多场耦合作用下天然土质边坡安全性数值仿真研究

摘要

山体滑坡等边坡失稳问题易造成人员和财产的损失,多场耦合作用下边坡的安全性分析对于边坡灾害的防治意义重大.运用COMSOL Multiphysics 5.5数值软件,构建了二维有限元模型,并引入安全学原理,对降雨-渗流-应力耦合作用下天然土质边坡的稳定性进行了研究.研究结果表明:在降雨渗流前1.4 h,天然土质边坡的变形呈直线上升,此时为低风险状态,即处于事故孕育阶段,较为安全;在1.4 h至24 h为缓慢变形阶段,24 h后变形程度又逐渐加大,其中以坡角处变形最为明显,此时为高风险状态,处于事故生长阶段,即较为不安全;在持续作用直至失稳破坏后,转变为事故损失阶段,此时事故已产生,由不安全逐渐转变为趋于安全状态,即逐渐向低风险状态过渡,形成新的平衡状态;基于强度折减法,边坡潜在破坏面为滑动破坏,其主要表现特征为边坡土体内部朝向坡面,由坡角延伸至坡顶处形成滑动弧面,最小位移为0.04 m,最大位移为1.45 m,安全系数为1.283.研究成果可为边坡安全防护提供参考.

关键词

多场耦合 / 天然土质边坡 / 安全性 / 数值分析