滑坡是一种具有突发性和灾难性的地质灾害,降雨是诱发滑坡灾害的主要原因。天然斜坡在沉积、风化等作用下呈现粗细夹杂的地层条件,具有显著的空间变异特性。在降雨入渗作用下土坡内细颗粒会随渗流发生运移产生潜蚀作用。因此,揭示降雨作用下土体潜蚀机制,研究渗流潜蚀对土坡稳定性的影响规律,具有重要的理论意义和工程实践价值。本文以无限边坡为研究对象,基于多孔介质动力学和非饱和土力学理论,采用数值分析的方法,进行了有限元模拟分析,探讨了潜蚀作用对雨水入渗和边坡稳定性的影响规律。主要研究内容和成果如下:1.通过联立颗粒运移方程与非饱和土渗流方程,结合非饱和土水力特性方程、土体潜蚀本构关系以及土壤转换函数,建立了渗流潜蚀耦合的边坡稳定性分析模型。2.利用COMSOL软件建立均质无限边坡有限元模型,对强降雨条件下边坡土体内细颗粒运移和潜蚀进行了模拟,研究了渗流潜蚀对孔压分布和边坡稳定性的影响,探讨了饱和渗透系数、进气值和潜蚀本构模型参数对渗流潜蚀的影响。结果表明:潜蚀主要发生在湿润锋范围内浅层土体,潜蚀加速了湿润锋下行速度,进一步降低边坡稳定性;饱和渗透系数、进气值是影响渗流潜蚀作用的主要因素;当降雨入渗强度大于饱和渗透系数时,饱和渗透系数越大,潜蚀对入渗和边坡稳定性的影响越显著;进气值越小,潜蚀作用对入渗和边坡稳定性的影响越显著。3.对四种不同颗粒成分土坡算例进行了渗流潜蚀模拟,引入基于非饱和土特性参数的土壤转换函数,考虑渗流潜蚀过程中颗粒成分动态变化的影响,分析了不同颗粒成分情况下,潜蚀作用对降雨入渗和边坡稳定性的影响规律。结果表明,当细颗粒含量大于30%的情况下,潜蚀作用对渗流和边坡稳定影响不明显;细颗粒含量小于30%的情况下,渗流潜蚀对边坡的稳定性有显著的影响。4.采用随机场模拟土的空间变异性,对土性参数进行离散化,生成空间各点土性参数样本。对不同类型非均质性土坡的渗流潜蚀进行了有限元分析模拟,揭示了非均匀性对潜蚀发展过程及局部和整体稳定性的影响规律。5.对试验配备的土样进行了土柱渗流潜蚀试验研究,观察潜蚀现象的发生,分析了土体渗流潜蚀的发展规律。观测结果表明:渗流速度与细颗粒流失累计量成非线性关系,随着渗流速度的增大,细颗粒会持续流出,但是流出量逐渐减小;累计流失质量是增加的,但其增加速率逐渐减小。