頂部均勻地供給，在試樣頂部設(shè)置了6 cm的沙層。在砂層與試樣的邊界處設(shè)置了4個(gè)直徑為2 mm的排水孔，使無(wú)法滲入粉質(zhì)黏土的水從砂層中流出，防止積水對(duì)試樣造成過(guò)大壓力。

2.2 數(shù)值解析

一維滲流解析數(shù)值模型如圖2所示。

圖2 一維滲流解析數(shù)值模型Fig.2 Analytical numerical model of 1D seepage

為了再現(xiàn)一維滲流模型實(shí)驗(yàn)，將模型尺寸設(shè)定為寬280 mm，高500 mm，滲透系數(shù)設(shè)定為k=1.8×10-5m/s。中部(No.1)和下部(No.2)的設(shè)計(jì)與模型實(shí)驗(yàn)中的孔隙水壓測(cè)量點(diǎn)相同，并計(jì)算中部和下部的孔隙水壓。設(shè)定降雨強(qiáng)度為50 mm/h，在底面為不排水條件下進(jìn)行了一維滲流模型實(shí)驗(yàn)和數(shù)值解析。在氣液兩相流分析中，需要確定土壤水分參數(shù)，即須確定式(6)-式(8)中的a，b，c和P0值。設(shè)定b=1/2，c=1/3[15]，對(duì)于a和P0的取值，分別用張力計(jì)測(cè)量在恒定干密度壓實(shí)條件下不同飽和度試樣的基質(zhì)吸力，確定飽和度與基質(zhì)吸力的關(guān)系。隨后，通過(guò)改變式(10)中a和P0的數(shù)值，與實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行擬合，擬合結(jié)果顯示a=0.47，P0=8.5 kPa。

2.3 模型實(shí)驗(yàn)和數(shù)值模擬結(jié)果

圖3分別為模型實(shí)驗(yàn)、單相流分析和兩相流分析中孔隙壓力的變化。從實(shí)驗(yàn)結(jié)果看，模型中心No.1測(cè)點(diǎn)的孔隙壓力首先開(kāi)始增大，其次底部測(cè)量點(diǎn)No.2測(cè)點(diǎn)的孔隙壓力增大。這表明，滲透是從頂部向底部進(jìn)行的。張力計(jì)測(cè)得的孔隙水負(fù)壓會(huì)很快歸零，說(shuō)明在非飽和狀態(tài)下，孔隙壓力表測(cè)量得到的是正孔隙壓力。導(dǎo)致這個(gè)結(jié)果的原因是處于相同深度的孔隙壓力表和張力計(jì)的受壓部分沒(méi)有設(shè)置在相同位置。開(kāi)始通水后約250 min，No.2測(cè)點(diǎn)的孔隙水壓力升高，No.1測(cè)點(diǎn)的孔隙壓力在稍作延遲后也有所增加。這是因?yàn)榍懊娴臐B透面到達(dá)模型底部后，下部飽和，水位從模型底部上升。之后2個(gè)測(cè)量點(diǎn)在整個(gè)模型的飽和狀態(tài)下，靜水壓力趨于一致。

圖3 模型實(shí)驗(yàn)和數(shù)值模擬結(jié)果Fig.3 Model experiment and numerical simulation results

從單相流分析結(jié)果可以看出，孔隙水壓先從No.2測(cè)點(diǎn)開(kāi)始增大，出現(xiàn)了孔隙水壓力即說(shuō)明土體飽和。因此，認(rèn)為在單相流分析中不能考慮孔隙空氣的運(yùn)動(dòng)，水以一定的速度平穩(wěn)滲透，從解析結(jié)果可以看出試樣下部比試樣中部更早地達(dá)到了飽和狀態(tài)。在兩相流分析中，No.1測(cè)點(diǎn)和No.2測(cè)點(diǎn)的孔隙壓力在大致相同時(shí)間內(nèi)由負(fù)變正，但由于有微小的誤差，No.2測(cè)點(diǎn)測(cè)得的結(jié)果較快。因此，認(rèn)為土體飽和是從試樣的下部向上部進(jìn)行的。與單相流分析相比，No.1測(cè)點(diǎn)和No.2測(cè)點(diǎn)的孔隙壓力變?yōu)檎龎核钑r(shí)間相同，其原因是在兩相流分析中，試樣在飽和層從底部上升前，中間土層的飽和度較高，使其飽和所需的水量變少。

在模型實(shí)驗(yàn)中，孔隙水壓呈階梯式上升，并趨于靜水壓力值。在這2種情況下，孔隙水壓繼續(xù)緩慢增加，直至靜水壓力值。盡管實(shí)驗(yàn)中使用的試樣是由不均勻性的土壤顆粒組成的，而從數(shù)值模擬角度認(rèn)為模型是一個(gè)均質(zhì)連續(xù)體，但是，在兩相流分析中孔隙水壓的上升趨勢(shì)和實(shí)驗(yàn)結(jié)果相同，只是No.1測(cè)點(diǎn)的孔隙水壓比No.2測(cè)點(diǎn)先開(kāi)始上升。對(duì)于單相流分析的結(jié)果，試樣下部先達(dá)到飽和的時(shí)間要早于實(shí)驗(yàn)結(jié)果和兩相流分析結(jié)果，無(wú)法再現(xiàn)水的滲透被孔隙空氣阻擋的情況，并且也很難捕捉非飽和狀態(tài)下的孔隙壓力變化情況。

由以上分析可知，在50 mm/h降雨強(qiáng)度下，降雨強(qiáng)度相對(duì)于土壤滲透性較大時(shí)，兩相流分析可以考慮孔隙空氣對(duì)水滲透的影響。反之，當(dāng)降雨強(qiáng)度相對(duì)于土壤滲透率較小時(shí)，認(rèn)為孔隙空氣的影響較小，可以通過(guò)單相流分析來(lái)評(píng)價(jià)滲流行為。由于單相流分析無(wú)法捕捉到非飽和狀態(tài)下的孔隙壓力變化情況，而通過(guò)兩相流分析可以得到非飽和狀態(tài)下孔隙壓力和土中空氣的影響，所以兩相流更適合評(píng)估降雨滲透導(dǎo)致的邊坡穩(wěn)定性。

3 邊坡滲流行為的室內(nèi)斜面模型

3.1 斜面模型實(shí)驗(yàn)

斜面模型實(shí)驗(yàn)如圖4所示，斜面模型的形狀和儀器的位置如圖5所示。實(shí)驗(yàn)材料使用的是從同仁縣隆務(wù)鎮(zhèn)西山Ⅲ號(hào)滑坡現(xiàn)場(chǎng)采取的表層粉質(zhì)黏土。邊坡模型制作時(shí)試樣的初始含水量為10%，干密度為1.68 g/cm3，黏聚力為12.7 kPa，內(nèi)摩擦角為36.9°。坡面模型分8塊壓實(shí)，為了達(dá)到預(yù)定的濕密度，每段都分為3層并用木槌進(jìn)行壓實(shí)。為了確認(rèn)坡面和坡體重的滲透行為，在No.1—No.3測(cè)點(diǎn)設(shè)置了張力計(jì)，No.2和No.3測(cè)點(diǎn)分別安裝了孔隙壓力計(jì)和土壤水分儀，并從模型頂部調(diào)整噴水量模擬降雨。為驗(yàn)證不同降雨強(qiáng)度對(duì)雨水的滲透行為的影響，進(jìn)行了3種不同模擬降雨強(qiáng)度條件下的實(shí)驗(yàn)，即在45°傾角下降雨強(qiáng)度分別為20，50和100 mm/h。

圖4 斜面模型實(shí)驗(yàn)Fig.4 Slope model experiment

3.2 邊坡模型實(shí)驗(yàn)再現(xiàn)數(shù)值模型

筆者根據(jù)圖5所示的模型進(jìn)行數(shù)值模擬。在相同實(shí)驗(yàn)條件下，在同一位置測(cè)量孔隙水壓。在數(shù)值模型中，通過(guò)對(duì)比斜面模型試驗(yàn)中測(cè)得的孔隙水壓和吸力值與數(shù)值模擬得到的孔隙壓力和吸力值，對(duì)模型進(jìn)行了驗(yàn)證。應(yīng)用兩相流分析需要的土壤水分參數(shù)b=1/2，c=1/3。在模擬中，應(yīng)用了表示非飽和時(shí)的水分特征曲線的式(8)。P0是土壤的特征毛細(xì)管壓力，它隨土壤類(lèi)型的不同而變化，a和P0的取值是通過(guò)下述實(shí)驗(yàn)確定的。式(13)是表現(xiàn)Van Genuchten水分特征曲線的模型[14]。式中的ψ表示基質(zhì)吸力，Se表示有效飽和度，

(13)

為了確定式(9)中的a和P0的取值，在與3.1固結(jié)條件相同情形下，將風(fēng)化泥巖壓實(shí)到體積為1 000 cm3的模具中，安裝張力計(jì)和土壤濕度計(jì)，從模具上方供水，測(cè)量土壤含水量和基質(zhì)吸力，直至內(nèi)部飽和。結(jié)果如圖6所示，4組的結(jié)果幾乎相同，以圖6中Ec5_1&吸力1的值為代表，與SWRC Fit中的土壤水分特征曲線的非線性回歸程序擬合，得出如圖7所示的表現(xiàn)水分特征曲線模型。從圖7得出式(13)中的參數(shù)α=0.125，n=1.49。反轉(zhuǎn)橫軸和縱軸，將Van Genuchten模型式(8)轉(zhuǎn)化為如圖8所示的曲線，得出a=0.33，P0=8.0 kPa。

圖6 體積含水率和基質(zhì)吸力關(guān)系Fig.6 Relationship between volumetric water content and matrix suction

圖7 式(13)水分特征曲線Fig.7 Water characteristic curve of Eq.(13)

圖8 飽和度和基質(zhì)吸力關(guān)系Fig.8 Relationship between saturation and matrix suction

3.3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果和數(shù)值模擬結(jié)果

圖9表示了實(shí)驗(yàn)和數(shù)值模擬過(guò)程中孔隙水壓的變化情況。實(shí)驗(yàn)開(kāi)始時(shí)孔隙水壓大小不同的原因是由于模型制作時(shí)壓實(shí)過(guò)程產(chǎn)生的振動(dòng)，導(dǎo)致模型中的孔隙水向下移動(dòng)。通過(guò)調(diào)整模型中的初始飽和度，使分析實(shí)驗(yàn)在降雨開(kāi)始后立即獲得與實(shí)驗(yàn)中相同的孔隙水壓值。在降雨開(kāi)始后，因?yàn)镹o.2測(cè)點(diǎn)比No.1測(cè)點(diǎn)更靠近坡面，No.2測(cè)點(diǎn)的孔隙水壓立即開(kāi)始增加，隨后No.1測(cè)點(diǎn)的孔隙水壓才有上升趨勢(shì)。當(dāng)浸潤(rùn)面到達(dá)計(jì)測(cè)點(diǎn)時(shí)，孔隙水壓迅速增加，在飽和度維持一段時(shí)間后，模型下方上升的水面到另一測(cè)點(diǎn)，孔隙水壓都是先增加一次，然后在短時(shí)間內(nèi)又開(kāi)始增加，呈現(xiàn)階梯變化。數(shù)值分析表明，孔隙水壓并不像實(shí)驗(yàn)中那樣呈階梯式增加，而是連續(xù)增加。這可能是因?yàn)楹偷?節(jié)的一次元滲透流模型實(shí)驗(yàn)相同，無(wú)法充分再現(xiàn)現(xiàn)階段土壤孔隙中的水滲透行為。但當(dāng)浸潤(rùn)面已經(jīng)達(dá)到計(jì)測(cè)點(diǎn)時(shí)，孔隙水壓突然上升的行為與實(shí)驗(yàn)中的是一樣的。其次，孔隙水壓開(kāi)始增加后，即浸潤(rùn)面到達(dá)計(jì)測(cè)點(diǎn)的順序和時(shí)間與實(shí)驗(yàn)結(jié)果差別也不大。此外，降雨強(qiáng)度為100 mm/h的孔隙水壓結(jié)果如圖9 c)所示，與其他2種情況不同，計(jì)測(cè)點(diǎn)No.2測(cè)點(diǎn)的孔隙水壓也同樣比No.3測(cè)點(diǎn)的孔隙水壓增加得快。從這些結(jié)果看，雖然無(wú)法準(zhǔn)確再現(xiàn)實(shí)際邊坡滲透的復(fù)雜行為，但總體上可以再現(xiàn)滲流行為。

圖9 孔隙水壓變化Fig.9 Changes of pore pressures

4 基于暴雨引起的滑坡數(shù)值模擬

4.1 邊坡崩塌現(xiàn)場(chǎng)的描述

筆者通過(guò)氣液兩相流分析對(duì)2012年青海省黃南州同仁縣隆務(wù)鎮(zhèn)西山發(fā)生的滑坡進(jìn)行了模擬?；氯踩鐖D10所示。

圖10 黃南州同仁縣隆務(wù)鎮(zhèn)西山滑坡全貌Fig.10 General view of Xishan Landslide in Longwu Town, Tongren County, Huangnan prefecture

以西山Ⅲ號(hào)滑坡為研究對(duì)象，滑坡巖性以強(qiáng)風(fēng)化泥巖堆積的粉質(zhì)黏土為主，土質(zhì)不均勻，泥巖風(fēng)化較嚴(yán)重，局部含少量礫石。強(qiáng)風(fēng)化泥巖節(jié)理裂隙發(fā)育，風(fēng)化程度較高，且形成的粉質(zhì)黏土不但自身強(qiáng)度低，而且對(duì)含水量變化極為敏感，遇水后易軟化，抗剪強(qiáng)度大大降低，易形成軟弱滑動(dòng)面(帶)，為易滑地層。滑坡體平均坡度約35°，由淺層滑坡形成，滑體軸向長(zhǎng)為280～310 m，橫向?qū)挒?0～180 m，平均厚度為21.5 m。建議采用抗滑樁和樁間擋土墻的組合形式進(jìn)行邊坡防治。

4.2 基于兩相流分析的滲透行為評(píng)價(jià)

圖11表示滑坡的數(shù)值模型。由于滑坡是強(qiáng)風(fēng)化泥巖土層的表層塌陷，因此設(shè)定作為基層土的弱風(fēng)化巖是彈性體，而表層的強(qiáng)風(fēng)化泥巖土是按照Mohr-Coulomb斷裂標(biāo)準(zhǔn)的彈塑性體。在邊界條件方面，模型的右側(cè)和底部設(shè)計(jì)為不排水，而左側(cè)和坡面設(shè)計(jì)為允許排水。底面為垂直和水平方向約束，兩側(cè)為水平方向約束。弱風(fēng)化巖土層和強(qiáng)風(fēng)化巖土層的初始飽和度分別設(shè)定為1.0和0.3，降雨強(qiáng)度設(shè)定為100 mm/h。分析開(kāi)始時(shí)，對(duì)模型進(jìn)行自重模擬，將計(jì)算后的穩(wěn)定狀態(tài)定義為初始應(yīng)力狀態(tài)。

圖11 滑坡再現(xiàn)數(shù)值模型Fig.11 Numerical model of landslide reproduction

模擬結(jié)果顯示：降雨開(kāi)始2 h后，坡面附近飽和度增加，可以確認(rèn)到坡腳孔隙水壓開(kāi)始轉(zhuǎn)為正值。降雨開(kāi)始3 h后，邊坡上部孔隙水壓轉(zhuǎn)為正值，強(qiáng)風(fēng)化泥巖土層孔隙氣壓增大。降雨開(kāi)始4 h后，上部的孔隙壓力繼續(xù)增大，孔隙水壓增加的位置孔隙氣壓也在增加。降雨開(kāi)始6 h后，孔隙水壓力的增加領(lǐng)域的面積逐漸擴(kuò)大，在剪切應(yīng)變?cè)龃蟮牡胤剑饾u失穩(wěn)，上部坡面淺部最大剪應(yīng)變?cè)龃?，可以確定為表層滑坡。結(jié)果顯示，塌方發(fā)生在坡面，該處塌方最大深度約3 m，現(xiàn)場(chǎng)滑坡發(fā)生的位置與數(shù)值模擬確定的劃坡位置高度一致。

數(shù)值模擬結(jié)果表明，滑坡形態(tài)和滑坡位置與實(shí)際滑坡高度相似。邊坡滑動(dòng)的機(jī)理是由于雨水的滲透，孔隙水壓力和孔隙壓力增大，而有效應(yīng)力減小。所以表層滑坡不一定是由地下水位上升導(dǎo)致滑坡面有效應(yīng)力下降引起的，在非飽和條件下也可能發(fā)生剪切應(yīng)變，即在降雨量達(dá)到足以抬高地下水之前就有發(fā)生滑坡的可能性。

5 結(jié) 論

為驗(yàn)證在孔隙氣壓影響下坡面兩相流模擬的有效性，筆者開(kāi)展了一維滲流實(shí)驗(yàn)和斜面模型滲流實(shí)驗(yàn)，并與數(shù)值解析結(jié)果進(jìn)行了對(duì)比。結(jié)論如下：

1)一維滲流模型實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，單相流未考慮孔隙氣壓的影響，可能導(dǎo)致水的滲透速度比實(shí)驗(yàn)結(jié)果快。在氣液兩相流分析中，實(shí)驗(yàn)中各測(cè)點(diǎn)的孔隙水壓上升趨勢(shì)相似；

2)模型實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，一旦滲透面到達(dá)計(jì)測(cè)點(diǎn)，孔隙水壓就會(huì)突然上升。此外，數(shù)值模擬中滲透面到達(dá)計(jì)測(cè)點(diǎn)的時(shí)間也與實(shí)驗(yàn)無(wú)明顯差異；

3)采用兩相流應(yīng)力-滲流耦合分析邊坡失穩(wěn)，結(jié)果表明，滑坡發(fā)生位置和形態(tài)與實(shí)際滑坡高度相似，滑動(dòng)面附近的孔隙水壓和孔隙氣壓增加是造成滑坡的重要原因之一。

本研究對(duì)氣液兩相流模擬方法在邊坡穩(wěn)定性分析中的應(yīng)用進(jìn)行了基礎(chǔ)研究?，F(xiàn)階段還沒(méi)有充分再現(xiàn)土壤孔隙中的雨水滲流行為。在數(shù)值分析和模擬實(shí)驗(yàn)中均使用了均質(zhì)材料，但由于實(shí)際的自然邊坡多為非均質(zhì)體，因此，邊坡土層的非均質(zhì)性研究是今后的重要課題之一。