降雨循環條件下高切坡穩定性演化過程及預測方法

靳紅華，王林峰，任青陽，張星星

(1. 重慶交通大學 a.山區橋梁及隧道工程國家重點實驗室；b. 山區公路水運交通地質減災重慶市 高校市級重點實驗室，重慶 400074；2. 重慶文理學院 土木工程學院，重慶 402160)

近年來，中國山區大型交通工程基礎設施大規模建設，隨之而來的巖土邊坡穩定性問題也與日俱增。以云貴川渝為例，當地群山環伺、山高谷深、地勢陡峻、地質構造及地形地貌條件復雜特殊，公路工程勢必依山而建，常在山腰或山腳處形成長達幾公里的工程高切坡，受當地經濟發展、交通量需求、道路等級要求、財政投資等因素限制，絕大多數工程切坡缺乏有效的支護措施，大量無支護裸露的工程切坡為降雨型滑坡的產生提供了一定的物質來源[1]。據統計，中國每年平均發生新老滑坡次數約3×105起，其中，降雨型滑坡次數占滑坡總次數的90%以上，當降雨條件(降雨類型、降雨強度、降雨歷時)達到一定閾值時，該類邊坡極易發生失穩破壞，進而造成巨大財產、經濟損失。

目前針對降雨型邊坡穩定性的計算主要以降雨入滲模型為基礎，建立穩定性計算與評價方法，如常金源等[2]、覃小華等[3]、汪丁建等[4]、蘇永華等[5]基于Chen-Young改進模型建立了適用于降雨入滲條件下無限長邊坡的穩定性理論計算與分析方法；Bordoni等[6]、Tsuchida等[7]從誘發滑坡的水文因素出發，利用現場觀測調查數據建立了簡化的降雨型滑坡穩定性分析方法。但以上研究僅建立了降雨型邊坡瞬時穩定性計算方法，無法獲得降雨型邊坡降雨入滲過程及穩定性演化過程，因此，近來年，降雨型邊坡穩定性演化過程分析逐漸成為該領域的研究熱點及技術難題之一，其旨在揭示邊坡降雨入滲過程及其失穩破壞過程，常見手段如采用ABSQUS、SEEP/W、FLAC3D等數值模擬軟件進行降雨入滲模擬，如任德斌等[8]、李濤[9]、韓同春等[10]、劉杰等[11]通過有限元數值模擬軟件建立邊坡數值模型，模擬了不同工況下的邊坡降雨入滲過程，獲得了諸如孔隙水壓力、位移、穩定系數的分布及變化規律，揭示了降雨作用下邊坡失穩機理；部分學者從降雨入滲過程中坡體抗剪強度參數劣化這一角度，針對邊坡穩定性演化過程展開分析，如董金玉等[12]、李文等[13]、涂義亮等[14]、龍安發等[15]、朱澤勇等[16]以粉質黏土為研究對象，通過開展室內人工降雨模擬干濕循環試驗，分析了干濕循環下粉質黏土試樣力學參數演變規律及邊坡破壞機理；Griffiths等[17]、Conte等[18]、Godt等[19]通過建立理想的邊坡滑動模型，結合實地調查建立了無限邊坡在降雨入滲過程中的入滲深度及穩定系數評價方法。

以上研究多立足無限長傾斜式均土質邊坡，降雨過程中，邊坡穩定性理論計算多采用瞬時計算且基于滑面平行于坡表假定，但忽略了有限長人為工程切坡具有臺階，即其坡面為非直線這一事實，導致針對上覆土體下伏基巖的基巖型臺階狀土質高切坡降雨入滲過程及穩定性分析認識不足；部分學者雖通過開展室內土樣的干濕循環試驗獲得了土體抗剪強度參數劣化規律，并以此揭示降雨型邊坡穩定系數演化規律，但其在邊坡穩定性演化模擬分析中多采用單次降雨入滲工況，且受限于現有數值模擬手段無法輸入時變坡體抗剪強度參數，導致其針對降雨循環條件下邊坡入滲過程穩定性演化過程適用性較窄，進而缺乏降雨型邊坡穩定性狀態預測方法相關研究。基于此，筆者以樂西高速馬邊至昭覺段A1標段某降雨型粉質黏土覆蓋層基巖型臺階狀高切坡為研究對象，通過開展室內干濕循環試驗，建立了土體抗剪強度參數劣化數學模型；利用Geo-studio數值模擬軟件，建立了高切坡二維滲流數值模型，通過輸入2017年實時降雨數據及自擬多工況降雨循環函數，開展了高切坡降雨入滲過程研究，揭示不同降雨循環工況下及雨后高切坡內部滲流場及穩定性變化規律，建立降雨型高切坡穩定系數逐年劣化方程；基于室內試驗及數值模擬結果，建立該類降雨型高切坡穩定性預測方法，對降雨循環條件下此類高切坡穩定性評價、預測預報具有重要的科學指導意義及實用價值。

1 研究工點選取

公路工程高切坡坡體長期暴露于自然環境中，在氣候周期性交替變化作用下，會經歷“降雨”→“蒸發”→“降雨”的循環過程，長期處在干燥和加濕的干濕循環條件下，坡體會經歷“濕”→“干”→“濕”的循環過程，“干”狀態指坡體受自身排水過程及日照蒸發，土體含水量逐漸減少，直至天然含水量的過程；“濕”狀態指坡體受降雨作用，土體含水量增加，直至趨向飽和狀態的過程。周期性降雨潤濕及排水蒸發即干濕交替過程對坡體產生了干濕循環作用，導致土體力學性質的劣化，周期性降雨作用后，該劣化效應累積性發展，高切坡穩定性隨之劣化，直至失穩。作為常見邊坡工程病害之一，公路工程高切坡淺層失穩溜坍土體呈厚度薄、規模小及頻率高的特點，其中，中國南部粉質黏土公路邊坡及中西部粉土公路邊坡中分布較為廣泛，筆者以樂西高速馬邊至昭覺段A1標段K41+538～K41+615右側粉質黏土覆蓋層基巖型臺階狀高切坡為研究對象，見圖1，研究工點位于樂山市馬邊縣羅山溪附近，地處四川盆地中部，總體地貌類型屬構造侵蝕剝蝕型丘陵地貌。邊坡坡體主要為第四系全新統殘坡積(Q4dl+el)粉質黏土，土層厚度6.0～13.0 m，呈軟塑～可塑狀；下部不透水基巖為侏羅系上統遂寧組(J2S)泥巖，多成強～中風化，初勘顯示，地下水水位線遠低于基巖底部。工點擬采用二級平臺開挖方式，高切坡單級坡高8 m，坡率1∶1，二級邊坡交接處平臺寬2 m，坡角為45°，且不透水基巖面傾角30°。工程區屬亞熱帶濕潤季風氣候區，年內四季分明，雨量充沛，秋季多綿雨，多年平均降雨量1 025.8 mm，降雨多集中在5月-9月，約占全年降雨量的70%，多年平均蒸發量1 168.3 mm，蒸發量與降雨量基本持平，可認定坡體處于飽和-非飽和狀態。土體力學參數見表1。

圖1 高切坡實景圖及工程地質示意圖(單位：m)Fig.1 The real site and schematic diagram of engineering geology of the high cutting

表1 粉質黏土及不透水基巖物理力學參數Table 1 Physical and mechanical parameters of silty clay and impervious bedrock

2 土體強度參數劣化數學模型建立

2.1 模型建立

為描述土體抗剪強度τ在周期性降雨循環過程中的變化規律，定義土體黏聚力cn與內摩擦角φn表示土體在周期性降雨循環過程中的實時抗剪強度參數，假定干濕循環作用過程對土體強度參數劣化效應過程連續且不可逆，引入時間概念，則土體實時抗剪強度為

τn=cn+σn·tanφn

(1)

式中：τn為n次干濕循環后的土體抗剪強度，kPa；σn為作用于土體單元的法向正應力，kPa。

定義土體黏聚力劣化系數為ζ，則土體實時黏聚力cn與干濕循環次數n的變化關系式為

cn=c0·ζ或ζ=cn/c0

(2)

式中：c0為土體初始黏聚力，kPa。

定義土體內摩擦角劣化系數為η，則土體實時內摩擦角φn與干濕循環次數n的變化關系式為[12, 14]

φn=φ0·η或η=φn/φ0

(3)

式中：φ0為土體初始內摩擦角，(°)。

鄧華鋒等[20]定義干濕循環過程中的土體抗剪強度參數降低程度為劣化度，因此，定義n次干濕循環后土體抗剪強度參數劣化程度為劣化度Sn，則土體黏聚力劣化度Scn

或Scn=1-ζ

(4)

內摩擦角劣化度Sφ n

或Sφ n=1-η

(5)

2.2 室內干濕循環試驗

為進一步探尋粉質黏土坡體周期性降雨過程與室內干濕循環過程之間的聯系，給出高切坡穩定性預測方法，通過現場制取粉質黏土試樣展開室內干濕循環試驗及直剪試驗，以獲得土體抗剪強度參數干濕循環劣化規律。干濕循環試驗共制取土體試樣數量48個，擬定直剪試驗荷載共分為0、50、100、200 kPa共4種，每種荷載下12個試樣共4組，每組平均3個試樣，進行相應荷載條件下的1、2、3、4次干濕循環試驗，其中，直剪試驗土樣固結穩定時的垂直變形值標準為每1 h不大于0.005 mm，土樣實際固結穩定時間實測約24 h，剪切速率為0.8 mm/min,并在3～5 min內剪損。干濕循環試驗首先將天然土樣放入飽和缸中進行抽氣，接著向缸內注滿水，浸泡24 h增濕至土樣飽和，然后將飽和試件放入烘箱烘干，減濕至土樣天然含水率，至此，完成一次干濕循環。重復以上過程，進行第2～4次循環試驗，試驗過程見圖2～圖4。由圖3可見，干濕循環1次時，粉質黏土試樣周邊開始出現微裂隙，隨著循環次數的增加，微裂隙不斷由試樣四周向中間擴展，發展成為貫通裂隙，干濕循環4次時，試樣貫通裂隙增寬加深，土體結構破壞嚴重，并且表現有一定的體積收縮，究其原因在于，干濕循環過程中，試樣中黏土礦物吸水膨脹和失水收縮，進而土體出現干縮濕脹循環，導致土體中原生裂隙的開展和次生裂隙的發育，而產生的裂隙降低了黏土顆粒間的膠結作用，造成了不可逆的損傷累計，最終破壞了原狀土體的結構，土體抗剪強度逐漸降低。所獲粉質黏土試樣干濕循環試驗結果見表2。

圖2 天然狀態的試樣

圖3 干濕循環試驗后的試樣Fig.3 Sample after dry-wet cycle

圖4 粉質黏土干濕循環試驗過程Fig.4 Dry-wet cycle test process of silty

表2 粉質黏土干濕循環試驗結果Table 2 Dry-wet cycle test results of silty clay

粉質黏土試樣黏聚力及內摩擦角劣化曲線見圖5。由圖5可知，干濕循環周期內粉質黏土試樣黏聚力及內摩擦角與干濕循環次數呈負相關，試樣抗剪強度不斷降低，但試樣黏聚力劣化幅度較內摩擦角劇烈，整體上看，單次干濕循環周期內試樣黏聚力及內摩擦角劣化幅度隨干濕循環次數增加逐漸減小，表明后續的干濕循環試驗對粉質黏土試樣黏聚力及內摩擦角的劣化效應逐漸減小。

圖5 粉質黏土抗剪強度參數劣化規律Fig.5 Law of deterioration of shear strength

3 Geo-studio降雨入滲數值模擬

3.1 模型建立

以樂西高速馬邊至昭覺段A1標段K41+538～K41+615右側粉質黏土覆蓋層基巖型臺階狀高切坡為研究對象，利用Geo-studio數值模擬軟件建立該處高切坡二維滲流數值模型(圖6)。模型邊坡坡頂長度設置為24 m(1.5H′，H′為2個單級坡高總和)，左邊界至坡腳的距離設置為24 m(1.5H′)，坡頂部到底部邊界的距離設置為32 m(2H′的方式進行擴大)，且不透水基巖面傾角為30°，最終有限元模型尺寸設計如圖6所示。模型底部邊界設定為豎直約束和水平約束邊界；左右邊界為水平約束邊界；高切坡坡表及坡腳左側路面設置為降雨入滲及潛在的排水邊界，為考慮雨后高切坡穩定性回升，同時還將坡表設置為蒸發輻射邊界；考慮計算精度與計算時步，將模型劃分為6 492個節點和6 321個單元。

圖6 高切坡有限元模型尺寸圖(單位：m)Fig.6 Dimensional drawing of high cutting slope finite element model (unit: m)

模型邊坡坡體為均質非飽和粉質黏土，根據GENUCHTEN研究發現，其滲透系數為基質力的函數，而非常數，即基質力隨含水量的變化而變化。土體非飽和特性參數如表1所示，利用Geo-studio數值模擬軟件內置的非飽和粉質黏土樣本函數及實驗測定的飽和含水率(θs=0.46)和殘余含水率(θr=0.08)數據，生成覆蓋層粉質黏土的土水特征曲線及滲透系數函數，見圖7。

圖7 粉質黏土土水特征曲線及滲透系數函數Fig.7 Soil water characteristic curve and permeability coefficient function of silty

3.2 模擬工況選定

3.2.1 實時降雨工況

1)降雨工況 收集了中國氣象數據網關于樂山市馬邊縣2017年的降雨資料，將高切坡降雨入滲模擬過程周期定為1個單位年，由于研究工點全年降雨量主要集中在6月—8月，僅給出研究工點處6月—8月的降雨數據，見圖8，其余月份降雨量反映在圖9中。

圖8 6月、7月及8月份降雨量Fig.8 Rainfall data for June, July and

圖9 2017年模擬降雨量數據Fig.9 Simulated rainfall data for

統計研究工點處水汽蒸發及輻射強度、溫度、空氣濕度見表3。

表3 模擬參數表Table 3 Simulation parameter table

其中，研究工點處近10年來全年水汽蒸發及輻射強度約為3 340～4 190 MJ/m2·a，考慮蒸發量與降雨量基本持平，6月—8月模型輻射強度占全年輻射強度的70%，其余月份占30%，故將6月—8月模型邊界條件每日輻射強度設為28 339 kJ/m2·d，其余月份設為4 183 kJ/m2·d；空氣濕度對邊坡穩定性分析影響不大，6月—8月設為30%，其余月份設為20%；考慮6月—8月溫度較高，分別設為26、29、28 ℃；各類型降雨均取國家氣象局規定的降雨量標準表中相應降雨類型的平均值[21]，即小雨、中雨、大雨、暴雨分別取5、17.5、37.5、75 mm/d。

2)穩定性分析 利用Geo-studio數值模擬軟件瞬時分析計算邊坡在2017年降雨周期內各時刻邊坡的降雨入滲過程，并獲得該高切坡穩定系數時程曲線，見圖10。

圖10 2017年高切坡穩定系數時程曲線圖Fig.10 Time-history curve of high cutting slope stability coefficient in

由圖10可見，該高切坡2017年全年穩定狀態整體處于波動狀態，全年穩定系數劣化0.053，高切坡最有利狀態位于6月中旬，原因在于該階段內研究工點處降雨較少，高切坡經歷長時間太陽輻射及排水，坡體內部孔隙水壓力逐漸消散，邊坡穩定性較好；邊坡最不利狀態位于8月上旬，原因在于該階段內研究工點降雨較多，高切坡經歷長時間降雨入滲，坡體軟化，坡體自重加大，孔隙水壓力逐漸增大，邊坡穩定性較差，兩者相差0.256，可見，雨季高切坡穩定狀態劣化較大，應及時加強邊坡監測，做好疏排水措施。

考慮研究工點處若干年內降雨條件無較大差別，則該高切坡穩定系數逐年劣化方程為

FS=2.451-0.053a

(6)

式中：a為考察年限，按年計。該式可推廣為

FS=F0-ΔF·a

(7)

式中：F0為考察年限內高切坡穩定系數初始值；ΔF為單年內高切坡穩定系數劣化值。

參照《建筑邊坡工程技術規范》(GB 50330—2013)[22]對永久邊坡安全系數的規定，當該邊坡工程安全等級分別為一級、二級及三級時，其穩定系數應大于1.35、1.30及1.25，在不加任何支護措施的前提下，由式(6)可知，研究對象在常年周期性降雨下其穩定系數將分別在第20.77年、21.72年、22.66年劣化至安全系數臨界值，在第27.38年時劣化至失穩破壞臨界值。

3.2.2 典型降雨工況

1)降雨工況擬定 為進一步揭示粉質黏土覆蓋層基巖型臺階狀高切坡在不同降雨循環作用下其穩定性變化規律，考慮粉質黏土坡體低滲透性，初擬3種典型雨型進行坡體降雨入滲特征分析及穩定性分析，其中降雨循環結束后觀察期設為4 d，期間模型邊界每日輻射強度設為28 339 kJ/m2·d。滲流計算過程中，根據所擬降雨工況設置90個時間步，每個時間步長時長為8 h，計算過程共計30 d，每個時間步最大迭代次數為50步，迭代誤差小于1%視為收斂，以揭示降雨循環入滲過程及降雨循環后高切坡內部滲流場及穩定性變化規律，見圖11。

圖11 降雨循環工況雨型函數Fig.11 Rain cycle function of rainfall

表4 降雨工況Table 4 Rain conditions

2)穩定性計算與分析 各工況降雨周期內高切坡內部濕潤峰動態變化過程如圖12～圖14所示，可見，整個降雨周期內，Geo-studio軟件自動搜索高切坡潛在滑移面位置及形狀并未發生明顯變化，邊坡潛在滑移面形態無明顯的尺寸效應，均表現為邊坡深處圓弧面和基巖積水面的組合型滑面；相同降雨時間內高切坡降雨入滲深度zf與降雨強度成正相關；降雨結束后，觀察期內高切坡入滲深度逐漸減少，究其原因在于該階段內模型邊界施加了蒸發與輻射條件，導致坡體孔隙水壓消散加速，土體有效應力提高，高切坡穩定性逐漸提高。

圖12 工況1高切坡降雨入滲過程Fig.12 Rainfall infiltration process of high cutting slope under working condition

圖13 工況2高切坡降雨入滲過程Fig.13 Rainfall infiltration process of high cutting slope under working condition

圖14 工況3高切坡降雨入滲過程Fig.14 Rainfall infiltration process of high cutting slope under working condition

各降雨工況高切坡穩定性演化過程見圖15。由圖15可見，降雨強度一定時，隨著降雨時間的增大，邊坡穩定性逐漸下降；工況1、工況2及工況3降雨周期內導致高切坡穩定系數累計分別下降0.502、0.602及0.710，表明相同降雨時間內，高切坡穩定性劣化幅度與降雨強度成正相關。究其原因，相同時間內降雨強度越大，降雨總量越大，覆蓋層坡體飽和度、孔隙水壓力、飽和區域越大，降雨入滲越嚴重，高切坡穩定性下降越劇烈；降雨循環次數越多，相同降雨時間內高切坡穩定系數下降幅度越小，見圖16，該現象與上述室內粉質黏土抗剪強度參數劣化規律基本吻合，表明單次降雨循環周期內高切坡穩定性劣化幅度與降雨循環次數成負相關，高切坡最終會趨于穩定。各降雨工況結束后，相同觀察期內，高切坡穩定系數均有回升，工況1、工況2及工況3穩定系數分別回升0.027、0.024及0.019，回升幅度分別為1.5%、1.3%及1%，表明工況1回升幅度最大，工況2次之，工況3最小，究其原因在于工況1降雨入滲總量最小，雨后孔壓水壓消散最快，邊坡排水過程較快，非飽和區域增大較快，高切坡穩定性恢復最快，相同觀察期內高切坡穩定系數回升幅度最大。

圖15 不同降雨強度下高切坡穩定系數隨降雨 循環次數變化曲線Fig.15 Variation curve of stability coefficient of high cutting slope with cycle times under different rainfall

圖16 高切坡穩定系數下降幅度隨降雨循環次數變化Fig.16 Variation of stability coefficient of high cutting slope changes with the number of rainfall

4 高切坡穩定系數預測方法

4.1 室內試驗法

結合室內干濕循環試驗，將單次干濕循環后的粉質黏土試樣抗剪強度參數視為單次降雨循環后高切坡坡體抗剪強度參數初始值，并計算高切坡穩定系數，見圖17。

圖17 干濕循環與降雨循環高切坡穩定系數對比Fig.17 Comparison of high cutting slope stability coefficient between dry and wet cycles and rainfall

由圖17可見，由室內干濕循環試驗所獲抗剪強度參數計算得到的高切坡穩定系數與Geo-studio軟件模擬工況2循環降雨下的高切坡穩定系數基本吻合，當循環次數小于2次時，工況1所示降雨循環試驗高切坡降雨強度較小，坡體內濕潤鋒下滲較淺，無法較真實地模擬室內干濕循環試驗“濕”狀態，導致高切坡穩定系數顯著大于室內干濕循環試驗；當循環次數小于2次時，工況3降雨循環周期內由于高切坡初始降雨強度較大，其較好地模擬了坡體飽和-天然狀態，故兩者吻合較好，當循環次數大于2次時，由于坡體排水較慢，孔隙水未完全消散，坡體未達到“干”狀態，而室內干濕循環試驗可保證試樣處于天然狀態，由室內干濕循環試驗所得高切坡穩定系數高于降雨循環試驗，故工況2較好地代表了室內干濕循環試驗，其中，當循環次數分別為1、2、3及4時，兩者分別相差0.009、0.011、0.022及0.031，表明隨著循環次數的增加，兩者差值逐漸增大，究其原因，當坡體趨于完全飽和時，在為時4 d的非降雨時段內，輻射強度28 339 kJ/m2·d坡體排水未完全，孔隙水未完全消散，見圖14(d)、(e)、(f)，但該誤差在工程范圍內可以接受。

定義高切坡穩定系數劣化系數ω表示在周期性降雨循環過程中其穩定性劣化規律，進而引入時間概念表征隨降雨循環次數變化的高切坡穩定系數為FSn

FSn=F0·ω

(8)

由圖18可發現，所研究高切坡穩定系數劣化規律與粉質黏土土樣cn及φn平均值劣化規律一致，且劣化程度雖有誤差但誤差范圍內高切坡穩定系數整體基本吻合，高切坡穩定系數劣化規律描述采用坡體cn及φn劣化系數平均值量化大于數值模擬劣化結果，用該值偏于安全，在工程范圍內可以接受。

圖18 高切坡穩定系數劣化圖Fig.18 Degradation diagram of stability coefficient of

因此，針對所研究粉質黏土覆蓋層高切坡，式(8)可轉換為

(9)

4.2 數值模擬擬合法

對于某一特定高切坡，降雨入滲過程中，決定高切坡穩定性的主要因素為降雨時間T及降雨強度q，基于此，可獲得高切坡在不同降雨時間及降雨強度作用后的穩定性情況，利用MATLAB 2016a數據分析軟件對模擬數據進行擬合，其中，為更準確地描述降雨強度q隨時間的變化趨勢，仍采用典型雨型函數并用降雨總量Q刻畫降雨時間T內的降雨強度，可以發現，針對所研究粉質黏土覆蓋層高切坡，高切坡降雨實時穩定系數FS與降雨總量Q、降雨時間T滿足如下二元函數關系，如圖19所示。

圖19 高切坡穩定系數與降雨總量及降雨時間的關系Fig.19 Relationship between stability coefficient of high cutting slope and total rainfall and rainfall

FS=2.389-0.015T-0.001Q

(10)

為進一步探究降雨總量及降雨時間對高切坡穩定性的影響，利用多元回歸理論對兩變量進行SPSS擬合，得到回歸模型參數，見表5。結果顯示，回歸模型系數同MATLAB 2016a所得模型系數一致，降雨總量Q、降雨歷時T變量均通過了t檢驗，且兩變量方差膨脹系數VIF均小于5，表明兩變量不具有共線性，故兩變量均能引入線性回歸模型，且模型相關系數R2=0.976 2，證明模型擬合度較高。

表5 多元回歸模型參數Table 5 Parameters of multiple regression model

圖20為模型標準化殘差P-P圖，由圖20可見，各點近似一條直線且均分布于直線附近；圖21為模型回歸殘差分布直方圖，由圖21可見，直方圖形態與標準正態分布近似，即表明模型的殘差符合正態分布假設。

圖20 標準化殘差P-P圖Fig.20 P-P chart of standardized

圖21 回歸殘差分布直方圖Fig.21 Regression residual distribution

綜上，對于所建粉質黏土覆蓋層基巖型臺階狀高切坡，認定其降雨實時穩定系數FS與降雨總量Q、降雨時間T滿足式(10)的函數關系是合理的。

5 結論

以降雨型粉質黏土覆蓋層基巖型臺階狀高切坡為研究對象，通過室內干濕循環試驗建立了土體抗剪強度參數劣化數學模型；利用Geo-studio軟件揭示了其在不同降雨工況下的降雨入滲過程及穩定性演化過程，并給出了該類降雨型高切坡的穩定性預測方法，主要結論如下：

1)通過室內干濕循環試驗及直剪試驗獲得了土體抗剪強度參數干濕循環劣化規律，建立了土體抗剪強度參數劣化數學模型。

2)以高切坡2017年實時降雨數據為例，利用Geo-studio數值模擬軟件獲得了高切坡在該年內的穩定性演化過程，建立了高切坡穩定系數逐年劣化方程；通過自擬3種典型雨型函數，利用Geo-studio數值模擬軟件開展了高切坡在不同降雨強度、不同降雨歷時下的降雨入滲特征及穩定性分析，結果表明：整個降雨周期內，高切坡潛在滑移面為高切坡深處圓弧面和基巖積水面的組合型滑面；相同降雨時間內，高切坡降雨入滲深度及穩定性劣化幅度與降雨強度成正相關；單次降雨循環周期內，高切坡穩定性劣化幅度與降雨循環次數成負相關；高切坡降雨入滲深度或入滲總量越大，雨后高切坡穩定系數回升越小。

3)針對所研究粉質黏土覆蓋層高切坡，所擬工況2下高切坡穩定系數與以室內干濕循環試驗所獲抗剪強度參數計算得到的高切坡穩定系數劣化規律基本吻合，降雨循環作用下，高切坡穩定系數劣化系數采用土樣cn及φn平均值是偏安全合理的；基于Geo-studio數值模擬結果給出了該類高切坡在不同降雨量及降雨時間下的穩定性預測方法，所獲結果精度較高。