初始地下水对浅层边坡降雨入渗及稳定性影响

赵 宇,马朋博,梁 腾,刘 准,吕 庆

(1.浙江大学 建筑工程学院,杭州 310058;2.软弱土与环境土工教育部重点实验室(浙江大学),杭州 310058;3.浙江大学 超重力研究中心,杭州 310058)

近年来,中国滑坡灾害数量一直呈上升趋势,其中50%以上由极端降雨直接诱发[1],浙江省作为中国降雨型滑坡最频发的地区之一,地下水资源丰富且分布复杂[2];由降雨引发的滑坡深度一般较浅,滑面通常为与坡面平行的湿润锋面[3]。一般认为,降雨入渗会使边坡湿润层土体基质吸力消失、重度增加,进而导致土体抗滑力减小、下滑力增大;当土体抗滑力难以维持边坡稳定时即会发生失稳[4-5]。

目前,对于非饱和土入渗过程的分析主要有以Kostiakov模型和Horton模型等为代表的经验方程模型[6]、以Iverson等研究为代表的Richard渗流理论模型[7-8]和Green等[9]基于毛细理论提出的薄层积水入渗模型(Green-Ampt模型)。其中,Green-Ampt(GA)模型假设土体初始含水率均匀分布,且入渗时存在明确的湿润锋面,锋面上下两侧土体含水率分别为饱和含水率和初始含水率,忽略土体从饱和含水率到初始含水率的过渡区域;由于GA模型物理意义明确且形式简单,近年来,大量学者针对其适用范围及主要参数确定等方面开展研究。Chen等[10]在GA模型的基础上推导了考虑坡度的边坡降雨入渗模型,该模型假设土体初始含水率均匀分布且湿润层土体为饱和状态;Gavin等[11]的改进GA模型认为降雨后边坡湿润层土体含水率并未饱和并假定土体基质吸力沿深度线性变化;李宁等[12]认为……