摘要：一、飽和粉土地區(qū)邊坡穩(wěn)定性研究現(xiàn)狀 鄭州市邙山干渠輸水工程部分地段位于飽和粉土，溝槽開挖控制著工程的進度和造價，因此對開挖中滲流與邊坡穩(wěn)定性關(guān)系進行研究，是保證順利開挖的關(guān)鍵。 關(guān)于飽和與非飽和情況下滲流對邊坡穩(wěn)定性研究一直是一個熱點和難點。滲流發(fā)展始于18世紀(jì)中期，線性滲流定律(達(dá)西定律)為滲流理論的發(fā)展奠定了基礎(chǔ)。滲流微分方程適用于求均質(zhì)滲流介質(zhì)和簡單邊界條件的解析解，電擬法為解決比較復(fù)雜的滲流問題提供了一個有效的工具，后來逐步發(fā)展了電網(wǎng)模擬法。 直到數(shù)值模擬應(yīng)用到Richards控制方程中以后，使得飽和-非飽和的滲流場獲得合理的數(shù)值解成為可能，隨著有限元技術(shù)的發(fā)展和逐漸成熟，有限元方法成為求解飽和-非飽和滲流問題的主要方法。
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一、飽和粉土地區(qū)邊坡穩(wěn)定性研究現(xiàn)狀
鄭州市邙山干渠輸水工程部分地段位于飽和粉土，溝槽開挖控制著工程的進度和造價，因此對開挖中滲流與邊坡穩(wěn)定性關(guān)系進行研究，是保證順利開挖的關(guān)鍵。
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關(guān)于飽和與非飽和情況下滲流對邊坡穩(wěn)定性研究一直是一個熱點和難點。滲流發(fā)展始于18世紀(jì)中期，線性滲流定律(達(dá)西定律)為滲流理論的發(fā)展奠定了基礎(chǔ)。滲流微分方程適用于求均質(zhì)滲流介質(zhì)和簡單邊界條件的解析解，電擬法為解決比較復(fù)雜的滲流問題提供了一個有效的工具，后來逐步發(fā)展了電網(wǎng)模擬法。
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直到數(shù)值模擬應(yīng)用到Richards控制方程中以后，使得飽和-非飽和的滲流場獲得合理的數(shù)值解成為可能，隨著有限元技術(shù)的發(fā)展和逐漸成熟，有限元方法成為求解飽和-非飽和滲流問題的主要方法。
近年來，由于非飽和土理論的發(fā)展，國內(nèi)外學(xué)者越來越注意非飽和土的性質(zhì)研究和對邊坡或滑坡穩(wěn)定性的影響研究。我國也有不少專家對飽和非飽和滲流做過研究。飽和滲流對邊坡的穩(wěn)定性影響主要體現(xiàn)在如下一些方面：飽和后有效重度降低、滲透形成的動水壓力、排水和不排水等方面。
對于動水壓力的考慮，另外一種方法是降土和水的混合體作為研究對象。滲透壓力(或動水壓力)與土條中的水重和周邊靜水壓力是一對平衡力。以此為基礎(chǔ)，在浸潤線以下，穩(wěn)定系數(shù)僅與滲透壓力 D和土條浮重有關(guān)。因此，當(dāng)用滲透壓力表述穩(wěn)定系數(shù)時，對于浸潤線以上取天然重量，對浸潤線以下取土條浮重和滲透壓力即可。這樣可把水壓力和水重用一個滲透力 D代替，使問題變得簡單。
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二、飽和土體開挖段地質(zhì)條件
淺層為粉土層，灰黃色，飽和，稍密狀，具有析水性。厚度約為4m。
下部為夾粉砂粉土層，褐黃色，飽和，稍密，震動析水更為明顯，厚度約為6m。
由于管道施工地段地下水位淺且土質(zhì)主要屬于松散的粉土，工程性質(zhì)較差，開挖容易出現(xiàn)事故。采用支護施工不經(jīng)濟合理，因此采用降水施工，利用土體的自身強度來維持邊坡的穩(wěn)定性有實際意義。
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三、FLAC差分程序在飽和粉土邊坡水土耦合分析
FLAC (Fast Lagrangian Analysis of Continua)是由美國Itasca Consulting Group Inc開發(fā)的三維顯式有限差分法程序，它可以模擬巖土或其他材料的三維力學(xué)行為。在FLAC中，可以對地下水的滲流進行模擬。在得到滲流場的條件下，采用水土耦合技術(shù)可以得到邊坡的穩(wěn)定性，邊坡的穩(wěn)定性采用強度折減法求得。
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在FLAC中，可以對地下水的滲流進行模擬。在得到滲流場的條件下，采用水土耦合技術(shù)可以得到邊坡的穩(wěn)定性，邊坡的穩(wěn)定性采用強度折減法求得。
根據(jù)工程地質(zhì)條件，建立起數(shù)值分析的幾何模型，數(shù)學(xué)模型采用摩爾-庫侖模型。 四、降水對邊坡穩(wěn)定性影響分析
降水是保證基礎(chǔ)開挖的前提條件，因為在具有滲流條件下的邊坡，邊坡內(nèi)地下水動力對邊坡的穩(wěn)定性具有明顯的負(fù)面作用。由于降水，加大了土體的有效重度，提高了土體的有效強度，但也加大了下滑力。通過對耦合土——水相互作用的邊坡穩(wěn)定性進行分析，為工程實踐和優(yōu)化設(shè)計提供理論依據(jù)。
分析過程中，分別設(shè)定不同的井水位，計算得到各井水位下的滲流場，以此作為前提對邊坡的穩(wěn)定性進行分析。計算中分別設(shè)定降深為0m、2.5m、4.5m、6.5m、8.5m等5個降深。各個降深下的孔隙水壓力分布如圖2所示。同時可以得到各孔隙水壓力分布情況下的邊坡的破壞區(qū)分布圖。
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通過計算可以看出：
(1)降水導(dǎo)致滲流場逐漸遠(yuǎn)離危險區(qū)域，對于邊坡的穩(wěn)定性的提高將會有明顯的作用，導(dǎo)致破壞區(qū)域的面積逐漸縮小，特別是2.5m與4.5m等幾個降深。
(2)降水對邊坡穩(wěn)定性的影響在初期非常明顯，隨著水位逐漸降低，地下水位變化對邊坡的穩(wěn)定性影響幅度逐漸減少，到最后基本沒有影響。
從整體穩(wěn)定性變化來分析降水對邊坡的穩(wěn)定性影響，降水導(dǎo)致邊坡的整體穩(wěn)定性提高了7%。
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五、結(jié)論
通過研究表明，地下水水動力作用對邊坡的具有明顯的影響。降水能夠明顯提高邊坡的整體穩(wěn)定性，特別是降水初期。整體穩(wěn)定性提高大概約7%。
