·1206 工程科学学报，第38卷，第9期 如下 孔隙水压力分布分别导入SIGMA/W和SLOPE/W, 碎石土天然密度为 进行孔压一应力耦合分析和边坡稳定分析，得到相应 (1+e)Y p.=(1+0)g (5) 时刻瞬态孔隙水压力分布条件下的应力变形特征和 边坡稳定性系数.本文采用Spencer法进行边坡稳定 碎石土天然体积含水量为 分析 p。 6=(1+ep. (6) 2.1计算模型及参数 将式(5)带入式(6)得 根据某矿业公司山北东排土场现状地形图和原始 地形图选取并建立典型剖面，见图1.排土场自上而下 日=a+ap.g-(1+o)X (7) 分为三层，分别为松散的碎石土(1-1)、稍密的碎石 式中，p,和p.分别为土粒和水的密度，e为孔隙比，y 土(1-2)和中密的碎石土(1-3).典型剖面下部台 为天然重度，g为重力加速度，为土体天然含水率， 阶高度为26.43m,台阶坡面角为35°，上部台阶高度 y.为水的重度. 为12.90m,台阶坡面角为41°，上下台阶间平台宽度 为1.5m.顶部平台坡度为1.5°，基底平均坡度为13° 2实例分析 图1中红色虚线框所示剖面部分即计算模型范围.初 考虑降雨入渗条件下的排土场边坡稳定性计算是 始地下水位高程一般会随地形、岩性等有所变化，考虑 在二维非饱和土体渗流分析软件SEEP/W、边坡稳定 到计算模型初始地下水位大部分位于透水性很弱的灰 性极限平衡分析软件SLOPE/W以及岩土应力变形分 岩中，初始地下水位高程变化对排土场非饱和渗流模 析软件SIGMA/W平台上实现的.首先在SEEP/W中 拟影响很小，本文简化为按水平处理，其高程取排土场 进行降雨条件下的饱和-非饱和渗流分析，SEEP/W软 地质剖面图的实测地下水位高程35.57m,距坡底面 件会按照事先设定的渗流分析结果保存时间间隔自动 0.6m.排土场计算模型有限单元网格如图2所示.在 保存不同时刻的瞬态孔隙水压力分布结果，然后利用 计算剖面坡肩处从坡面到地下水位约76~35m高程 SEEP/W、SIGMA/W和SLOPE/W的分析结果和计算 范围内选取若干节点，以便分析降雨过程中边坡内部 模型共享能力，将SEEP/W保存的不同时刻的瞬态 孔隙水压力在深度上的变化规律. 140.90 60.00 页片状黏土岩41) 碎石土(1-1) 碎石土(1-2) 9 0 黏土2-2) -0.60 碎石土(1-3) 初始地下水位 黏土(3-3) 3 灰岩5-1) 10 页片状黏士岩41) 255.00 图1计算模型范围（单位：m) Fig.I Range of the calculation model (unit:m) 1)和灰岩(5-1)在降雨时存在非饱和渗流，需要定义 其土一水特征曲线和渗透系数函数.VG模型参数结合 勘察资料，通过工程类比法选取. 2.2模型边界及初始条件 2.2.1降雨工况设计 图2模型网格划分及所选节点 为考虑最不利的降雨情况对边坡稳定性的影响， Fig.2 Mesh and the selected nodes of the calculation model 根据矿区气象观测资料极值确定降雨工况.乌龙泉矿 排土场各岩土层物理力学参数根据岩土工程勘察 区降雨工况见表2.数值模拟结果保存时间间隔取为 报告等相关资料确定，见表1.典型剖面中，碎石土 1d.为了重点考察雨后24h内稳定性系数变化情况， (1-1)、碎石土(1-2)、碎石土(1-3)、黏土岩(4- 结果保存时间点增加8.25、8.5和8.75d三个时间点.工程科学学报，第 38 卷，第 9 期 如下． 碎石土天然密度为 ρs = ( 1 + e) γ ( 1 + ω) g ． ( 5) 碎石土天然体积含水量为 θ = ωρs ( 1 + e) ρw ． ( 6) 将式( 5) 带入式( 6) 得 θ = ωγ ( 1 + ω) ρw g = ωγ ( 1 + ω) γw ． ( 7) 式中，ρs 和 ρw 分别为土粒和水的密度，e 为孔隙比，γ 为天然重度，g 为重力加速度，ω 为土体天然含水率， γw 为水的重度． 2 实例分析 考虑降雨入渗条件下的排土场边坡稳定性计算是 在二维非饱和土体渗流分析软件 SEEP /W、边坡稳定 性极限平衡分析软件 SLOPE/W 以及岩土应力变形分 析软件 SIGMA/W 平台上实现的． 首先在 SEEP /W 中 进行降雨条件下的饱和--非饱和渗流分析，SEEP /W 软 件会按照事先设定的渗流分析结果保存时间间隔自动 保存不同时刻的瞬态孔隙水压力分布结果，然后利用 SEEP /W、SIGMA/W 和 SLOPE/W 的分析结果和计算 模型共享能力，将 SEEP /W 保存的不同时刻的瞬态 孔隙水 压 力 分 布 分 别 导 入 SIGMA/W 和 SLOPE /W， 进行孔压--应力耦合分析和边坡稳定分析，得到相应 时刻瞬态孔隙水压力分布条件下的应力变形特征和 边坡稳定性系数． 本文采用 Spencer 法进行边坡稳定 分析． 2. 1 计算模型及参数 根据某矿业公司山北东排土场现状地形图和原始 地形图选取并建立典型剖面，见图 1． 排土场自上而下 分为三层，分别为松散的碎石土( 1 － 1) 、稍密的碎石 土( 1 － 2) 和中密的碎石土( 1 － 3) ． 典型剖面下部台 阶高度为 26. 43 m，台阶坡面角为 35°，上部台阶高度 为 12. 90 m，台阶坡面角为 41°，上下台阶间平台宽度 为 1. 5 m． 顶部平台坡度为 1. 5°，基底平均坡度为 13°． 图 1 中红色虚线框所示剖面部分即计算模型范围． 初 始地下水位高程一般会随地形、岩性等有所变化，考虑 到计算模型初始地下水位大部分位于透水性很弱的灰 岩中，初始地下水位高程变化对排土场非饱和渗流模 拟影响很小，本文简化为按水平处理，其高程取排土场 地质剖面图的实测地下水位高程 35. 57 m，距坡底面 0. 6 m． 排土场计算模型有限单元网格如图 2 所示． 在 计算剖面坡肩处从坡面到地下水位约 76 ～ 35 m 高程 范围内选取若干节点，以便分析降雨过程中边坡内部 孔隙水压力在深度上的变化规律． 图 1 计算模型范围( 单位: m) Fig． 1 Ｒange of the calculation model ( unit: m) 图 2 模型网格划分及所选节点 Fig． 2 Mesh and the selected nodes of the calculation model 排土场各岩土层物理力学参数根据岩土工程勘察 报告等相关资料确定，见表 1． 典型剖面中，碎石土 ( 1 － 1) 、碎石土( 1 － 2) 、碎石土( 1 － 3) 、黏土岩( 4 － 1) 和灰岩( 5 － 1) 在降雨时存在非饱和渗流，需要定义 其土--水特征曲线和渗透系数函数． VG 模型参数结合 勘察资料，通过工程类比法选取． 2. 2 模型边界及初始条件 2. 2. 1 降雨工况设计 为考虑最不利的降雨情况对边坡稳定性的影响， 根据矿区气象观测资料极值确定降雨工况． 乌龙泉矿 区降雨工况见表 2． 数值模拟结果保存时间间隔取为 1 d． 为了重点考察雨后 24 h 内稳定性系数变化情况， 结果保存时间点增加 8. 25、8. 5 和 8. 75 d 三个时间点． ·1206·