GEO5暴雨工况计算方法

技术贴：GEO5暴雨工况和地震工况等设计 介绍了边坡暴雨工况分析的两种经验方法——折减岩土参数和提升地下水位。

视频：GEO5降雨入渗边坡稳定性分析 利用GEO5岩土工程有限元模块和GEO5土质边坡稳定性分析模块进行降雨入渗边坡稳定性分析，降雨入渗深度随时间变化的情况。

本文先以数值分析为例，对GEO5操作过程进行说明；然后介绍一下实际设计中常用的分析方法。

方法一：数值分析法

1.  打开GEO5岩土工程有限元模块，在【多段线】中导入边坡模型，在【分析设置】中将“分析类型”选择为“非稳定流”，并勾选允许采用稳定流分析为第一工况阶段输入地下水。

2.定义岩土材料参数，并为相应区域指定材料。然后进行网格生成。

3.在工况1中，定义初始渗流边界条件，分析边坡的初始渗流场。边坡左右边界可以指定为孔隙水压力边界，输入水位高程（可以在左侧标尺中查看高程），上下边界选择不透水边界，来分析边坡初始渗流场。

4.在工况2中，为边坡指定降雨入渗相关的边界条件，可以用流入边界和孔隙水压力边界来表示边坡边界条件。

孔隙水压力边界条件，需要输入孔隙水压力值，流入边界需要输入流速。这两个值是整个渗流分析中比较重要的值，其取值对结果影响比较大。降雨入渗是比较复杂的过程，刚下雨时，边坡是干的，降雨完全入渗；随着降雨继续，可能会在地表形成径流；降雨也是时大时下， 降雨时间较短的话，在边坡表面形成非稳定流；降雨时间较长的话，降雨会达到原有浸润面位置，形成新的浸润面。偏保守考虑的话，可以认为降雨完全进入边坡，用当地24h降雨量当做流速，也可以用24h降雨量换算成孔压输入，这都是偏保守考虑的。实际工程中也有经验计算方法，会在后面进行描述。

5.定义渗流边界条件之后，在【分析】选项下，输入改工况阶段时间（当前工况的降雨时长，以天为单位），进行分析。也可以新增工况，分析不同时间的降雨入渗情况。

6．打开计算书，将栅格山的点数据（栅格点的坐标，孔隙水压力）复制出来，筛选出降雨入渗的数据点（原有地下水孔压较大，根据坐标和孔压比较容易筛选）。处理数据之后，以孔压作为Z坐标，将点导入【三维地质建模】模块进行插值，绘制等高线，将等高线导出，这个等高线就是降雨入渗的孔压线。插值出来的等值线，最下有可能不太规则，可以手动修改一下，并且将Z轴归零待用（详细步骤参考视频讲解）。将处理后的等高线，导入一个新的边坡模块。

导出等高线

未处理等值线

处理后等值线

导入等值线到新的边坡模块

6.将有限元模块的边坡模型，用【编辑】菜单下的复制数据功能，将模型复制到边坡模块。然后，在【地下水】的地下水类型中，选择孔隙水压力，并将之前导入新边坡模块的等值线，复制、粘贴过来，并为每条等值线输入孔压。从三维地质建模模块导出的等高线的Z坐标就是孔压，可以进行查看（详细步骤参考视频教程）。这样，软件会对孔压等值线的孔压进行插值，相当于把渗流场考虑进来。

7.分析

利用毕肖普法、瑞典条分法、不平衡推力法等对降雨入渗边坡进行整体稳定性分析。

方法2：经验法

有限元分析会得到一个比较不错的效果图，比较方便进行论文编写或者项目汇报。实际项目中，工程师也有一些经验算法。

对于地勘报告中有暴雨工况的岩土材料参数的，直接用暴雨工况的岩土材料参数进行计算即可。这种方法考虑岩土材料饱和状态的强度折减，比较适合粘性土，也是一种常用的计算方法。

此外，还有等效考虑降雨深度的方法。这种方法又可以分为两种，一种是降雨工况比较长，降雨达到原有水位，这种可以提升浸润面；另一种是降雨比较短，只考虑入渗边坡表面一定距离的情况，这种可以用孔压进行计算。

降雨的入渗量有一个经验公式，即当地24h降雨量 X 降雨时间 X 0.1~0.3的入渗系数（渗透性强，边坡缓取大值），将降雨量换算成水位高度，根据这个可以提升浸润面。降雨量24h达到250mm就算特大暴雨了，再乘以入渗系数，没有多少水。主要是要防止边坡上，山上的水从边坡流过，这里需要设截水沟和排水沟，将山上的水排走。边坡、挡墙的排水措施施工到位，有时候比计算准确更有意义。