反倾岩质库岸边坡渗流场数值分析

阿布都卡地尔·阿布都克拉木

0 引言

在我国有许多水库库区，水库水位的变化通常会造成有些坡体发生失稳破坏，对航道造成很大的影响。

许多研究及统计资料表明，影响库岸边坡稳定性失稳破坏的重要因素是地下水。地下水的渗流作用会影响边坡内的渗流场变化，并随之影响岸坡的稳定性[1-3]。为了确定浸润面位置，众多学者采用解析方法[4]对其进行了研究，目前多采用数值模拟方法[5]对其进行工程计算。

库水水位的变化对坡体稳定性影响很大，水位的变化导致土体孔隙水压力发生变化，而土体的渗透系数也严重影响着土体内部水压力的变化，研究库水水位和土体渗透系数变化对坡体稳定性研究十分重要[6-7]。

本文利用Phase2软件，对反倾岩质库岸边坡进行渗流分析，研究库水水位变化速率和滑体渗透系数对岸坡稳定性的影响。

1 基本渗流理论

地下水的流动可以通过达西定律进行描述[8]，在x-y平面上可以写成：

其中，总水头μ可以写成下式：

式中：μ为总水头值；y为竖直高度；p为孔隙水压力；γw为水的重度。

除此之外，还定义了一个孔隙水压力水头μp：

当进行瞬态分析时，其连续性方程为：

式中：kx,ky分别为土体x,y方向的渗透系数；Q为边界流量；t为试件参数。

上式中左端第三项中把水头值的变化通过有效容量c和单元体内含水率的变化联系起来。和饱和土不同的是，非饱和土的有效容量c和非饱和土渗透系数的大小取决于土体中含水率和毛细力的大小。……