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论文题目：Physics-based time-of-failure determination of rainfall-induced instability in lateritic soil slopes
论文作者：Sushant Rahul, Akanksha Tyagi
论文地址：
https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0013795224004344
参考文献：Rahul S, Tyagi A. Physics-based time-of-failure determination of rainfall-induced instability in lateritic soil slopes[J]. Engineering Geology, 2025, 344: 107834.
一、文章写作框架
1 引言
2 选址和选址说明
3 降雨数据
4 理论
4.1非饱和土
4.2水力模型
4.3耦合流动变形分析
5 土的性质
5.1基本岩土工程特征
5.2土壤水分特征曲线
6 数值模型的验证
6.1数值模型和程序
6.2 结果与讨论
7 参数研究
7.1参数详情
7.2降雨强度和渗透性对破坏时间的影响
7.3强度参数对失效时间的影响
8 故障时间图
8.1讨论
8.2 TOF图的性能评估
8.3拟议TOF图的局限性
9 结论
二、研究主要内容与结果、结论
本文试图基于耦合流动变形分析，建立印度西高止山脉红土边坡的破坏时间图。
利用获得的强度、渗透性和非饱和土壤参数，CFD分析有效地复制和捕捉了Kondavi切割破坏背后的基本物理现象，在43天的降雨后，边坡的FOS从2.81降低到0.99，表明破坏。
图1 当c'=18kPa和ϕ'=22°时，FOS随时间变化
参数研究表明，当降雨强度低于土壤渗透性时，由于负PWP的减少和地下水位的上升，会发生破坏。在这种情况下，故障时间取决于降雨的强度和持续时间。降雨强度越高，破坏时间越短，反之亦然。相反，当降雨强度超过土壤渗透性时，破坏完全是由于负PWP的减少造成的。在这种情况下，破坏时间由降雨持续时间和土壤渗透性决定，因为降雨以饱和渗透率渗透，而不管其强度如何。
图2不同深度PWP随时间的变化
图3在ksat=35 mm/天的不同降雨强度下，FOS随时间的变化
与边坡初始FOS的内聚力相比，摩擦力是一个更具影响力的参数，即ϕ'越高，初始FOS越大。然而，尽管初始FOS和ϕ'较高，但c'较低的斜坡比c'较高的斜坡更早失败。因此，降雨诱发滑坡的TOF受粘聚力的影响大于摩擦参数。
对于较陡和较高的坡度，初始FOS和TOF通常低于较温和和较短的坡度。坡度较缓的斜坡往往具有较高的平均渗透性。然而，这些斜坡通常需要更长的降雨持续时间和更大的累积降雨量才能发生破坏。30的斜坡◦ 角度ϕ'为25°、 28°地下水位为35米，ϕ为28°在给定的吸力和降水特征下，30米深的地下水位是安全的。
图4 摩擦角分别为 (a)(b) 22°、(c)(d) 25°、(e)(f) 28°时，45°边坡安全系数随时间的变化规律
图5黏聚力18kPa、内摩擦角分别为 (a) 22°、(b) 25°、(c) 28° 条件下边坡的失稳破坏时间
图6坡角为 (a) 30°、(b) 45°、(c) 60° 时，不同坡高与地下水位条件下边坡的失稳破坏时间
最后，提出了不同坡度角、强度参数（c'，ϕ'）、地下水位波动和红土边坡高度的TOF图。这些图表旨在作为确定印度西高止山脉红土边坡/路堑降雨引起的不稳定性TOF的初步指南。
表1两个案例研究的实际TOF和预测TOF总结
对两个失败的Pomendi和MIDC岩屑的图表性能进行了进一步评估。预测的TOF比实际的TOF短，这归因于SWCC和降雨特征的差异。尽管如此，所提出的图表成功地预测了边坡的破坏。
所提的TOF图可以集成到预警系统中，增强预测和减轻滑坡风险的能力。此外，本论文中提出的方法可以定制并应用于具有不同地质、岩土和降水特征的其他滑坡易发地区。该研究有助于改善减灾和备灾工作，为可能的稳定措施及时做出决策，并对滑坡相关风险进行充分管理。
三、文章创新点
传统的根据边坡表面位移随时间估算的破坏时间忽略了导致边坡失稳的关键岩土和环境因素。仪器和监测费用昂贵，劳动密集型，对于大量山坡来说往往不可行。这篇论文重点研究了在降雨入渗条件下，印度西高止山脉普遍存在的红土土坡的破坏时间图的物理确定。通过对位于印度马哈拉施特拉邦Ratnagiri区的Kondavi土质路堑进行耦合流动变形分析，首次验证了有限元模型。从现场采集土壤样本，以便在实验室进行基本的岩土工程表征。此外，使用滤纸法确定了土壤水分特征曲线（SWCC），并使用van Genuchten模型获得了非饱和参数。在验证了Kondavi切割失败的数值模型后，研究了不同降雨强度和土壤渗透性下的安全系数（FOS）和失败时间（TOF）。然后建立了不同坡度角（30°、45°、60°）、有效内聚力（10 kPa、18 kPa、25 kPa）、有效摩擦角（22°、25°、28°）、地下水位深度（25 m、28 m、30 m、35 m）和坡度高度（15 m、25 m、35米）的FOS和TOF图。
预祝大家在未来寻找到自己的创新点，早日有更深层次研究成果和论文高中。
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