库水位变化和降雨作用下三门洞滑坡流固耦合分析

徐兴倩 屈新 张新启 窦思军 陈肖肖

摘要：目前对三门洞滑坡的已有研究都重点关注稳定系数和变形特征，缺乏对孔隙水压力及应力演化特征的系统性研究。采用Abaqus建立滑坡的三维计算模型，推导库水位变化和降雨入渗的耦合边界条件，提出基于莫尔一库伦和最大拉应力准则相结合的复合准则，模拟滑坡在库水位变化和降雨共同作用下的变形演化过程。系统探讨了滑坡的孔隙水压力分布、位移场、应力场和塑性区分布特征，并综合数值模拟结果分析了库水位变化和降雨入渗条件下的边坡稳定性问题。结果表明：在强降雨和库水位缓慢下降综合作用下，三门洞滑坡在滑坡中后部和前缘分别出现局部的张拉和剪切破坏，滑体内渗流场发生较大变化，导致滑体内孔隙水压力、应力、位移和等效塑性应变整体增大，但并未出现塑性破坏区，边坡整体處于稳定状态。

关键词：滑坡稳定性;流固耦合;库水位变化;降雨入渗;三门洞滑坡;三峡库区

中图法分类号：P642.22 文献标志码：A DOI：10.15974/j.cnki.slsdkb.2020.04.005

1研究背景

三峡库区的地质环境因素复杂，库水位变化大，降雨频繁，导致库区边坡极易出现不稳定的情况，给当地人民的生命和财产安全造成了威胁。已有很多学者从库水位变化或降雨角度对边坡稳定性开展了大量研究工作。Ng和Shi对暴雨条件下土坡的暂态渗流场和稳定性进行了分析，探讨了正负孔隙水压力演化规律，并发现降雨入渗导致坡体内部负孔隙水压力减小，边坡稳定系数降低。……