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降雨、特别是强降雨是诱发边坡失稳的常见而重要的因素之一。降雨入渗数值模拟为边坡稳定性评价提供基础,以往研究边坡降雨入渗时多采用单相流理论,即只考虑水的入渗。实际上土体是固体、液体、气体的三相多孔隙结构,降雨入渗过程是涉及水和气体的二相流流动过程,因此降雨、特别是大暴雨工况下土体孔隙中水气二相流的入渗及边坡稳定性具有重要研究意义。主要研究内容包括: (1)总结了前人在单相流和二相流及边坡降雨入渗分析中的成果与不足。介绍了基于 Richards方程的非饱和渗流模型、基于水气两相流理论的渗流控制方程并推导了该方程的有限元格式。 (2)在单相流和多相流理论基础上,通过设定粘土和砂土的不同水气渗透特性曲线,借助Geostudio软件中Seep/w程序和Air/w程序完成二维边坡在不同雨强下入渗模拟,并且对比运用单相流理论和二相流理论计算结果的差异,得出在小雨强作用条件下,运用单相流理论和二相流理论计算的渗流场无明显差别,在大雨强作用条件下,单相流理论和二相流理论计算的渗流场差异明显,气相对降雨入渗有阻碍作用。 (3)基于刚体极限平衡法和有限单元法,借助 Geostudio中 Sigma/w程序和Slope/W程序分别模拟计算了不同工况下边坡安全系数。结果显示,在大雨强工况下,单相流理论和二相流理论计算的粘土土质边坡安全系数差值最大达到10.77%,砂土土质边坡安全系数最大差值达到8.36%。