GEO5边坡水位骤降原理说明

在边坡分析中，某些情况下需要涉及水位骤降的计算。本技术贴旨在明确原理，协助工程师选择合适的水位设置和工况设置。

一、实操结论

下面为节约阅读的时间成本，先直接给出结论：

（1）当工程师判断，水位骤降后，降落区间内的孔压已完全消散时：

通常建议工程师在软件中分为两个工况分别计算初始和最终状态水位下的稳定性。

（2）当工程师判断，水位骤降后，降落区间内的孔压不能立刻完全消散时：

水位骤降的模式。其中关于岩土材料的x值，初始孔隙压力折减系数X的实质即为该地层的有效孔隙率ne（此处注意，是有效孔隙率，和孔隙率的区别在于，有效孔隙是在总孔隙基础上扣除闭合非连通或被结合水占据不能供水流通的孔隙后的有效连通部分） 。此参数可以通过常规的土工试验得到。

二、基本概念

首先明确概念，当水位降落的瞬间，边坡体外水位瞬间降至终止水位，但是坡体内的水位由于土体结构的原因，不能立刻降落至和终止水位相同的位置。

以上图A点所示，水位骤降时，A点相对计算基准线的位置水头为hz，这个是恒定不变的；但是其压力水头并非从A点到终止水位线的hp，而是介于初始和终止水位线之间的某个压力水头hp’（图中绿色线表示）。

所以在水位骤降时，压力水头的位置实际上是和水位降落区间部分土层的渗透性质有关，降落区间内有部分的压力水头未能完全消散。

三、详细原理

此处先给出GEO5帮助文档的截图：

然后借用《碾压土石坝sheji规范》

对比GEO5和碾压土石坝两者，很容易发现：

①GEO5中的h0=h总-h3-h’=h1+h2-h’  （h’水头损失软件会自动计算）

②GEO5中的hd=h2

因此可以推出，按照GEO5的最终孔隙水压力：

   u=u0-x△u=γwh0-xγwhd=γw（h1+h2-h’）-xγw h2=γw (h1+h2-h’-x h2）=γw[h1+h2（1-x）-h’]

到此，可以看出，其实质上和碾压土石坝规范上的公式一致。也即x=ne

对于理想的绝对不透水层来说，x=0；对于透水层来说，透水性越好，x=ne越大，趋近于1。

所以当水位骤降时，x=ne实质上描述的是降落区间段内压力水头瞬时消散的状况，当不透水时，压力水头不消散；当透水性非常好时，瞬时可消散到0。

故而得出结论：

①x=ne

②通常x值介于0~1

③基本不会取0,；若是工程师取x=1，则相当于直接指定为终止水位线进行计算。

④GEO5中的x是每个地层不同的值，表明不同土层的有效孔隙率不同，应在岩土材料参数界面分别填写。

编者水平有限，本技术贴的计算思路仅提供参考，如有错误敬请指正。更多技术问题请联系南京库仑技术支持！

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