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降雨入渗对土质边坡稳定性的影响机制与分析方法研究

一、引言

1.1研究背景与意义

在各类地质灾害中，边坡失稳造成的危害不容小觑。它不仅严重威胁到人民群众的生命财产安全，还会对基础设施、生态环境等造成巨大破坏。据相关资料显示，我国每年因边坡失稳引发的滑坡、泥石流等地质灾害，导致大量人员伤亡和财产损失，对经济发展和社会稳定带来极大挑战。

而降雨入渗作为引发土质边坡失稳的关键因素，一直是岩土工程领域的研究重点。降雨过程中，雨水通过地表渗入土体，改变了土体的物理力学性质。随着雨水的不断入渗，土体的含水率逐渐增加，这会导致土体的重度增大，进而增加了边坡的下滑力。同时，孔隙水压力也会随之上升，有效应力相应减小，使得土体的抗剪强度降低。当土体的抗剪强度不足以抵抗下滑力时，边坡就会发生失稳破坏。

从实际案例来看，1982年7月重庆云阳地区连降暴雨，由于排水沟被堵、排水失效，大量水流渗入老滑体，使滑体内部抗滑力减弱，从而导致鸡扒子滑坡。此次滑坡体面积约0.77平方公里，总土石方量约1500万立方米。滑坡虽未造成人身伤亡，但毁坏房屋1730间，工农业生产直接经济损失共600万元。此外，由于滑坡阻塞河道，给长江航运带来了极大的困难，造成约1000万元的间接经济损失，航道整治费更是高达8000万元。又如1989年7月台风暴雨使东阳山区发生53处泥石流，冲毁房屋、公路、汽车等，经济损失达亿元。这些惨痛的案例充分说明了降雨入渗引发的边坡失稳问题的严重性。

研究降雨入渗条件下土质边坡的稳定性，具有重大的现实意义。从防灾减灾角度来看，准确掌握边坡在降雨入渗作用下的稳定性变化规律，能够为地质灾害的预测和预警提供科学依据。通过提前采取有效的防范措施，可以大大降低灾害发生的概率和损失程度，保障人民群众的生命财产安全。在工程建设领域，无论是交通、水利还是建筑等工程，都不可避免地会涉及到边坡工程。深入研究降雨入渗对边坡稳定性的影响，能够为边坡的设计、施工和维护提供合理的建议，确保工程的安全稳定运行。在公路建设中，合理设计边坡的坡度、排水系统等，可以有效减少降雨入渗对边坡稳定性的影响，降低后期维护成本。

1.2国内外研究现状

在降雨入渗对土质边坡稳定性影响的研究领域，国内外学者已取得了丰硕的成果。国外方面，早期研究主要聚焦于降雨入渗过程中土体的渗流特性。如Richards在1931年提出了描述非饱和土水流运动的Richards方程，为后续研究奠定了重要的理论基础。随后，Fredlund和Xing于1994年提出了考虑基质吸力影响的非饱和土抗剪强度理论，进一步完善了非饱和土力学理论体系，使得对降雨入渗条件下土质边坡稳定性的分析更加准确和深入。近年来，随着计算机技术和数值模拟方法的飞速发展，国外学者运用先进的数值软件，如FLAC、ABAQUS等，对复杂的降雨入渗过程和边坡稳定性进行了模拟研究。A.N.Schofield和C.P.Wroth通过数值模拟分析了不同降雨强度和持续时间对边坡孔隙水压力分布和稳定性的影响，发现降雨强度越大、持续时间越长，边坡孔隙水压力上升越快，稳定性降低越明显。

国内对降雨入渗与土质边坡稳定性的研究也在不断深入。在理论研究方面，陈祖煜等学者对边坡稳定性分析方法进行了系统研究，提出了多种适用于不同工况的边坡稳定性计算方法，如不平衡推力法等，为降雨入渗条件下土质边坡稳定性分析提供了有效的工具。在工程实践中，针对我国复杂的地质条件和频繁的降雨引发的边坡失稳问题，学者们进行了大量的现场监测和案例分析。李焯芬对香港地区的大量边坡进行了长期监测，研究了降雨入渗与边坡失稳之间的关系，发现前期降雨对边坡稳定性的影响不可忽视，前期降雨会使土体饱和度增加，降低土体抗剪强度，为后续降雨引发边坡失稳创造条件。

尽管国内外在该领域已取得诸多成果，但仍存在一些不足之处。在降雨入渗模型方面，目前的模型大多基于一定的假设条件，难以完全准确地描述实际降雨入渗过程中土体的复杂物理力学行为，如土体的各向异性、非均质性以及降雨过程中的非线性变化等。在边坡稳定性分析方法上，虽然现有的方法在一定程度上能够评估边坡的稳定性，但对于多因素耦合作用下的边坡稳定性分析，还缺乏全面、准确的方法。降雨入渗与地震、风化等因素共同作用时，现有方法难以精确评估边坡的稳定性。在实际应用中，由于缺乏对现场土体参数的准确获取和实时监测手段，导致理论分析与实际工程存在一定的偏差，影响了对边坡稳定性的准确判断和有效防治。

1.3研究内容与方法

1.3.1研究内容

降雨入渗对土质边坡稳定性的影响因素分析：全面分析降雨强度、降雨持续时间、降雨类型（如暴雨、持续小雨等）、前期降雨情况以及土体自身特性（包括土体的渗透系数、孔隙率、初始含