荊周寶，劉保健，解新妍，李 哲

(1.長(zhǎng)安大學(xué)公路學(xué)院，陜西西安710064;2.長(zhǎng)安大學(xué)特殊地區(qū)公路工程教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，陜西西安710064)

降雨是一種常見(jiàn)的天氣現(xiàn)象，山區(qū)邊坡受降雨影響產(chǎn)生崩塌滑坡等地質(zhì)災(zāi)害屢有發(fā)生，邊坡多為非飽和土質(zhì)，這說(shuō)明雨水對(duì)其力學(xué)變形行為有很大的影響。雨水入滲會(huì)在邊坡內(nèi)形成滲流場(chǎng)，在滲流場(chǎng)的影響下，非飽和土質(zhì)邊坡這一固體會(huì)產(chǎn)生力學(xué)變形行為，邊坡固體的變形又將會(huì)對(duì)雨水滲流場(chǎng)產(chǎn)生影響，二者相互作用最終導(dǎo)致非飽和土質(zhì)邊坡的變形，甚至崩塌，這就是一種典型的非飽和流固耦合現(xiàn)象。近些年，流固耦合已經(jīng)吸引了國(guó)內(nèi)外許多專家學(xué)者為之探究，并取得了一定的成果。Papagiannakis等［1］用Galerkin加權(quán)余量原理推導(dǎo)了二維穩(wěn)態(tài)滲流的有限元形式;在非飽和問(wèn)題中，Lumbp［2］運(yùn)用了伽遼金有限元方法來(lái)求解;孫冬梅、榮冠等［3－4］都對(duì)飽和—非飽和滲流問(wèn)題進(jìn)行了研究，并獲得相應(yīng)成果。但目前大多數(shù)研究還是以某一單一場(chǎng)為主，并沒(méi)有考慮滲流場(chǎng)與固體變形之間相互影響這一耦合作用。

為此，本文在前人研究的基礎(chǔ)上，利用大型通用有限元軟件ABAQUS強(qiáng)大的非線性分析能力，以一典型理想邊坡為算例，進(jìn)行了考慮流固耦合和土水特征曲線的降雨入滲對(duì)非飽和土坡影響的有限元數(shù)值模擬研究，得出了降雨對(duì)非飽和土質(zhì)邊坡的影響特征，提出了在實(shí)際工程設(shè)計(jì)防護(hù)中考慮耦合作用和雨水入滲影響的合理性和必要性，為進(jìn)一步研究非飽和土質(zhì)邊坡穩(wěn)定性預(yù)測(cè)、邊坡防護(hù)及相關(guān)工程設(shè)計(jì)打下了基礎(chǔ)。

1 非飽和土邊坡降雨入滲過(guò)程分析

1.1 降雨入滲理論

入滲率qr［5］是指諸如土體類的多孔介質(zhì)發(fā)生入滲過(guò)程時(shí)，單位面積在單位時(shí)間內(nèi)所通過(guò)的水量。它是雨水滲入土質(zhì)邊坡過(guò)程的重要參數(shù)，常以cm/s或m/d為單位。入滲率反映土體的入滲能力。

Horton［6］在水文學(xué)中提出，雨水落至地表，不斷浸入土體，隨著時(shí)間的增加，土體入滲率逐漸減小，最終趨于穩(wěn)定，即對(duì)于諸如土壤類多孔介質(zhì)，都有一個(gè)隨時(shí)間變化并最終趨于穩(wěn)定的可滲入最大流量值，這一最大流量值所在趨勢(shì)線被稱為極限曲線，這個(gè)曲線代表了多孔介質(zhì)的入滲能力。入滲能力在降雨過(guò)程中先隨時(shí)間的增長(zhǎng)而降低，最終趨于穩(wěn)定，達(dá)到極限流量而不再變化。降雨之初入滲能力的動(dòng)態(tài)變化主要是由雨水充填土體孔隙的不斷變化而造成的，最終土體飽和，入滲能力也就趨于一個(gè)不變值。在降雨過(guò)程中任一時(shí)間段，如果降雨強(qiáng)度超過(guò)了入滲能力，那么超過(guò)的雨水將無(wú)法深入土體，而是從地表流走。如圖1所示。

圖1 入滲能力示意圖

土體的入滲能力是以入滲率這一參數(shù)體現(xiàn)的。根據(jù)飽和—非飽和滲流理論［7］，qr(t)為任意時(shí)刻t對(duì)應(yīng)的入滲率，q(0，t)為相同時(shí)刻地表土壤水分運(yùn)動(dòng)通量，兩者的值相等，即有:

式中，z坐標(biāo)取向上為正，hc在一般土中為壓力水頭，在非飽和土稱為基質(zhì)勢(shì)。

非飽和土質(zhì)邊坡降雨入滲過(guò)程中，開(kāi)始時(shí)邊坡土體干燥，雨水落至地表形成積水，由于含水率梯度的絕對(duì)值在地表處較高，壓力水頭梯度也相應(yīng)較大，所以雨水入滲過(guò)程之初入滲率qr(t)值很高。隨著雨水不斷浸入，壓力水頭梯度的絕對(duì)值逐漸降低，入滲率值也相應(yīng)減小;當(dāng)入滲末期即土體趨于飽和時(shí)，入滲率值趨于穩(wěn)定，呈現(xiàn)不變的趨勢(shì)，這與Horton所提出的多孔介質(zhì)土體入滲能力隨時(shí)間變化關(guān)系理論的特征相一致。

1.2 降雨入滲的過(guò)程

降雨入滲是雨水滲入土體的物理現(xiàn)象，在天然條件下，降雨入滲是一個(gè)涉及多個(gè)物理力學(xué)參數(shù)變化的復(fù)雜過(guò)程，為了描述這一復(fù)雜過(guò)程，1973年，Mein等［8］提出了降雨入滲過(guò)程中的降雨強(qiáng)度q、土壤允許入滲的容量fp、土壤飽和時(shí)的水力傳導(dǎo)系數(shù)Kws三大因子，用來(lái)描述降雨入滲的復(fù)雜過(guò)程［9］:

(1)q＜Kws:降雨之初，邊坡土體視為干燥狀態(tài)，雨水落至地表將全部入滲，而不會(huì)出現(xiàn)地表徑流，此時(shí)水的入滲率基本呈不變狀態(tài)。

(2)fp＞q＞Kws:土壤允許入滲容量fp與入滲深度成反比，即入滲深度越深，土壤允許入滲容量越小，但此時(shí)降雨強(qiáng)度小于土壤允許入滲容量，全部雨水滲入土體，入滲率值不會(huì)變小，且呈現(xiàn)較高值，這種狀態(tài)下坡面即為流量邊界。

(3)q＞fp:隨著降雨入滲過(guò)程的不斷進(jìn)行，雨水不斷滲入邊坡土體，土壤允許入滲容量fp逐漸降低，使得部分降雨并未滲入邊坡土體，而是形成徑流，從地表流走，這說(shuō)明邊坡土體此時(shí)已處于飽和狀態(tài)。入滲率值也在降雨強(qiáng)度達(dá)到并超過(guò)土壤允許入滲容量后，逐漸減小。

2 流固耦合基本原理及在有限元中的求解

2.1 基本原理

流固耦合是指應(yīng)力場(chǎng)和滲流場(chǎng)的相互作用，這種相互作用在力學(xué)領(lǐng)域中被稱之為流—固耦合作用，在地質(zhì)巖土領(lǐng)域常稱之為水—巖(土)相互作用。簡(jiǎn)言之，流固耦合就是兩種或兩種以上的物質(zhì)相互作用的一種動(dòng)態(tài)過(guò)程。在巖體中，滲流場(chǎng)向裂隙壁施加法向滲透壓力和切向拉力，從而影響了巖體應(yīng)力分布;應(yīng)力場(chǎng)會(huì)對(duì)裂隙寬度產(chǎn)生影響，裂隙的滲透系數(shù)又與裂隙寬度相關(guān)，即裂隙的滲透系數(shù)會(huì)隨裂隙寬度的改變而改變，故應(yīng)力場(chǎng)影響著巖體的滲流場(chǎng)。同理，在土體中，滲流場(chǎng)向土體作用面施加的滲透壓力和滲流體積力會(huì)對(duì)土體的應(yīng)力分布產(chǎn)生影響;而應(yīng)力場(chǎng)的改變會(huì)對(duì)土體的體積應(yīng)變和土體孔隙率產(chǎn)生影響，進(jìn)而改變土體滲透系數(shù)，即應(yīng)力場(chǎng)影響著土體的滲流場(chǎng)。所以說(shuō)在巖(土)體中，應(yīng)力場(chǎng)和滲流場(chǎng)是相互作用、相互影響的，在研究相關(guān)領(lǐng)域問(wèn)題時(shí)這種相互關(guān)系的考慮是必不可少的。因此，為了更真實(shí)的分析降雨入滲過(guò)程對(duì)土質(zhì)邊坡的影響，必須考慮滲流和應(yīng)力的耦合。

2.2 耦合場(chǎng)計(jì)算方法

流固耦合的計(jì)算方法目前大致分為兩種:間接耦合和直接耦合［10］。間接耦合是首先通過(guò)滲流計(jì)算得到應(yīng)力計(jì)算所需要的孔隙水壓力，然后將該孔隙水壓力調(diào)入到應(yīng)力分析中，即滲流場(chǎng)和應(yīng)力場(chǎng)是分別計(jì)算再相互調(diào)配耦合的，而直接耦合是通過(guò)對(duì)應(yīng)力場(chǎng)和滲流場(chǎng)進(jìn)行空間離散來(lái)建立數(shù)學(xué)模型，進(jìn)而求得其解析解來(lái)達(dá)到完全耦合。

ABAQUS軟件是采用直接耦合的方法來(lái)分析研究應(yīng)力場(chǎng)和滲流場(chǎng)的耦合作用的，分析計(jì)算過(guò)程中程序?qū)?yīng)力場(chǎng)節(jié)點(diǎn)位移和滲流場(chǎng)的孔隙水壓力進(jìn)行空間離散，將時(shí)間積分引入滲流方程中，再將應(yīng)力、滲流方程轉(zhuǎn)化為矩陣形式，并對(duì)其進(jìn)行牛頓迭代從而得到耦合作用的控制方程，同時(shí)對(duì)模型建立初始邊界條件和應(yīng)力滲流條件，然后在設(shè)置時(shí)間步內(nèi)進(jìn)行解析解，并使耦合方程及其求解過(guò)程滿足模型設(shè)置條件，最終實(shí)現(xiàn)真正意義上的流固耦合?；诖耍疚牟捎肁BAQUS軟件進(jìn)行直接耦合分析計(jì)算。

2.3 耦合的有限元求解控制方程

諸如土體類多孔介質(zhì)的孔隙結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，耦合的有限元求解視“流”(體)和“固”(體)為連續(xù)體相互重疊，采用連續(xù)介質(zhì)法，將多孔介質(zhì)系統(tǒng)用連續(xù)系統(tǒng)來(lái)代替，這樣就能夠用連續(xù)系統(tǒng)內(nèi)的可測(cè)定變量來(lái)描述多孔介質(zhì)系統(tǒng)內(nèi)的應(yīng)力滲流過(guò)程，從而使得流固耦合控制方程建立在具體可測(cè)的物理力學(xué)變量基礎(chǔ)之上，來(lái)更好的實(shí)現(xiàn)流固耦合。ABAQUS正是基于這種方法來(lái)進(jìn)行流固耦合分析計(jì)算的［11］。

虛功原理可以用來(lái)表示固體材料的應(yīng)力平衡，在t時(shí)刻，一定體積固體材料內(nèi)構(gòu)成的虛功原理為:

式中:δε =sym(?δv/?x)表示虛變形速率，σ'為有效應(yīng)力，δv為虛速度場(chǎng)，t為單位面積的表面力，f為單位體積的體積力，s為固體材料飽和度，n為固相材料的孔隙率，ρf為流體密度，g為重力加速度。

耦合的有限元求解過(guò)程中采用位移有限元的方法，將虛功方程用拉格朗日公式離散化，從而得到固體和流體材料的有限元網(wǎng)格，因此，流體需要滿足耦合連續(xù)控制方程，使其在相同時(shí)間增量?jī)?nèi)流入的流量等于其體積增加的速率，即

式中:vf表示滲流速度，n為面S的外法線方向，ρ0f為參照密度。

3 基于ABAQUS的有限元數(shù)值模擬的實(shí)現(xiàn)

3.1 屈服準(zhǔn)則的選取

有限元法中包含的本構(gòu)模型較多，巖土體一般多采用理想彈塑性本構(gòu)模型:如Drucker－Prager(簡(jiǎn)稱D－P)模型和Mohr－Coulomb(簡(jiǎn)稱M－C)模型等［12］。其中較之D－P模型M－C是最經(jīng)典的土力學(xué)模型，比較實(shí)用，該模型對(duì)于一般的巖土非線性分析來(lái)說(shuō)結(jié)果是充分可靠的，因此被廣泛用于模擬大部分巖土材料。但該模型在屈服面上存在棱邊或者尖角，這可能會(huì)使運(yùn)用該模型本構(gòu)進(jìn)行分析計(jì)算的模型收斂緩慢甚至收斂困難。而ABAQUS軟件則采用了擴(kuò)展的Mohr－Coulomb準(zhǔn)則，消除了經(jīng)典的M－C模型在屈服面處的棱角，使其變得連續(xù)且光滑，有利于模型分析計(jì)算的收斂性。因此，本文最終選取擴(kuò)展的Mohr－Coulomb理想彈塑性本構(gòu)來(lái)對(duì)邊坡土體進(jìn)行模擬。

即屈服準(zhǔn)則為:

式中:I1為應(yīng)力張量第一不變量，J2為應(yīng)力偏張量的第二不變量;θσ為應(yīng)力羅德角;φ為土的內(nèi)摩擦角;c為土的黏聚力。

3.2 流動(dòng)法則的選取

有限元流動(dòng)法則分為關(guān)聯(lián)流動(dòng)法則和非關(guān)聯(lián)流動(dòng)法則，ψ(剪脹角)的取值決定了關(guān)聯(lián)流動(dòng)法則的類型:當(dāng)ψ=φ時(shí)，為關(guān)聯(lián)流動(dòng)法則;當(dāng)ψ≠φ時(shí)，為非關(guān)聯(lián)流動(dòng)法則。Mohr－Coulomb的塑性勢(shì)方程為［13］:

式中:σn為平均應(yīng)力;ψ為剪脹角，且0≤ψ≤φ，當(dāng)ψ=0時(shí)為無(wú)剪脹現(xiàn)象。

在有限元計(jì)算中當(dāng)選取關(guān)聯(lián)流動(dòng)法則時(shí)，土體會(huì)呈現(xiàn)剪脹傾向，并且這種剪脹是無(wú)限制的，這不符合土體的性狀，故巖土材料不適用關(guān)聯(lián)流動(dòng)準(zhǔn)則。非關(guān)聯(lián)流動(dòng)準(zhǔn)則不會(huì)使土體出現(xiàn)剪脹傾向，但其剪脹角的賦值具有很大的隨意性，這會(huì)給模型土體參數(shù)與實(shí)際參數(shù)帶來(lái)較大的差距，導(dǎo)致計(jì)算分析出現(xiàn)一定程度的誤差。故本文選用ψ=0時(shí)無(wú)剪脹現(xiàn)象的情況。

3.3 滲透系數(shù)隨應(yīng)力場(chǎng)的改變

流固耦合的基本原理是應(yīng)力場(chǎng)通過(guò)改變巖土體的孔隙體積大小和分布狀況，來(lái)改變巖土體材料的滲透系數(shù)，即滲透系數(shù)隨應(yīng)力場(chǎng)發(fā)生改變，然后再影響應(yīng)力場(chǎng)的相互作用。因此，在計(jì)算過(guò)程中需要根據(jù)孔隙率的變化不斷的調(diào)整滲透系數(shù)，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)流固耦合問(wèn)題的數(shù)值模擬。

孔隙率與滲透系數(shù)耦合作用的經(jīng)驗(yàn)公式［14］為:

式中:n0表示土體初始孔隙率;n為變化后的孔隙率;初始孔隙率n0對(duì)應(yīng)滲透系數(shù)k'，變化后的孔隙率n對(duì)應(yīng)滲透系數(shù)k。

3.4 土水特征曲線

降雨入滲過(guò)程實(shí)質(zhì)上是入滲水分在非飽和區(qū)運(yùn)動(dòng)的過(guò)程。在非飽和土中，雨水入滲會(huì)使土體飽和度增加，非飽和土含水率增大時(shí)，吸力會(huì)大幅度降低，因此在計(jì)算過(guò)程中需要考慮土水特征曲線來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)降雨入滲問(wèn)題的數(shù)值模擬。

飽和度隨基質(zhì)吸力的關(guān)系［15］:

式中:sr、si和sn分別為飽和度、殘余飽和度和最大飽和度;as、bs及cs均為材料系數(shù);(ua－uw)為基質(zhì)吸力。

3.5 初始條件和邊界條件的確定

按照實(shí)際土坡的邊界及初始條件在有限元模型建立過(guò)程中，相應(yīng)定義并設(shè)置模型的初始應(yīng)力、孔隙水壓、飽和度和基質(zhì)吸力分布、孔隙比等，基于ABAQUS進(jìn)行流固耦合分析計(jì)算，對(duì)非飽和土質(zhì)邊坡受降雨入滲過(guò)程的影響進(jìn)行研究分析。邊界條件BC選項(xiàng)定義孔壓邊界條件，ABAQUS默認(rèn)的是不透水邊界。

4 算例分析

將土體視為均布孔隙的多孔介質(zhì)，結(jié)合ABAQUS有限元軟件，基于經(jīng)典的Mohr－Coulomb屈服準(zhǔn)則，對(duì)非飽和土質(zhì)邊坡受降雨入滲過(guò)程的影響進(jìn)行應(yīng)力場(chǎng)和滲流場(chǎng)的耦合分析研究。

4.1 計(jì)算模型及網(wǎng)格劃分

本文選取一二維邊坡作為耦合分析算例［16］，邊坡土質(zhì)均質(zhì)且各向同性，坡腳為40°，坡高30 m，初始地下水位位于坡腳處，坡腳以下土層厚度為10 m。模型網(wǎng)格劃分采用掃掠方式，網(wǎng)格單元屬性為CPE4P耦合平面應(yīng)變單元，如圖2所示。

圖2 有限元模型及網(wǎng)格圖

4.2 計(jì)算參數(shù)

采用Mohr－Coulomb理想彈塑性材料模擬，表1列出了計(jì)算土坡土壤力學(xué)特性的參數(shù)。降雨過(guò)程中，排除地表形成積水的情況，視土坡模型頂面均受到降雨入滲的作用，入滲強(qiáng)度20 mm/h，持續(xù)時(shí)間66 h。

耦合作用是一種動(dòng)態(tài)變化的過(guò)程，應(yīng)力場(chǎng)通過(guò)改變孔隙體積進(jìn)而影響了土體的滲透系數(shù)，即孔隙比(或孔隙率)的變化會(huì)導(dǎo)致土體滲透系數(shù)變化，公式(6)給出了滲透系數(shù)和孔隙比的變化關(guān)系，初始孔隙比取為1.0，運(yùn)用該公式計(jì)算結(jié)果如表2所示。

表1 土壤各項(xiàng)參數(shù)

表2 滲透系數(shù)隨孔隙比、孔隙率變化計(jì)算表

本例中地下水位以上的土體為非飽和土，取其最大基質(zhì)吸力為－400 kPa，并且認(rèn)為邊坡中基質(zhì)吸力從－400 kPa～0 kPa呈線性分布，飽和度隨基質(zhì)吸力的關(guān)系式(7)中殘余飽和度si取0.08，最大飽和度 sn取1，即此時(shí)基質(zhì)吸力為0 kPa，as、bs和 cs是材料系數(shù)，在本例模擬過(guò)程中分別取為1、5×10－5、3.5。把這些參數(shù)代入到式(7)中，得到如圖3土水特征曲線。

圖3 土水特征曲線

4.3 邊界條件和初始條件

邊界條件:本例考慮降雨入滲過(guò)程的第二種情況，即降雨強(qiáng)度小于土壤允許入滲容量，全部雨水滲入土體，坡面為流量邊界。

模型左右兩側(cè)不透水，只有沉降而無(wú)水平位移;底部邊界不透水，亦無(wú)水平和豎向位移;除位移約束外，還需設(shè)置孔壓邊界條件，利用Distribution空間函數(shù)設(shè)置左右邊界沿深度線性增加的孔壓。其余邊界暫設(shè)為不排水邊界，不做額外的修改。

初始條件:按照實(shí)際土坡的邊界及初始條件在有限元模型建立過(guò)程中，相應(yīng)定義并設(shè)置模型的初始應(yīng)力、孔隙水壓、飽和度和基質(zhì)吸力分布、孔隙比等，基于ABAQUS進(jìn)行流固耦合分析計(jì)算，得到土體的初始狀態(tài)，對(duì)非飽和土質(zhì)邊坡受降雨入滲過(guò)程的影響進(jìn)行研究分析。

4.4 結(jié)果分析

4.4.1 孔壓分析

由孔壓水頭分布云圖4～圖6可見(jiàn)，初始孔壓力水頭分布與考慮降雨入滲后的孔壓分布有著很大的區(qū)別，考慮降雨入滲后，邊坡頂部以下的吸力區(qū)范圍隨著降雨時(shí)間的增長(zhǎng)而逐漸縮小，基質(zhì)吸力也相應(yīng)減小。對(duì)比降雨48 h和72 h后的孔壓水頭分布云圖可以看出隨著降雨時(shí)間的增長(zhǎng)，邊坡土體孔隙水壓及飽和度均增大，斜坡地表淺層的基質(zhì)吸力則相應(yīng)減小甚至消失。可以預(yù)見(jiàn)，在降雨停止之后，邊坡土體的孔隙水壓及飽和度會(huì)隨著時(shí)間的推移而逐漸減小，斜坡地表淺層的基質(zhì)吸力又會(huì)逐漸增大。

圖4 初始孔壓力水頭分布(kPa)

圖5 降雨48 h后的孔壓水頭分布(kPa)

圖6 降雨72 h后的孔壓水頭分布(kPa)

4.4.2 飽和度分析

由圖7初始飽和度分布云圖可見(jiàn)，水位以下飽和度為1，水位以上快速的減小為0.08。對(duì)比48 h和72 h的圖8、圖9可以發(fā)現(xiàn)隨著降雨時(shí)間的延長(zhǎng)，水位以上非飽和土的飽和度不斷增加，在降雨減小或停止之后，邊坡土體飽和度隨著時(shí)間的推移又逐漸減小。

4.4.3 變形分析

圖10和圖11分別給出了t=72 h的水平位移和沉降的等值線圖，由圖10、圖11可見(jiàn)，最大水平位移發(fā)生在坡腳，為9.547 mm;最大沉降發(fā)生在土坡中部，為4.063 mm。由圖12降雨72 h后的位移矢量圖分析可得，邊坡在降雨入滲條件下發(fā)生滑動(dòng)變形，即邊坡產(chǎn)生不穩(wěn)定性趨勢(shì)。

圖7 初始飽和度分布

圖8 降雨48 h后的飽和度分布

圖9 降雨72 h后的飽和度分布

圖10 降雨72 h后邊坡水平位移(m)

圖11 降雨72 h后邊坡沉降(m)

圖12 降雨72 h后邊坡位移矢量圖

4.4.4 塑性區(qū)的發(fā)展分析

由圖13、圖14降雨23 h和降雨72 h的等效塑性應(yīng)變?cè)茍D可見(jiàn)，降雨入滲過(guò)程中土坡坡腳淺層最先出現(xiàn)塑性區(qū)，并沿坡面向上發(fā)展。等到塑性區(qū)貫通，即土坡滑動(dòng)失穩(wěn)破壞。

圖13 降雨23 h后的等效塑性應(yīng)變

圖14 降雨72 h后的等效塑性應(yīng)變

5 結(jié)論

本文基于ABAQUS有限元分析軟件，考慮了流固耦合和土水特征曲線，結(jié)合一典型非飽和土質(zhì)邊坡算例，對(duì)非飽和土質(zhì)邊坡受降雨入滲過(guò)程的影響進(jìn)行了有限元數(shù)值模擬研究，結(jié)合孔壓水頭分布云圖得到以下結(jié)論:

(1)坡腳水位以下孔壓為正值、飽和度為1，坡腳水位以上孔壓為負(fù)值、飽和度快速遞減，這與地下水位以上為非飽和區(qū)土體這一情況相符合，說(shuō)明考慮了流固耦合和土水特征曲線的有限元模擬是符合實(shí)際的。

(2)降雨會(huì)使非飽和區(qū)形成暫態(tài)飽和區(qū)，隨著降雨時(shí)間的延長(zhǎng)，邊坡土體非飽和區(qū)含水率逐漸增大，吸力相應(yīng)減小。在降雨結(jié)束后，邊坡土體非飽和區(qū)的飽和度隨著時(shí)間的推移會(huì)不斷降低，斜坡地表淺層的基質(zhì)吸力又會(huì)逐漸增大。

(3)由位移矢量圖和等效塑性應(yīng)變圖可以看出降雨會(huì)使邊坡滑動(dòng)變形，甚至失穩(wěn)破壞。

(4)降雨入滲過(guò)程中土坡坡腳淺層最先出現(xiàn)塑性區(qū)，并沿坡面向上發(fā)展。因此，在保護(hù)非飽和土質(zhì)邊坡措施方面，坡面防水的重要性可能高于邊坡排水。

(5)降雨對(duì)土質(zhì)邊坡物理力學(xué)特性的影響是明顯的，邊坡工程設(shè)計(jì)中應(yīng)該對(duì)雨水入滲有足夠的重視。

以上結(jié)論的得出說(shuō)明考慮了流固耦合和土水特征曲線的有限元模擬是合理的、切合實(shí)際的。因此，為了更真實(shí)的分析降雨入滲過(guò)程對(duì)土質(zhì)邊坡的影響、更好地服務(wù)于工程設(shè)計(jì)，在常規(guī)邊坡設(shè)計(jì)分析計(jì)算中應(yīng)考慮降雨入滲以及耦合作用的影響。

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