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随着我国基础设施建设的不断推进,大量工程在其修建过程中不可避免的会遇到边坡稳定性问题。同时由于地下水位线的影响,绝大部分边坡是处于非饱和状态的。而当前非饱和土边坡的失稳破坏主要是通过强度与水-力耦合两个方面考虑,但都存在一些问题。如强度方面只是考虑了边坡的压剪破坏,而忽略了其顶部拉应力的作用,但在实际工程中,边坡的稳定性往往会受到土体拉-剪耦合强度与压-剪耦合强度的共同影响;而水-力耦合方面大都是以某一时刻的渗流场为初始条件,通过考虑吸力的变化来影响土体的变形,但这是一种与时间相关的假耦合计算方法,会忽略流体流动过程与土骨架变形过程中的耦合作用。因此,本文以南方某一实际边坡为工程实例背景,通过ABAQUS软件中的二次开发接口,分别考虑了降雨入渗过程中的水力和力学耦合效应和坡顶拉应力对非饱和土质边坡渗流与稳定性的影响。取得以下成果:(1)基于已有的可以考虑土体微观结构的非饱和土水-力耦合模型(Modified Glasgow Coupled Model,简称 MGCM)理论,使用 Fortran 语言,编写了 MGCM模型计算程序,并通过对已有试验进行模拟,验证了程序的正确性;随后又利用ABAQUS软件中的UMAT子程序接口,将MGCM模型扩展到了 ABAQUS软件中,而对三轴试样进行的干湿循环试验模拟,则证明了程序的合理性。(2)以南方某一实际边坡为工程实例,在考虑不同降雨强度与不同降雨时长的情况下,通过利用所开发的符合MGCM模型的UMAT子程序,对极端降雨条件下的非饱和土质边坡渗流场与位移场的演化规律进行了数值研究。而对模拟结果中的孔压分布、流速矢量、水平位移变化及特征点数据进行的分析,则证明了该程序能很好的给出降雨过程中边坡内部渗流场的变化规律,同时由于考虑了降雨过程中流体与土骨架变形间的耦合效应,因此获得的边坡位移场更加真实有效。(3)通过采用向后欧拉完全隐式积分算法,开发了符合拉-剪耦合强度模型的UMAT子程序,由此解决了传统的Mohr-Coulomb强度准则会过高地估计土体抗拉强度的问题,并对黏土的抗拉强度进行了模拟,验证了程序的正确性。(4)根据相同的边坡计算模型,在考虑不同降雨时长的情况下,通过利用所开发的符合拉-剪耦合强度准则的UMAT子程序,采用强度折减系数法,对非饱和土质边坡稳定性进行了模拟研究。其数值结果表明:针对于边坡滑裂面的发展过程以及降雨条件下的边坡稳定性等问题,该程序能够给出很好的描述。