边坡渗流模型的合理构建是研究含软弱夹层边坡渗流特性和稳定性的关键。将软弱夹层与上部岩体的交接结构面等效为一定宽度的单裂隙面,基于渗流-应力耦合的饱和-非饱和渗流理论,建立含软弱夹层等效裂隙面边坡渗流模型。结果表明:该模型在降雨工况下对含软弱夹层边坡渗流特性的模拟结果与饱和-非饱和经典模型基本保持一致,并且坡脚处等效裂隙面渗透系数增长较快,更加符合边坡渗透系数增长的实际情况。对比饱和-非饱和经典模型下的稳定性系数变化曲线,发现等效裂隙面的导流作用对含软弱夹层边坡稳定性系数有着显著影响。该模型对实际工程中含软弱夹层边坡设计具有一定的依据和参考作用。
Abstract
The key to researching the seepage characteristics and stability of slopes containing soft interlayers is to construct a reasonable seepage model. On the basis of saturated-unsaturated seepage-stress coupling theory, we established a slope seepage model by assuming that the intersection surface between soft interlayers and upper rock mass is equivalent to a single fracture surface of certain width. The modelling result is in general consistent with the simulation results of classical saturated-unsaturated model in terms of the seepage characteristics of slopes with soft interlayers under rainfall conditions. The permeability coefficient of the equivalent fissure surface at the foot of the slope grows rapidly, which is more consistent with the actual growth of the slope permeability coefficient. By comparing the curve of stability coefficient between the proposed model and classical model, we found that the inflow of the equivalent fissure surface has a significant influence on the stability coefficient of slopes with soft interlayers. The model offers a basis and reference for the design of slopes with soft and weak inclusions in practical projects.
关键词
软弱夹层 /
渗流模型 /
等效裂隙面 /
边坡稳定性 /
降雨
Key words
soft interlayers /
seepage modelling /
equivalent fracture surface /
slope stability /
rainfall
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参考文献
[1] 韦秉旭, 陈亮胜, 肖罗明, 等. 基于多场耦合的膨胀土边坡非饱和降雨入渗分析[J]. 长江科学院院报, 2021, 38(3): 90-96.
[2] 刘卫涛, 曹文贵, 张运强. 考虑土体非饱和特性的斜坡降雨入渗模型及边坡稳定性分析[J]. 长江科学院院报, 2021, 38(4): 102-109, 117.
[3] 刘广宁, 李 聪, 卢 波, 等. 降雨诱发全-强风化岩边坡浅层失稳模型试验研究[J]. 长江科学院院报, 2020, 37(7): 88-95, 104.
[4] 黄润秋.20世纪以来中国的大型滑坡及其发生机制[J].岩石力学与工程学报,2007,26(3):433-454.
[5] 金德山. 云南元阳老金山滑坡[J]. 中国地质灾害与防治学报, 1998, 9(4): 98-101, 80.
[6] 李华舟, 胡 斌, 陈晓龙, 等. 水力作用下含缓倾软弱夹层台阶边坡稳定性分析[J]. 矿业研究与开发, 2017, 37(11): 41-45.
[7] 李 江. 四川省南江县红层地区缓倾岩质滑坡成因机理与预警研究[D]. 成都: 成都理工大学, 2015.
[8] XU Y, LI J, FAN H, et al. Stability Analysis of Clastic Rock Slope with Mudstone Interlayer under Rainfall Infiltration[J]. Geotechnical and Geological Engineering, 2017, 35(4): 1871-1883.
[9] 刘 杨, 胡 斌, 盛建龙, 等. 含缓倾软弱夹层矿山高边坡降雨渗流特性研究[J]. 水利水运工程学报, 2021(5): 67-75.
[10]熊勇林, 朱合华, 叶冠林, 等. 降雨入渗引起非饱和土边坡破坏的水-土-气三相渗流-变形耦合有限元分析[J]. 岩土力学, 2017, 38(1): 284-290.
[11]刘日成, 蒋宇静, 李 博, 等. 岩体裂隙网络非线性渗流特性研究[J]. 岩土力学, 2016, 37(10): 2817-2824.
[12]叶祖洋, 姜清辉, 刘艳章, 等. 岩体离散裂隙网络的非饱和渗流数值分析[J]. 岩土力学, 2017, 38(11): 3332-3340.
[13]仵彦卿, 张倬元. 岩体系统渗流场与应力场耦合的广义双重介质模型的应用研究[J]. 工程地质学报, 1996, 4(3): 40-46.
[14]徐 轶, 徐 青. 基于COMSOL Multiphysics的渗流有限元分析[J]. 武汉大学学报(工学版), 2014, 47(2): 165-170.
[15]陈卫金,程东会,陶 伟.Van Genuchten模型参数的物理意义[J].水文地质工程地质,2017,44(6):147-153.
[16]孙广忠, 林文祝. 结构面闭合变形法则及岩体弹性变形本构方程[J]. 地质科学, 1983, 18(2): 177-180.
[17]VANAPALLI S K,FREDLUND D G,PUFAHL D E,et al. Model for the Prediction of Shear Strength with Respect to Soil Suction[J]. Canadian Geotechnical Journal, 1996, 33(3): 379-392.
[18]GB 51016—2014, 非煤露天矿边坡工程技术规范[S]. 北京: 中国计划出版社, 2015.
基金
国家自然科学基金项目(41672317,U1802243); 湖北省技术创新重大专项(2017ACA184); 武汉科技大学重大科技项目培育类创新团队项目(2018TDX01)
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