›› 2015, Vol. 36 ›› Issue (9): 2478-2486.doi: 10.16285/j.rsm.2015.09.006

• 基础理论与实验研究 • 上一篇    下一篇

边坡稳定性分析中的渗透力计算方法考证

蒋中明1，龙 芳1，熊小虎1，冯树荣2，钟辉亚2   

  1. 1. 长沙理工大学 水利工程学院，湖南 长沙 410004；2. 中国电建中南勘测设计研究院有限公司，湖南 长沙 410014
  • 收稿日期:2014-03-22 出版日期:2015-09-10 发布日期:2018-06-13
  • 作者简介:蒋中明，男，1969年生，博士后，教授，主要从事岩土力学与工程方面的科研教学工作
  • 基金资助:
    “十二五”科技支撑计划课题（No.2012BAK03B04）；湖南省自然科学基金（No.12JJ3055）。

Study of calculation methods of acting force of seepage in slope stability analysis

JIANG Zhong-ming1, LONG Fang1, XIONG Xiao-hu1, FENG Shu-rong 2, ZHONG Hui-ya 2   

  1. 1. School of Hydraulic Engineering, Changsha University of Science & Technology, Changsha, Hunan 410004, China; 2. PowerChina Zhongnan Engineering Corporation Limited, Changsha, Hunan 410014, China
  • Received:2014-03-22 Online:2015-09-10 Published:2018-06-13

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2297

摘要： 针对土力学中渗透力概念模糊、计算方法不统一的问题，从饱和土体的两相介质组成特性研究出发，全面阐释了饱和土体中与水相关的作用力概念，揭示了各种水作用力对土体骨架的面力作用本质。建立了渗流条件下土体、土骨架和孔隙水体的受力分析模型，推导了土中水流动形成的渗透力计算公式。从土体受力分析的弹塑性有限元和极限平衡分析方法两个角度，阐述了渗透力荷载效应的计算模式。分析结果表明：在有限元方法中采用有效应力原理进行土体受力分析可以正确反映渗透力荷载效应；条分法中的面力模型也可完全代表渗透力的荷载作用效应，但由于条分法中条间力假定的存在将导致渗透力荷载效应不能全面得到反映。边坡稳定性分析的水土合算总应力法在理论上是不完备的，而基于有效应力思想的水土分算法将条块边界上所有的水压力都作为条块受力分析的荷载，从而可以全面地反映渗透力的荷载效应，因此，在考虑渗透力作用方面是精确的。

关键词: 土力学, 边坡稳定性, 渗透力, 有效应力

Abstract: To better understand the concept and calculated method for acting force due to seepage, based on the research in composition characteristic of saturated soil, concepts related to acting force due to pore water are clarified generally. The essence of acting force of pore water on soil skeleton is also reveled. The mechanical models for soil mass, soil skeleton and pore water under seepage condition are developed, and the corresponding formulations for the calculating acting force due to seepage are deduced in different ways. The calculation methods of acting force in finite element method(FEM) and in the limit equilibrium method(LEM) are debated completely. It indicates that effective stress principle used in FEM can reflect the loading effect of acting force. The boundary force model in LEM can also represent the effect of acting force. However, for reason of hypothesis of side forces on slice in slice method, the effect of acting force can not be completely reflected. The total earth pressure method for the stability analysis of slope is not perfected on theory. The separate calculation method for water and earth pressure based on effective stress concept considers all the water pressure on slice boundaries as the loads acting on the slice, so it can completely represent all the effect of acting force

Key words: soil mechanics, stability of slope, acting force of seepage, effective stress

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[1] 苏永华, 李诚诚. 强降雨下基于Green-Ampt模型的边坡稳定性分析[J]. 岩土力学, 2020, 41(2): 389-398.
[2] 刘家顺, 王来贵, 张向东, 杨建军, 孙嘉宝, . 部分排水条件下饱和黏土 渐近状态本构模型研究[J]. 岩土力学, 2020, 41(2): 485-491.
[3] 方瑾瑾, 冯以鑫, 王立平, 余永强, . 真三轴条件下非饱和黄土的有效应力屈服特性[J]. 岩土力学, 2020, 41(2): 492-500.
[4] 涂园, 王奎华, 周建, 胡安峰, . 有效应力法和有效固结压力法在预压地基 强度计算中的应用[J]. 岩土力学, 2020, 41(2): 645-654.
[5] 刘忠玉, 夏洋洋, 张家超, 朱新牧. 考虑Hansbo渗流的饱和黏土 一维弹黏塑性固结分析[J]. 岩土力学, 2020, 41(1): 11-22.
[6] 吴爽爽, 胡新丽, 章涵, 周昌, 龚辉, . 嵌岩桩负摩阻力现场试验与计算方法研究[J]. 岩土力学, 2019, 40(9): 3610-3617.
[7] 毛小龙, 刘月田, 关文龙, 任兴南, 冯月丽, 丁祖鹏, . 一种适用于孔隙体积应变的有效应力方程[J]. 岩土力学, 2019, 40(8): 3004-3010.
[8] 余 国, 谢谟文, 郑正勤, 覃事河, 杜 岩, . 基于GIS的边坡稳定性计算方法研究[J]. 岩土力学, 2019, 40(4): 1397-1404.
[9] 刘家顺, 王来贵, 张向东, 李学彬, 张建俊, 任 昆, . 部分排水时饱和粉质黏土变围压循环三轴试验研究[J]. 岩土力学, 2019, 40(4): 1413-1419.
[10] 郑国锋, 郭晓霞, 邵龙潭, . 基于状态曲面的非饱和土强度准则及其验证[J]. 岩土力学, 2019, 40(4): 1441-1448.
[11] 王丽琴, 邵生俊, 王 帅, 赵 聪, 石鹏鑫, 周 彪, . 原状黄土的压缩曲线特性[J]. 岩土力学, 2019, 40(3): 1076-1084.
[12] 夏侯云山, 张抒, 唐辉明, 刘晓, 吴琼, . 考虑参数空间变异结构的结构化交叉约束 随机场模拟方法研究[J]. 岩土力学, 2019, 40(12): 4935-4945.
[13] 陈育民, 陈润泽, 霍正格, . 饱和悬浮塑料砂流动变形可视环剪试验研究[J]. 岩土力学, 2019, 40(10): 3709-3716.
[14] 唐洪祥, 韦文成. 耦合强度各向异性与应变软化的边坡稳定 有限元分析[J]. 岩土力学, 2019, 40(10): 4092-4100.
[15] 尹晓萌, 晏鄂川, 刘旭耀, 李兴明, . 土体稳定性计算中地下水作用力探讨[J]. 岩土力学, 2019, 40(1): 156-164.
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[1] 张宜虎，周火明，邬爱清. 结构面网络模拟结果后处理研究[J]. , 2009, 30(9): 2855 -2861 .
[2] 闻世强，陈育民，丁选明，左威龙. 路堤下浆固碎石桩复合地基现场试验研究[J]. , 2010, 31(5): 1559 -1563 .
[3] 张常光，张庆贺，赵均海. 非饱和土抗剪强度及土压力统一解[J]. , 2010, 31(6): 1871 -1876 .
[4] 郝冬雪，陈 榕，栾茂田，武科. SBPT测定饱和黏土不排水强度的数值分析[J]. , 2010, 31(7): 2324 -2328 .
[5] 雷红军，刘中阁，于玉贞，吕 禾. 黏土-结构接触面大剪切变形后渗流特性试验研究[J]. , 2011, 32(4): 1040 -1044 .
[6] 张乐文，邱道宏，李术才，张德永. 基于粗糙集和理想点法的隧道围岩分类研究[J]. , 2011, 32(S1): 171 -175 .
[7] 李卫超，熊巨华，杨 敏. 分层土中水泥土围护结构抗倾覆验算方法的改进[J]. , 2011, 32(8): 2435 -2440 .
[8] 张桂民 ，李银平 ，施锡林 ，杨春和 ，王李娟. 一种交互层状岩体模型材料制备方法及初步试验研究[J]. , 2011, 32(S2): 284 -289 .
[9] 丁祖德，彭立敏，施成华. 地铁隧道穿越角度对地表建筑物的影响分析[J]. , 2011, 32(11): 3387 -3392 .
[10] 胡 存，刘海笑，黄 维. 考虑循环载荷下饱和黏土软化的损伤边界面模型研究[J]. , 2012, 33(2): 459 -466 .
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