飽和土的案例
非飽和土邊坡降雨入滲
降雨入滲條件下非飽和土邊坡穩(wěn)定分析[J]. 巖土力學(xué), 2005, 26(12):92-97.
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來源：ABAQUS在巖土工程中的應(yīng)用
飽和顆粒土凍結(jié)過程中的多場耦合研究
在本文導(dǎo)出的基于相平衡和力平衡的一維冰分凝模型基礎(chǔ)上，將冰分凝量作為初應(yīng)變考慮，應(yīng)用熱應(yīng)力研究中的Duhamel方法，考慮邊界的約束條件，將溫度場、水分場與應(yīng)力場聯(lián)系起來，導(dǎo)出了一個關(guān)于飽和顆粒土凍結(jié)過程中三場耦合的簡單一維模型，并進行了數(shù)值模擬，討論了邊界約束對于凍脹現(xiàn)象的影響
飽和顆粒土凍結(jié)過程中的多場耦合研究.pdf
關(guān)于VADOSE/W的特性及應(yīng)用
VADOSE/W軟件是一款分析外界環(huán)境中的水體通過地面和地下的非飽和土區(qū)域進入地下水體的有限元軟件。它可以對各種環(huán)境狀況和地下水滲流相結(jié)合的問題進行分析。比如，用戶可以使用VADOSE/W軟件對由于下雨而引起的地下水滲流問題進行簡單的分析，也可以建立一種考慮了雪的融化、植物根部的蒸發(fā)、表面蒸發(fā)、流走、積聚、氣體擴散等多種因素影響的非常復(fù)雜的模型來進行分析。
對非飽和土力學(xué)性能的理解對于，分析邊坡穩(wěn)定性、設(shè)計礦床或城市垃圾廢棄物設(shè)施的覆蓋土層、農(nóng)業(yè)或灌溉項目中的地下水滲流等問題的研究都是非常重要的。地表的環(huán)境狀況，如滲流、蒸發(fā)、蒸騰等對非飽和區(qū)域和滲流區(qū)域內(nèi)的土體性質(zhì)有很大影響，這已經(jīng)日益引起人們的關(guān)注和認(rèn)識。
事實上，“非飽和土力學(xué)行為受地表水流狀況的影響，遠大于受非飽和土區(qū)域厚度的影響?！币虼?，如何確定環(huán)境狀況對非飽和土區(qū)域的影響，就需要用VADOSE/W軟件來進行建模分析了。
VADOSE/W軟件可以應(yīng)用于巖土工程、采礦、水文地質(zhì)學(xué)、工業(yè)和民用工程項目的設(shè)計和分析中。
VADOSE/W軟件的特點：
? 基于覆蓋土層厚度和土質(zhì)特性參數(shù)的面層單元網(wǎng)格。
? 復(fù)雜土層覆蓋的地質(zhì)巖層建模分析。
? 在求解時使用自適應(yīng)時間步長來保證計算的收斂和每個天然氣象數(shù)據(jù)的邊界條件。
? 基于粒徑信息和基本參數(shù)，估計土體的特性參數(shù)。
? 使用隨時更新的全球氣象數(shù)據(jù)庫資料或加入某一特定區(qū)域的氣象數(shù)據(jù)。
? 可以指定總太陽輻射或潛在水汽蒸發(fā)作為氣象數(shù)據(jù)，或讓VADOSE/W軟件自己估計能量成分。
? 提供與DXF、WMF、EMF或BMP格式文件的接口，并可以將計算結(jié)果以這些文件格式輸出。
? 計算邊界面上的流量：對滲流區(qū)域進行建模分析的關(guān)鍵問題是預(yù)測準(zhǔn)確的面邊界條件。
展開 Abaqus在地下及橋梁工程中的應(yīng)用
因而，研究非飽和土的流-固耦合問題具有重大理論和實際意義。
施工過程對環(huán)境的影響
一般地鐵車站工程具有開挖跨度大、臨時支護和工法轉(zhuǎn)換頻繁、時空效應(yīng)顯著、地質(zhì)條件復(fù)雜、邊界環(huán)境條件限制嚴(yán)格、施工難度和風(fēng)險極大等特點。地鐵車站建設(shè)中的工程問題具有材料非線性、幾何非線性、邊界非線性、時空效應(yīng)等特點。
以地鐵車站作為工程背景，研究地鐵車站施工過程中支護結(jié)構(gòu)、圍巖和近鄰重要環(huán)境對象（橋基、管線、建筑物等）的力學(xué)響應(yīng)和安全控制，為地鐵車站的動態(tài)設(shè)計和動態(tài)施工管理提供理論依據(jù)和指導(dǎo)，為施工安全提供技術(shù)保障和科學(xué)決策。
邊坡穩(wěn)定的剪切帶計算
應(yīng)變局部化現(xiàn)象在巖土工程中大量存在，最為典型的就是土體失穩(wěn)時形成的剪切帶。
剪切帶形成的研究對于評價土工結(jié)構(gòu)物的安全性和穩(wěn)定性等問題具有重 要意義。剪切帶現(xiàn)象的本質(zhì)是材料的不穩(wěn)定性，材料不穩(wěn)定研究中的一個十分重要的問題是多尺度和標(biāo)度律的問題。在材料發(fā)生不穩(wěn)定性時，不同的物理過程，不同的微－細觀結(jié)構(gòu)，在某個時間尺度內(nèi)，將以其特有的動力學(xué)行為，在某個特征尺度上表現(xiàn)自己，它對計算力學(xué)構(gòu)成了嚴(yán)重的挑戰(zhàn)。
降雨入滲條件下非飽和土邊坡分析
地球表面很大一部分處于干旱或半干旱地帶。因此，工程中遇到的土大多數(shù)都處于非飽和狀態(tài)，濕陷性黃土、膨脹土、熱帶殘積土和人工填土等都是典型的非飽和土。
非飽和土是固－液－氣三相復(fù)合介質(zhì)，其物理性質(zhì)較復(fù)雜。降雨入滲是一種典型的非飽和流固耦合現(xiàn)象，需要研究雨水入滲的瞬態(tài)滲流場、土坡變形以及各種邊界條件的影響。分析非飽和流固耦合過程要考慮多因素控制方程，并求出各種邊值問題的解。探討滲流－變形耦合場來研究降雨入滲滑坡，是目前環(huán)境地質(zhì)災(zāi)害和巖土工程需要展開的工作。
節(jié)理材料的邊坡穩(wěn)定性分析
巖石是一種非常復(fù)雜的材料。
展開 
ABAQUS有效應(yīng)力
①有效應(yīng)力
土體強度主要由土顆粒之間的法向應(yīng)力決定的：
τ=c+σtanψ
飽和土體由土和水組成，而總應(yīng)力也是由這2相承擔(dān)?？紫吨械乃袚?dān)的部分我們稱呼為孔隙水壓力，另外一部分土骨架承擔(dān)的部分我們稱呼為有效應(yīng)力。土的抗剪強度是由有效應(yīng)力決定的(水是流體，不耐剪)。
P=P'+(A-As)*u As為土顆粒接觸面積
同時除以A得，σ=σ'+(1-α)*u
如果α等于零，即最早太沙基提出的飽和土有效應(yīng)力原理。
我們正常固結(jié)的飽和土中的孔隙水壓力為靜孔隙水壓力，在外荷載如地震等作用下會形成超孔隙水壓力。通常我們關(guān)心超孔隙水壓力的分布與消散，但在地震等瞬間發(fā)生的巨大外荷載作用下，超孔隙水壓力來不及消散（土的固結(jié)滲透是個漫長過程）。孔隙水壓力增大，有效應(yīng)力減小，成液態(tài)狀-即土的液化。
②外力增量(鉛直增量Δσ1,水平增量Δσ3)下孔隙水壓力變化
大多土工問題常把主應(yīng)力增量分成兩部分來考慮，①各項等壓增量(Δσ1+Δσ3)/2 ②偏差應(yīng)力增量(Δσ1-Δσ3)/2。前者對應(yīng)的孔隙水壓力增量為Uc，后者對應(yīng)的孔隙水壓力增量為Us，總的孔隙水壓力增量為u=Uc+Us，那么Uc和Us與外力增量間有什么關(guān)系呢，接下來介紹兩個孔壓系數(shù)B和A(見推導(dǎo))。
（圖中有點錯誤，最后Δu=B*Δσ）
即：Uc=B*(Δσ1+Δσ3)/2
對于飽和巖土，水壓縮系數(shù)很小，而土骨架壓縮系數(shù)很大，固對于飽和土體，B可以取1.
展開 淺談abaqus中飽和土體流固耦合相關(guān)問題
（相關(guān)子程序中可以自行定義，這里不再贅述）
子選項中的數(shù)值通常在非飽和土體中進行設(shè)置
在進行流固耦合分析中，通常需另外設(shè)置排水邊界，即在土體表面設(shè)置零孔壓面，區(qū)域的選擇是結(jié)點（node)集合而不是面集合（surf。在非飽和土體中排水面的設(shè)置與此不同。
巖土工程分析中，Geostatic分析步通常都是巖土分析的第一步，在該步中，土體受到重力作用，所設(shè)置的初始應(yīng)力應(yīng)和重力相平衡，且不產(chǎn)生任何位移。然而，對于復(fù)雜的模型，模型中存在過大的非線性，可能造成Geostatic步的迭代失敗，需要調(diào)整初始應(yīng)力狀態(tài)，因此，精確的設(shè)置初始應(yīng)力并不容易。在這里，簡單講述一種設(shè)置初始應(yīng)力的方法。通常認(rèn)為土體中的初始水平有效應(yīng)力只和z坐標(biāo)有關(guān)和水平位置無關(guān)，因此在分析中，水平有效應(yīng)力由豎向有效應(yīng)力乘以水平土壓力系數(shù)得到。相關(guān)的關(guān)鍵字語句為：
*initial conditions ,type=stress,geostatic;
關(guān)鍵字stress表明定義的初始應(yīng)力，而關(guān)鍵字geostatic表明定義隨深度線性變化的初始應(yīng)力，相應(yīng)的數(shù)據(jù)行依次為單元號或單元集合名稱，起點應(yīng)力值，對應(yīng)坐標(biāo)，終點應(yīng)力值，對應(yīng)坐標(biāo)，x方向的水平土壓力系數(shù)，y方向的水平土壓力系數(shù)。cae中設(shè)置如圖所示：
分析過程中，還應(yīng)設(shè)置初始孔隙比、初始孔隙水壓力等
*initial conditions ，type=pore pressure
*initial conditions ，type=ratio
對非飽和土還需定義初始飽和度，若不定義，abaqus默認(rèn)土體是飽和的，此文章考慮的是飽和土，故不需設(shè)置。
展開 Abaqus在巖土工程中的應(yīng)用
A BAQUS可以很好地模擬巖土的力學(xué)性能及對巖土工程的各個方面進行模擬包括非線性應(yīng)力- 應(yīng)變關(guān)系、瞬態(tài)固結(jié)、穩(wěn)態(tài)流變、井點降水、土體液化分析、施工過程、巖土的應(yīng)力- 變形與穩(wěn)定性、邊坡應(yīng)力及穩(wěn)定性、邊坡和硐室錨固效應(yīng)分析、路基、底座、深基坑、樁等的承載能力與沉陷分析、土體與鋼筋混凝土道路主體間的相互作用、錨固鋼纜、預(yù)應(yīng)力鋼筋、鋼支撐、隧道加強筋等鋼結(jié)構(gòu)與巖土和混凝土在溫度和外力作用下裂隙的分布與擴展過程模擬。
與其他領(lǐng)域相比，巖土工程中的數(shù)值分析有其本身的特點，ABAQUS具備解決巖土工程相應(yīng)問題的功能，簡要分析如下：
（1）擁有能夠真實反映土體性狀的本構(gòu)模型，如土體的屈服特性、剪脹特性等。ABAQUS擁有摩爾庫倫模型、Druker-Prager模型、Cam-Clay模型（修正劍橋模型）等，可真實反應(yīng)土體的大部分應(yīng)力應(yīng)變特點。其中修正劍橋模型是很多其他通用有限元軟件所沒有tigong的。另外，ABAQUS還tigong了二次開發(fā)接口，用戶可以靈活地自定義材料特性。
（2）土體是典型的三相體，普遍認(rèn)為土體的強度和變形取決于有效應(yīng)力，因此軟件必須能夠進行有效應(yīng)力計算。ABAQUS中包含孔壓單元，可以進行飽和土和非飽和土的流體滲透/應(yīng)力耦合分析（如固結(jié)、滲透等），可以滿足這一要求。
（3）巖土工程中經(jīng)常涉及到土與結(jié)構(gòu)的相互作用問題，二者之間的接觸特性需要得到正確模擬。ABAQUS具有強大的接觸面處理功能，可以正確模擬土與結(jié)構(gòu)之間的脫開、滑移等現(xiàn)象。
（4）巖土工程數(shù)值分析需要軟件具有處理復(fù)雜邊界、載荷條件的能力。
展開 Abaqus在巖土仿真分析中能干什么 附ABAQUS巖土工程實例詳解下載
一、初始條件類
1）初始應(yīng)力場（含孔壓場）
2）初始孔隙比
3）初始飽和度
4）初始溫度分布
5）初始場變量
二、分析步類型
1）總應(yīng)力分析
2）有效應(yīng)力
固結(jié)分析（飽和土、非飽和土）
3）熱-力-流耦合分析（同時考慮固結(jié)和傳熱）
4）動力分析
需要注意ABAQUS尚不能進行有效應(yīng)力動力固結(jié)問題。
三、材料模型
1）線彈性（可考慮彈性模量隨某變量（如深度）的變化）
2）莫爾庫倫（常用于砂土、顆粒材料）
3）D-P（可加帽蓋）
4）修正劍橋模型（這也是ABAQUS優(yōu)于其它一般通用有限元軟件的地方）
5）用戶自定義材料（非常靈活）
四、接觸功能
1）ABAQUS中提供了三種接觸算法。general contact（通用接觸）、contact pairs（接觸對）和contact elements（接觸單元）。通用接觸一般在顯式算法中使用，在顆粒流等包含大規(guī)模接觸面等問題中尤其方便。
2）可模擬不同材料界面的力學(xué)和溫度相互作用（Interaction），如樁-土接觸面等。
3）ABAQUS提供了不同的約束條件，如Embedded region可模擬土釘，加筋土等。Tie可將兩個區(qū)域綁定在一起，網(wǎng)格劃分不連續(xù)時也可使用這一功能。
下載地址：ABAQUS巖土工程實例詳解
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一、初始條件類
1）初始應(yīng)力場（含孔壓場）
2）初始孔隙比
3）初始飽和度
4）初始溫度分布
5）初始場變量
二、分析步類型
1）總應(yīng)力分析
2）有效應(yīng)力
固結(jié)分析（飽和土、非飽和土）
3）熱-力-流耦合分析（同時考慮固結(jié)和傳熱）
4）動力分析
需要注意ABAQUS尚不能進行有效應(yīng)力動力固結(jié)問題。
顧寶和—淺談巖土工程的專業(yè)特點
（2） 土的孔隙性
土是一種散體材料，存在孔隙。對于飽和土是固、液兩相；對于非飽和土，是固、液、氣三相。于是產(chǎn)生了有效壓力和孔隙壓力；孔隙壓力又有孔隙水壓力和孔隙氣壓力。有效應(yīng)力原理成了土力學(xué)區(qū)別于一般材料力學(xué)的主要標(biāo)志，在土工計算中產(chǎn)生了總應(yīng)力法和有效應(yīng)力法兩種原理和方法。在飽和土中，由于孔隙水壓力的增長和消散，不同的加荷速率地基承載力不同；是否及時支撐，對軟土基坑穩(wěn)定有不同的表現(xiàn)；滲透系數(shù)和地層組合的差別, 導(dǎo)致基礎(chǔ)沉降速率的差別等等。飽和土中的超靜水壓力可導(dǎo)致擠土效應(yīng)，使樁被擠斷、擠歪和上?。坏卣饡r的超靜水壓力導(dǎo)致砂土和粉土液化。非飽和土的孔隙氣壓力形成基質(zhì)吸力，基質(zhì)吸力隨著土中含水量的增加而降低，因而是不穩(wěn)定的。膨脹土和黃土隨濕度的增加而強度顯著降低，非飽和土基坑雨季容易發(fā)生事故，花崗巖殘積土邊坡暴雨容易發(fā)生淺層滑坡，都和基質(zhì)吸力降低有關(guān)?？傊盐蘸每紫秹毫κ菐r土工程的重要關(guān)鍵。
5 對自然條件的依賴性和條件的不確知性
巖土工程作為土木工程的分支，是以傳統(tǒng)力學(xué)為基礎(chǔ)發(fā)展起來的。但很快發(fā)現(xiàn)，單純的力學(xué)計算不能解決實際問題。原因主要在于對自然條件的依賴性和計算條件的不確知性。試與結(jié)構(gòu)設(shè)計比較，結(jié)構(gòu)工程師面臨的材料是混凝土、鋼材等人工制造的材料，材質(zhì)相對均勻，材料和結(jié)構(gòu)都是由工程師在設(shè)計時選定，是可控的，計算條件十分明確，因而建立在力學(xué)基礎(chǔ)上的計算是可信的。而巖土，無論材料還是結(jié)構(gòu)，都是自然形成，不能由工程師選定和控制，只能通過勘察查明而又不可能完全查明。
展開 土的物理性質(zhì)指標(biāo)
2）土的飽和密度ρsat
3）土的有效密度ρ’
單位體積土中土粒的質(zhì)量扣除同體積水的質(zhì)量后的質(zhì)量，即為單位土體積中土粒的有效質(zhì)量。
計算土體應(yīng)力時，用到土的重力密度，簡稱重度。
表示孔隙含量的指標(biāo)：
1）土的孔隙比e
孔隙比e為土中孔隙體積Vv與土的固體顆粒體積Vs之比?？捎脕碓u價天然土層的密實程度。e<0.6土是密實的低壓縮性土；e>1.0土是疏松的高壓縮性土。
2）土的孔隙率n
是土中孔隙所占體積與總體積之比。n=Vv/V*100%
n=e/(1+e)
表示土中含水程度的指標(biāo)：
1) 土的飽和度Sr——土中被水占據(jù)的孔隙體積Vw與孔隙總體積Vv之比
Sr = Vw/Vv x 100%
飽和度本質(zhì)上表示土體孔隙中充滿水的程度。對于完全的干土，Sr=0；對于完全飽和土，Sr=1.0
展開 
陳國楨：關(guān)于土壓力計算的若干問題討論
2.土壓力計算的基本意義
土的有效應(yīng)力原理是土力學(xué)理論中最重要的概念之一，無論是研究土的強度或變形，有效應(yīng)力的概念總是貫穿始終的。
土的組成與其他物質(zhì)那種連續(xù)固體材料有著顯著的不同?？梢哉f有效應(yīng)力原理的提出和應(yīng)用闡明了碎散顆粒材料與連續(xù)固體材料在應(yīng)力關(guān)系上的重大區(qū)別，是使土力學(xué)成為一門獨立學(xué)科的重要標(biāo)志。
有效應(yīng)力原理的基本概念：一般處于地下水水位以下的土層或土中的含水量超過土能夠容納的程度即為和狀，飽和土是由固體顆粒構(gòu)成的骨架和充滿其間的水組成的兩相體，受外力后由兩種應(yīng)力形式承擔(dān):一種是粒間應(yīng)力受力由土骨架承擔(dān)，由顆粒之間的接觸傳遞；另一種是孔隙水壓力：受力由孔隙水承擔(dān)，由連通的孔隙水傳遞。有效應(yīng)力原理要點：飽和土。
太沙基首次將有效應(yīng)力原理內(nèi)容歸納為兩點：飽和土體內(nèi)任一平面上受到的總應(yīng)力可分為有效應(yīng)力和孔隙水壓力兩部分。這樣就明確了土的變形（壓縮）與強度的變化都取決于有效應(yīng)力的變化。
首先，我們承認(rèn)太沙基計算法是經(jīng)典土力學(xué)方法。也是一種用數(shù)學(xué)計算土壓力的方法。在實際運用中產(chǎn)生的兩種結(jié)果。砂性土比較符合實際，粘性土與實際有不符的。造成這種差異的原因是土的結(jié)構(gòu)不同，簡單地說，自然界的土層基本上都含水，粘性土中的水是水和土結(jié)合在一起的，砂性土水是各自分開的。這種狀態(tài)用統(tǒng)一公式計算，當(dāng)然會產(chǎn)生計算結(jié)果不一樣。所以水土分開計算也好，水土分開也好都是一種計算方法問題。不是錯與對的問題。簡單的說：土的有效應(yīng)力等于總應(yīng)力減去孔隙水壓力；土的有效應(yīng)力控制了土的變形。
地基土破壞形式有三種：即整體剪切破壞（一般發(fā)生在密實砂土中）、局部剪切破壞（一般發(fā)生在中等密砂中）和刺入破壞（一般發(fā)生在松砂中）。
太沙基關(guān)于飽和土的有效應(yīng)力原理及基于有效應(yīng)力原理的固結(jié)理論很好地解釋了海洋粘土受壓后長時間緩慢沉降及強度逐漸增長的內(nèi)在原因及規(guī)律。
展開 土力學(xué)基礎(chǔ)知識1
土的三相組成
土是由固相土顆粒、液相部分和氣體三部分所組成的三相體系。
固相土顆粒：主要由礦物質(zhì)、有機質(zhì)組成，構(gòu)成土體的骨架；對土體性質(zhì)起決定性作用；
液相部分：土中的水，存在于土骨架形成的孔隙之中，使土的性質(zhì)更加復(fù)雜，對土的性質(zhì)產(chǎn)生重要影響；
氣相部分：土中氣體，土骨架孔隙中沒有被水充滿的部分。
土的分類
土骨架間布滿相互貫通的孔隙。
飽和土：這些孔隙完全被水充滿；
非飽和土：只有一部分孔隙被水占據(jù)，另一部分被氣體占據(jù)；
干土：完全充滿氣體。
土的物理力學(xué)性質(zhì)
土體由土顆粒、水、氣體三部分組成，三相自身的性質(zhì)及他們之間的相互作用和比例關(guān)系，決定了土的物理力學(xué)性質(zhì)（the physical and mechanical properties of soil)。
土中固體顆粒的大小、形狀、礦物成分和組成情況是決定土的物理力學(xué)性質(zhì)的重要因素。
土的顆粒級配
1、概念
土顆粒包括粗顆粒和細顆粒。其大小通常用粒徑表示。
粒組(grain group)：界于一定粒徑范圍內(nèi)的土粒；
界限粒徑（cut size)：劃分粒組的分界尺寸。
粒組的劃分方法
六大粒組
土的顆粒級配（particle gradation of soil)
1）土粒的大小及其組成情況通常以土中各個粒組的相對含量，即各粒組重量占土?？偭康陌俜?jǐn)?shù)來表示。
2）顆粒級配的確定通過試驗確定。
粗粒土（d>0.075mm)---篩分法
細粒土（d<0.075mm)---比重計法或移液管法
3）粒徑級配累積曲線
描述了土體顆粒大小和分布情況。
展開 梅大高速路面塌方令人痛心，從仿真角度淺談降雨對邊坡穩(wěn)定性的影響
當(dāng)降雨強度大于邊坡土體速度時, 一方面淺層土體迅速達到暫態(tài)飽和，坡面形成地表徑流，對坡面造成沖刷；另一方面雨水滲透到內(nèi)部，土體的含水量不斷增大，引起邊坡滲流場的變化，并產(chǎn)生一定的滲流力，同時作用在土體上的動水荷載和靜水荷載也增大，土體抗剪強度降低，使邊坡的穩(wěn)定性降低，甚至導(dǎo)致邊坡產(chǎn)生滑動破壞。
實際工程中，邊坡一般為非飽和土體邊坡?；诜?em>飽和土土力學(xué)理論，降雨影響邊坡穩(wěn)定性及誘發(fā)邊坡失穩(wěn)的機理主要有以下四個方面[5]：
（1）雨水入滲引起基質(zhì)吸力降低。非飽和土內(nèi)的吸力會因外界入滲和蒸發(fā)的作用而重新分布。降雨入滲使邊坡非飽和帶土體的吸力降低，產(chǎn)生暫態(tài)飽和，土體達到塑性狀態(tài)，有效凝聚力和有效內(nèi)摩擦角大幅下降。降雨強度愈均勻，持續(xù)時間愈長，邊坡穩(wěn)定性安全系數(shù)愈低，這是造成突發(fā)性滑坡的根本原因。
圖 3 降雨導(dǎo)致非飽和土基質(zhì)吸力的變化
（2）雨水導(dǎo)致邊坡土體軟化：降雨后，地下水位升高，水力坡度增大，造成滲透壓力的改變， 同時土體浸濕軟化（強度軟化和應(yīng)變軟化），導(dǎo)致邊坡穩(wěn)定性降低。
（3）地下水位的上升。一方面地下水滲流過程對土顆粒施加壓力，同時可使粒間易溶的膠結(jié)物流失，使顆粒間的粘聚力和內(nèi)摩擦系數(shù)降低。另一方面，坡體的動水壓力和靜水壓力增大，在基巖風(fēng)化面或隔水的各種黏土層處形成軟弱滑動面，促使和加速滑坡體的滑動。而對于砂土，水位上升導(dǎo)致的孔隙水壓力的突然增大，有可能引起土體的液化。這都會使邊坡穩(wěn)定性大幅降低。
（4）降雨對邊坡坡面沖蝕。當(dāng)降雨強度大于入滲強度時，坡面會產(chǎn)生下流水力沖刷。沖蝕導(dǎo)致邊坡失穩(wěn)的機理為：濺蝕—面蝕—細溝沖蝕—淺溝沖蝕—崩塌—滑坡。降雨及其形成的坡面流是沖蝕的動力來源。
圖 4 人工排土邊坡水力沖刷
二、降雨造成邊坡失穩(wěn)的有限元仿真
剛體極限平衡法是工程中應(yīng)用最早，計算理論體系最為完備的分析方法。
展開 投稿參賽：利用PLAXIS軟件計算考慮降雨的邊坡穩(wěn)定性
巖土工程有限元軟件PLAXIS從2011版開始，可以進行非飽和土滲流，并進行滲流-變形耦合計算。
有了這一功能之后，能較為方便地考慮降雨對邊坡穩(wěn)定性的影響（滲流和變形耦合，安全系數(shù)計算方法為強度折減法）。另一款著名軟件Geo-Studio中，滲流計算和安全性計算是分開的兩個模塊，用戶可以先進行滲流計算、之后把結(jié)果導(dǎo)入安全性分析計算中（滲流和變形不耦合，安全系數(shù)計算方法為極限平衡法）。
附件的這篇文章（我是第一作者）介紹了相關(guān)理論，并提供了一個算例。在PLAXIS用戶中，我是比較早開始嘗試使用這一功能進行邊值問題計算的。
利用PLAXIS軟件計算考慮降雨的邊坡穩(wěn)定性.pdf
