边坡体内水位下降引起的渗透水压是边坡坡体变形和边坡稳定性的重要影响因素。随着计算机技术的发展,渗流与应力场耦合的计算也开始逐步实现。但目前国内外对边坡水位下降引起的渗流变形和稳定性的研究还不太多。本文针对目前边坡坡脚深开挖过程中坡体水位下降引发的工程问题,结合前人对渗流变形和稳定性计算的理论成果,运用Plaxis有限元计算软件,进行了考虑渗流作用下的坡面变形和坡体稳定性计算分析,分析中把坡体内的渗流场看成是不同开挖阶段下的稳定渗流,并进行了不同渗透坡降下坡体及挡土墙受力和位移的比较分析,得出了较合理的结果,其主要内容和结果如下: (1) 从有效应力原理和土体受压变形机制出发,建立边坡坡脚开挖模型,模拟有、无渗流场下不同开挖阶段的土体内各点的有效应力变化和位移发展情况,并将两种不同情况下的响应进行对比分析。分析结果表明:考虑渗流作用下的坡体有效应力由于渗透压力的产生而增加,同时引起了开挖体后土层的竖向位移增加。通过对两种工况下挡墙受力分析,发现考虑渗流作用下挡墙所受的剪力和弯矩值均增加,且其极值点位置均下移。 (2) 地下水对土体的渗流作用是通过作用在土颗粒上的渗透力(动水压力)产生的。由渗透力的推导公式可知:单位面积的渗透力只与渗透坡降(水力梯度)有关。建立不同渗透坡降下边坡坡脚开挖模型,进行坡面变形系统分析:渗透坡降增加,渗透力提高,坡体内有效应力值升高、挡墙剪力和弯矩值增加,且渗透坡降增量越大,挡墙剪力和弯矩值的增量也越大。而坡体内各点的变形也随之加剧。 (3) 渗流作用下坡体内渗透力产生的同时也会导致下滑力增加,对边坡稳定性造成负面影响。进行考虑渗流作用下和不考虑渗流作用下边坡稳定性有限元计算模拟,定量评价渗流对边坡稳定性的影响程度,并进行不同渗透坡降下边坡稳定性计算分析性有限元分析。分析结果表明:渗流作用下坡体安全系数减小,稳定程度降低,且渗透坡降越大,坡体的安全系数减少越多,稳定程度越低。 (4) 结合工程实例,同时建立实体模型进行验证分析,说明该有限元计算的合理性和工程适用性。