南方地区极端冰雪条件下的边坡渗流分析.pdfVIP

第41卷 第21期 人 民 长 江 Vo1．41．No．21 2010年 11月 Yangtze River NOV， 2010 文章编号 ：1001—4179(2010)21—0006—04 南方地区极端冰雪条件下的边坡渗流分析 郭 志华，韩 前 龙，林 学 锋 (长江勘测规划设计研究院 枢纽设计处，湖北 武汉430010) 摘要：结合工程实例 ，在假定极端冰雪边界条件及边坡岩体渗透特性条件下，采用饱和 一非饱和渗流分析方 法 ，研 究了我 国南方极端冰雪融水对边坡渗流场的影响 。结果显示：融雪入渗将 显著抬高边坡浅表部 的压力 水头，特别是缓坡地带及坡脚处可能出现范围较大的暂态饱和区。随着融雪水持续入渗 ，下部压力水头逐渐 升高，自由面位置明显上升 ，但入渗结束后的一段 时间 内，坡体局部压力水头并无 明显 降低 ，且受上部入渗影 响，压力水头甚至呈现继续升高的趋势。边坡深部渗流场受融雪入渗影响较小。 关 键 词 ：边坡 ；渗流场 ；渗流分析 ；极端冰雪灾害 中图法分类号 ：P642 文献标志码 ：A 2008年初，我国南方出现了较大范围的极端冰雪 热力三场耦合 的问题 ，并给 出了简化数学模型 ¨ “。 天气 ，并呈现出冰雪强度大 、范围广 、历时长、危害大等 苗天德以混合理论为基础 ，建立 了考虑水分迁移条件 特点。目前对 “极端冰雪 ”尚无统一 明确 的定义。张 下的热传导方程 ，以及冻土 中的固、液 、汽三相耦合方 永兴和王桂林认为极端冰雪指罕见 的持续大范围低 程 ¨。赖远明等人提出了考虑渗流场的耦合模型，同 温、雨雪和冰冻的极端天气 。极端冰雪条件下，岩 时将该理论应用于我国西北寒区隧道 、挡土墙等工程 土体容易发生冰胀 与融沉，冰雪融水入渗导致岩土体 设计 。在数值模拟方面，李东庆和魏春玲通过数值 渗流场改变，从而可能改变岩土体应力场 ，最终可能引 模拟研究了边坡渗流对多年冻土地区路基稳定性的影 发次生地质灾害。 响 ，朱志武等人采用数值模拟方法分析了多年冻土 从现有文献资料来看 ，国内对冻土 (岩)渗透性的 路基中渗流场 、应力场的变化规律 。毛雪松等人建 研究多集中在青藏高原多年冻土 (岩)地 区和季节性 立 了多年冻土地区路基 的水一热一力耦合模型 ，并通 冻土 (岩)地 区，对我国南方短时冻土 (岩)的研究很 过数值模拟研究路基中的水分场以及应力场变化 。 少。E．J．Chamberlain等人系统地研究 了粘土试样在 汪仁和和李栋伟提出了地层正冻过程中水热耦合的一 冻融前后 的渗透性变化 。K．A．Linell等人认为现 般模型，并对其进行了数值模拟 …。为探讨诱发地质 场土体在远离水源时，可采用封闭环境模拟冻融循环 灾害的机理，本文以边坡工程为例，从渗流分析角度出 对渗透性 的影响 。M．A．Othman等人研究了冻融对 发 ，研究极端冰雪灾害条件下，积雪融水入渗时岩土体 粘土水力传导系数 的影响 -63。R．Viklander等人研 内渗流场的变化。 究了冻融循环对土渗透 系数的影响 。L C．Wong 1 极端冰雪条件确定 研究了冻融循环对闭合环境下岩土材料渗流性 的影 响 。罗小刚等人通过试验研究粘性原状土经过一 本文采用由S．Finsterwalder等人提出的度 日模型 次冻融循环后 ，其物理力学性质发生的变化 ¨ 。 分析确定冰雪边界条件 ，主要基于冰雪消融与气温 R．D．Miller提出了