降雨下非饱和土边坡流固耦合模拟与稳定性分析

"降雨条件下非饱和土边坡流固耦合数值模拟 (2009年) - 武汉理工大学学报" 这篇论文是2009年由李继祥、姜兆华、何翔和刘肖凡等人在中国地质大学土木工程学院和武汉工业学院多孔介质力学研究所合作完成的，发表于《武汉理工大学学报》第31卷第2期。该研究主要关注的是降雨对非饱和土边坡稳定性的直接影响，通过建立流固耦合模型进行数值模拟。 在传统的土力学分析中，通常只考虑应力平衡条件，但忽略了土壤的水分状态对其力学性质的影响。本文引入了岩土介质的饱和-非饱和渗流理论，这是对传统理论的重要补充。非饱和土是指土壤中既有空气也有水分，且水分未达到饱和状态的情况。在这种情况下，土壤的渗透系数会随含水量变化而呈现出非线性特征，这对边坡稳定性至关重要。 研究者们构建了渗流场-应力场耦合方程，这一体系能够同时考虑水分流动（渗流场）和土体变形（应力场）之间的相互作用。为了进行数值计算，他们将这些耦合方程在时间和空间上离散，转化为增量形式的有限元方程组。这种离散方法允许他们使用数值模拟技术来解决复杂的非线性问题。 通过数值算例，论文对降雨条件下非饱和土质边坡的流固耦合行为进行了深入分析。此类分析对于理解降雨如何导致土体水分变化、进而影响边坡稳定性具有重要意义。研究结果可以为实际工程中的降雨条件下边坡稳定性分析和滑坡预测提供重要的理论依据和技术支持。 论文关键词包括：非饱和土边坡、降雨入渗、耦合分析、有限元和数值模拟。这些关键词突出了研究的核心内容，即在考虑降雨影响时，如何通过数学模型和数值方法分析非饱和土边坡的力学行为。 从学术角度来看，这篇论文为地质灾害防治和土木工程设计提供了新的理论工具和计算方法，有助于提升对降雨引发的边坡失稳问题的预警能力。同时，它也为后续相关研究提供了参考框架和基础。