边坡降雨入渗问题中两种边界条件的处理及应用

摘要：

基于饱和-非饱和渗流的Richards方程,以COMSOL Multiphysics有限元数值计算软件为平台,针对边坡降雨入渗问题中的入渗边界条件和渗流(溢出)边界条件,以孔隙水压力为控制条件,推导了二者的控制方程,并以二维土柱模型及己有文献中的实例模型为基础,探讨了控制方程中边界耦合长度尺度L的取值,结果发现L为0.001m时较为合理.建立简单二维边坡模型,应用上述边界条件的控制方程,分析了不同降雨强度(长而弱、短而强)下,边坡降雨的入渗及渗流规律.结果表明:4mm/h的降雨强度下,实际入渗率始终等于降雨强度,表层土体的体积含水率从0.29增至0.35,降雨75 h时坡脚处发生表面渗流,降雨200 h时研究区域总入渗量为39.068 m3;40 mm/h的降雨强度下,实际入渗率首先等于降雨强度,然后逐渐减小,表层土体的体积含水率从0.29增至0.415(饱和),降雨4h时坡脚处发生表面渗流,降雨20 h时研究区域总入渗量为26.908 m3,降雨量相同但其值远小于前者.该结论与己有研究的边坡降雨入渗规律相符,进一步证明了上述边界条件控制方程的可靠性,为边坡降雨的有限元数值分析中边界条件问题提供了一种可行方法.

关键词：边坡、降雨入渗、Richards方程、边界条件、控制方程

所属期刊栏目：41

分类号：TU42(土力学、地基基础工程)

资助基金：国家重点研发计划No.2016YFC0801602.No.2017YFC1503103

在线出版日期：2021-03-08（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共11页

页码：4105-4115