考虑二维降雨入渗的非饱和土边坡瞬态体积含水率分析

付建新^1,2，宋卫东^1,2，杜建华^1,2

1. 北京科技大学金属矿山高效开采与安全教育部重点实验室2. 北京科技大学土木与环境工程学院

摘 要：降雨是非饱和土边坡失稳的关键因素之一,非饱和土体的强度与体积含水率有密切的关系.考虑二维降雨入渗条件,基于非饱和土达西渗流定理及质量守恒定律建立了非饱和土的二维降雨入渗模型方程.基于交替隐式有限差分法,采用MATLAB编制了计算程序,对方程进行了数值计算,研究了不同降雨条件、边坡内部不同位置的瞬态体积含水率分布.研究表明,由于考虑了水平方向的入渗,边坡内随着深度和水平距离的增加,体积含水率都发生了变化,在距离边坡表面1 m左右时,体积含水率变化率变小,边坡表层的体积含水率变化远远大于边坡深部.初始体积含水率越小,边坡体积含水率变化越大,这对边坡的稳定性不利.

关键词：非饱和土边坡;边坡稳定性分析;水含量;数学模型;交替方向隐式法;有限差分法;