滲流對邊坡穩(wěn)定性的影響評述

滲流對邊坡穩(wěn)定性的影響評述摘要：滲流對邊坡穩(wěn)定性影響重大，本文對在滲流作用下邊坡穩(wěn)定性影響及邊坡穩(wěn)定性中考慮滲流的方法作簡要介紹。關鍵詞：邊坡穩(wěn)定性分析、流固耦合、滲流場1前言邊坡是人類生產生活的最普遍也是重要的地理環(huán)境,與人們的各種活動密切相關。在人類發(fā)展過程中,無時不與它相互沖突、相互協(xié)調,進而達到相互依存。特別是近幾十年來,隨著工程活動規(guī)模的擴大及經濟建設的急劇發(fā)展,邊坡工程中高陡邊坡穩(wěn)定性及大型災害性滑坡預測問題得到越來越多的重視。土質邊坡穩(wěn)定向題一直是巖土工程領域中一項最基本而又十分主要的研究課題，科學合理地評價土坡穩(wěn)定性對于確保人民生命財產和保證工程正常運行有非常重要意義。在影響土坡穩(wěn)定性的諸多因素中，水的作用是一個至關重要的外在因素。大量事實表明：90%以上的土質邊坡失穩(wěn)與水有著息息相關的聯系，尤其是在各種危險水力條件下由于滲流作用量易引發(fā)滑坡發(fā)生。2滲流的影響及危害堤防、江河水庫岸坡和土石壩的滲流穩(wěn)定主要是滲透破壞問題。滲流破壞可區(qū)分為整體破壞和局部破壞。整體破壞即在滲流作用下的岸坡滑坡穩(wěn)定性問題，整體穩(wěn)定性分析，正確考慮作用在土體上的滲流作用是關鍵。滲流的局部破壞主要發(fā)生在地下水滲流的集中滲出點(滲流方向為自下而上或與壩坡相切)、邊坡下游坡和基礎薄弱部位。對滲流作用的破壞研究重點是危險水力條件及不同滲流方向時允許滲透坡降(與局部穩(wěn)定相關)等，采取措施改變地下水滲流的方向、高度、滲出點坡降等，防止產生滲漏、管涌、流土和接觸沖刷等滲透變形。據資料統(tǒng)計表明,我國有新老滑坡約30萬處,其中災害性的約1.5萬處,每年損失高達100億元以上。特別是在2008年5月12日汶川大地震中,由于邊坡滑坡造成的經濟損失巨大。大量的工程資料和實踐經驗表明：大壩在汛期發(fā)生的各種險情中，大部分是由于滲透破壞造成的。滲流造成管涌險情等局部穩(wěn)定隱患和滑坡等整體穩(wěn)定隱患。因此，須對大壩的滲流狀況進行監(jiān)控與分析，并對其滲流發(fā)展態(tài)勢及時預測與預報，防患于未然。3滲流作用下邊坡穩(wěn)定性研究現狀早期的邊坡穩(wěn)定性研究主要以土體為研究對象，借用土力學理論，形成了一種半經驗半理論性質的研究方法，由于對力學機理方面考慮較少，其計算結果往往與實際情況有較大差別。在這一時期，我國滑坡失穩(wěn)現象雖然屢有發(fā)生，但從總體上看，大型滑坡并不多，所以此時的穩(wěn)定性研究尚處于初期發(fā)展階段，工作重點側重于滑坡歷史資料的分析以及滑坡形態(tài)的分類，歸納總結出不同類型滑坡的穩(wěn)定性分析方法和相應的變形破壞機制。國內學者從事流固耦合方面的研究起步較晚，但也陸續(xù)開展了一些重要工作。沈珠江首先將固結理論的有限單元法應用于土體固結分析。陳平、張有天等以裂隙滲流理論和變形本構關系為基礎，提出了巖體滲流與應力耦合分析方法，并對重力壩壩基進行了裂隙巖體二維流固耦合分析。王媛以Biot理論為基礎，提出了以結點位移和孔隙水壓力為未知量的滲流場與應力場耦合的計算方法。柴軍瑞從土壩的滲透特性出發(fā)，提出了均質土壩滲流場與應力場耦合分析的連續(xù)介質數學模型。耿克勤、吳水平分析了裂隙巖體的受力變形機理，研究了單裂隙在法向應力、剪應力及復雜應力條件下的流固耦合特性，建立了滲透系數與應變相關的流固耦合數學模型，并對拱壩和壩肩巖體的流固耦合進行了求解。高海鷹從工程觀點出發(fā)，在對完整巖塊的滲透系數忽略不計的條件下，借助層面縫隙流運動規(guī)律和變分基本原理，建立了裂隙巖體滲流場和應力場耦合模型，提出了運用同一套單元網絡對兩場進行區(qū)域離散的觀點。曾海容、宋惠珍等基于連續(xù)介質力學的一般理論，在多相滲流理論模型的基礎上，建立耦合形式的油相壓力、水相飽和度方程和固相變形方程，并給出了相應的有限元數值求解公式。王曉鴻、仵彥卿以等效滲流場與應力場耦合數學模型的混合分析方法為基礎，進行數值分析，并借助該模型驗證了某庫岸邊坡的耦合應力場。陳慶中、馮星梅等建立了應力場一滲流場數學模型，并討論了流場耦合問題的分析方法。劉建軍、耿萬東將滲流力學與彈塑性力學相結合，考慮地下水和巖土骨架之間的相互作用，建立地下水流固耦合滲流數學模型，并根據有限元原理得出其計算方法，進行耦合求解沈振中等則提出了壩基巖體粘彈性流固禍合分析模型，并對壩基開挖過程進行了模擬計算分析。陳波、李寧等在推證多孔介質三場耦合數學模型微分控制方程的基礎上，[9]陳祖煜.土質邊坡