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1、膨胀土知识膨胀土知识简介1膨胀土的研究意义膨胀土是粘粒成分主要由亲水矿物(主要是蒙脱石、伊利石、高岭石等)组成，液限大于40%，同时具有显著的吸水膨胀和失水收缩两种变形特征的粘性土。在自然条件下，一般多呈硬塑或坚硬状态，具黄、红、灰白等色，裂隙较发育，常见光滑面和擦痕。膨胀土分布广泛，在世界六大洲的40多个国家都有分布。自1938年美国开垦局在俄勒冈州的一例基础工程中首次认识了膨胀土问题，膨胀土开始引起人们的关注。由于它具有显著的胀缩性，存在较多裂隙软弱面，常常给膨胀土地区的工程建设造成严重的破坏，给人民的财产造成巨大的损失。膨胀土给工程建筑带来的危害，既表现在地表建筑物上，也反映在地下工程中

2、。它不仅包括铁路、公路、渠道的所有边坡、路面和基床也包括房屋地基；甚至还包括这些工程中所采取的稳定性措施如护坡、挡土墙和桩等。以至从某种意义上讲，膨胀土对工程建筑的危害是无所不包的1。这种危害往往是长期的、渐进的、潜在的，有时是难以处理的，美国工程界称之为“隐藏的灾害”。据统计，美国由于膨胀土造成的损失平均每年高达20亿美元以上，已超过洪水、飓风、地震和龙卷风所造成的损失的总和，全世界每年造成的损失达50亿美元以上。我国是膨胀土分布广、面积大的国家之一，先后己有20多个省市发现有膨胀土，其中主要分布在河南、湖北、广西、云南等省（见图11），在内蒙、东北等地也有发现。早在五六十年代，就因其工程问

3、题引起人们对它的重视。我国由于膨胀土地基致害的建筑面积达1000万m2左右，铁路、公路及建筑物受到的危害也很严重。南水北调中线工程将穿过三百余公里的膨胀土地区，膨胀土渠坡的稳定问题对工程的正常运行至关重要。研究解决膨胀土边坡稳定问题具有实际意义。我国膨胀土主要分布中西部地区，见表11。长江流域的长江、干支流水系等地区是我国膨胀土分布比较广泛和集中的地域之一（见图11）。从第三纪(N2)至第四纪下更新统(Q1 )、中更新统(Q2)和上更新统(Q3)都沉积了厚度不等的各种成因类型的膨胀土。其主要分布特征如下： 膨胀土分布地域与区域地质背景相关，特别是地层的空间分布上表现明显。例如，岷江、嘉陵江、汉

4、水流域的粘土岩与泥灰岩分布的地区广泛发育膨胀土，而且垂直厚度大，最大可达600m；而乌江流域石灰岩地区，膨胀土多数呈零星分布，厚度也较薄。 膨胀土分布与地貌密切相关，绝大多数膨胀土集中分布在级阶地以上、盆地及平原内部，例如成都平原、南(阳)襄(樊)盆地、汉中盆地等地区，仅少数残坡积膨胀土分布在低山丘陵剥蚀的地貌单元上。 从成因看，主要为湖积和冲洪积，其次为残坡积。膨胀土分布与气候有关，膨胀土主要集中在长江以北半干旱温热带气候地区，该地域广泛发育棕黄、灰白、灰绿色膨胀土。 膨胀土结构特征随成因类型与母岩性质而变化，例如冲积形成的棕黄或灰白色膨胀土，裂隙较发育，粒团定向度相对较高，粘土矿物以伊利石

5、和蒙脱石为主。图11 我国膨胀土的分布图膨胀土的胀缩性、多裂隙性、超固结性是土体内部吸力和内应力变化的三种外在表现形式。膨胀土的胀缩性主要取决于蒙脱石(尤其是钠蒙脱石)的含量，因为蒙脱石具有最强的胀缩性，可以说蒙脱石是膨胀土具有特殊性质的主要物质基础。膨胀性可以表现为膨胀量，但在有一定荷重(约束)作用时部分膨胀量转化为膨胀力，二者都会导致房屋开裂和边坡事故等。裂隙多数为灰白色粘土充填，宽度一般为13 mm，裂面具腊状光泽，常见擦痕。多裂隙性使土体渗透性增大、抗剪强度降低，并且使抗剪强度参数的离散性增大。裂隙破坏了膨胀土的完整性，导致其工程性质恶化。如成昆线、焦枝线、成渝线、南昆线和阳安线等10

6、多条铁路通过较长的膨胀土地区，经常发生路基病害和大滑坡，虽花费数亿元之巨，仍屡治不止。超固结性使土体具有较大卸荷回弹膨胀以及渐进破坏特性。膨胀土的胀缩性、多裂隙性、超固结性三者相互作用，共同决定着土体的变形和抗剪强度。影响膨胀土强度的因素有矿物成分、微结构、湿度、钙质结核、裂隙发育程度等，其中裂隙的分布范围、间距、倾斜度、充填物性质、形状与起伏度等方面是重要的，是边坡稳定研究的关键。按破坏主控因素的不同，将膨胀土路堑边坡划分为潜伏断面滑坡型、弧面渐进破坏型、浅表层崩塌型三种类型，膨胀土路堑边坡多发生浅层的滑坡。表1-1我国主要膨胀土省份的分布情况省 份分 布 地 域地 貌 特 征 与 母 岩成

7、 因 类 型矿 物 成 分四川川西平原、川中丘陵、岷江、嘉陵江等河谷阶地区，如成都等二、三级阶地，粘土岩，泥灰岩风化物冲积、风积或II级阶地的冰水沉积物以伊利石，蒙脱石为主，含少量高岭石云南宾川、楚雄、昆明、昭通等地二级阶地，山间盆地和残丘，泥岩，泥灰岩以冲积、湖积和残坡积为主以伊利石、蒙脱石，水云母为主，含有高岭石贵州在山间盆地和丘陵缓坡地段，如毕节、贵阳等地低丘缓坡，碳酸盐岩风化残积物残积和残坡积绿泥石、伊利石、高岭石为主，少量蒙脱石广西广泛分布于南宁、宁明、平果、白色、桂林、柳州等地一二级阶地、岩溶盆地与阶地残丘，泥灰岩，石灰岩和粘土岩风化物冲积、洪积、和残坡积为主伊利石、高岭石和蒙脱石

8、为主湖北江汉平原、鄂东北与鄂西低山丘陵及山间盆地广泛分布，如襄樊、郧县等盆地和阶地垄岗，变质岩、岩浆岩风化物冲积、冲洪积型、残坡积型为主伊利石和蒙脱石为主河南主要分布在南阳盆地，如南阳、邓州、内乡等山前缓坡、盆地垄岗，玄武岩、泥灰岩风化物冲积、洪积和湖积为主伊利石，蒙脱石为主，含高岭石陕西集中于陕南，沿汉水河谷的汉中盆地和安康盆地，如汉中、安康等盆地和阶地垄岗，各类变质岩、岩浆岩风化物冲积、洪积为主伊利石和蒙脱石为主，含少量高岭石注：湖南、安徽、江西、江苏、山东、山西、广东和湖北等也有膨胀土分布，北京、甘肃、宁夏、内蒙和东北地区也发现膨胀土，参见图11。膨胀土天然情况下常处于非饱和状态，是一种

9、特殊的非饱和土。习惯上把孔隙水压力为正的土称为饱和土，孔隙水压力为负的土称为非饱和土。非饱和土是由固相、液相和气相组成的三相复合介质，气相的存在导致非饱和土的物理性态、有效应力原理、渗透性、应力应变关系、变形与固结、抗剪强度、孔隙压力及其它有关方面都较饱和土要复杂得多。土骨架的变形和孔隙流体的运动及其饱和度的变化的相互影响，又使土在变形、强度和多种行为方面表现出与其组成物质完全不同的特点。人类对土的认识、研究和利用也遇到了许多困难。土力学仍处在半经验半理论状态，缺乏坚实的理论基础，基本未形成严谨的理论体系。这种状况不能满足日益提高的工程建设技术水平需要。将非饱和土理论引入到膨胀土的研究中，这样

10、不仅丰富了膨胀土研究的内容，而且鉴于非饱和土力学的理论框架已有一定进展，也使今后膨胀土研究有了比较坚实的理论基础，从而使研究向着更加理性化的方向发展。因此，对非饱和膨胀土的本构模型等理论研究不仅具有理论价值，且具有重要的工程意义。目前岩土工程界在具体的岩土工程的设计与施工中仍然采用基于饱和土力学理论建立起来的边坡稳定性评价分析方法、规范。主要是非饱和土力学的理论不够完善，其工程应用有待于深入。对非饱和膨胀土边坡稳定性的研究应同样具有重大的理论意义和实践意义。2 国内外研究现状 膨胀土在自然界广泛地存在，作为典型的非饱和土，与饱和土不同，非饱和土中气相的存在使土的性质大为复杂化，它的基本特性与饱

11、和土有所不同，这些特性给非饱和土工程性状的研究带来了许多困难，以致目前对非饱和土基本性质的研究仍不很成熟，而非饱和土的理论原理和计算方法以及它们介入工程的程度则还处于初步阶段。非饱和土因气相的存在导致其性质复杂化的问题，不仅在于气体本身会使土中流体具有可压缩性，或者气与水之间会在一定条件下发生溶入或逸出等现象，更主要的是固、液、气三相之间界面上形成的界面现象(如表面张力现象)。这种界面现象的存在使土中两种流体承受不同的压力(孔隙水压力和孔隙气压力出现显著的差别)。而且在许多情况下，孔隙水由于受表面张力作用而在土中出现了负孔隙压力，这是使非饱和土具有与一般饱和土不同特性的重要原因之一。2.1 非

12、饱和膨胀土的本构模型理论研究现状 土是多种物质组成的复杂介质。由土颗粒形成的土骨架、液体或水溶液和土骨架孔隙中的气体构成，土也往往含有微生物和其它杂质。构成土的各种物质之间存在复杂的物理、化学和生物作用，加之土所处环境易受多种因素干扰，使土表现出复杂多变的性质和特点。土骨架的变形和孔隙流体的运动及其饱和度的变化的相互影响，又使土在变形、强度和多种行为方面表现出与其组成物质完全不同的特点。人类对土的认识、研究和利用也遇到了许多困难。土力学仍处在半经验半理论状态，缺乏坚实的理论基础，基本未形成严谨的理论体系。 土的强度和本构理论是土力学的核心问题。土体的本构模型已出现了上百个，其中应用广泛的有双曲

13、线模型、修正剑桥模型。岩土本构模型的建立，通常是通过测试少量应力-应变曲线，然后借助岩土塑性理论以及某些必要的补充假设，把这些试验结果推广到复杂应力状态组合上去，以求取应力-应变的普遍关系。不过，建立一个合适的本构模型是十分困难的。首先，人们对岩土塑性理论的认识还不够全面；其次，应力历史、应力路径等对试验结果都有影响。此外，吸力和饱和度对其力学行为也有较大影响。 非饱和土的本构模型研究吸引众多学者。杨代泉认为土体变形由净应力、广义切应力、吸力变化引起体变和剪切变形组成。吸力变化（增量）引起的剪切应变用Plandtl-Reuess流动法则计算各分量，因此这个模型并非单纯的非线性弹性本构关系。该模

14、型考虑因素比较全面，具有较强的适应能力；该模型中的参数测试起来比较困难，难以推广，因而仅具有理论意义。Alonso根据试验结果提出了非饱和土的弹塑性本构关系。以Alonso为代表提出的弹塑性模型并不能反映水力滞后、剪缩软化特性等的变形特征。非饱和土的本构模型还有损伤力学和广义吸力模型等。损伤力学模型较好描述了高孔隙比的结构性粘土和黄土的剪切软化现象，该本构模型假定原状土是线弹性体，它是从某种猜想出发提出的，是否符合非饱和膨胀土仍有待于验证。陈正汉基于重塑非饱和黄土试验对邓肯张模型加以推广出非饱和土的非线性模型。模型中与基质吸力相关的土的体积模量不易求出。而后卢再华等提出非饱和土的弹塑性本构模型

15、，较好描述了原状膨胀土的损伤裂隙，然而参数较多，需要CT技术，给工程的应用和推广带来麻烦。 在这些非饱和土的本构模型中吸力均作为一个重要的变量。Karube等和Wheeler，Karubr认为吸力以两种不同的方式影响非饱和土的力学行为：孔隙中平均水压力的变化修正土骨架应力；在颗粒接触处提供额外的粘结力，通称把它归功于毛细作用。他们认识到饱和程度（即饱和度）影响吸力的作用，于是Gallipoli认为仅采用吸力变量的模型是可能不完美的。 水力滞后是非饱和土一个重要特征。Buisson等，Wheeler等认为干湿循环过程中的脱水阶段表现出的不可逆体积应变归结于水力滞后，为了模拟这个效果，他们引入了由

16、不可逆的水变化演化成新的屈服面。Tamaginin提出了一个替换模型，通过修正的剑桥模型的扩展和滞后水力保持曲线(WRCWater retention curve)提议的本构关系结合发展起来。 鉴于非饱和土中重力水的孔隙气压力及其弯液面的孔隙水压力的存在，Wheeler等认为除吸力之外，饱和度对土的应力应变行为产生重大的影响，在建议的本构模型中饱和度的塑性变化影响应力应变行为，塑性体应变影响水力保持行为。在这个模型中，Wheeler提出了新的有效应力和吸力，新的应力变量比传统的变量复杂，但能简化非饱和土本构模型的屈服面或屈服线，使三维屈服面或屈服线变成二维的屈服面或屈服线。该模型还考虑了水力滞

17、后和塑性体积应变对饱和度的变化的影响。2.2 非饱和膨胀土的土水特征曲线的研究现状 吸力是研究非饱和土的一个重要的参数。其现场量测是非饱和土力学理论在工程中应用的关键。正确量测和掌握边坡非饱和带中基质吸力随外界条件的变化，对于研究降雨型滑坡，具有重要意义。 膨胀土地区的基质吸力的野外测量工作早已开展，在襄樊和南阳典型膨胀土地区埋设张力计、热传导探头和滤纸现场量测边坡的基质吸力，揭示了膨胀土边坡的吸力变化特点及其降雨对边坡吸力的影响。吸力观测的深度根据边坡体的类型和研究的需要，也有达到20m深。对于膨胀土边坡，多集中在0.3m到3.5m，基质吸力的观测和研究多集中在自然边坡或开挖很久的边坡。自然

18、边坡上植被发育，根系繁密交错，无形之中增大边坡表层强度，对裂隙扩展有一定抑止作用，在这种情况下干湿循环对稳定性影响有限；而开挖边坡则不同，表层受大气影响较大，含水量易挥发，干湿循环之后易出现裂隙，开挖引起一定程度的卸荷变形，边坡体应力重新调整和分布，另外裂隙的发育加速雨水渗透，对开挖边坡体产生不利影响，这些综合的因素决定了开挖边坡比自然边坡更易失稳。因此对开挖边坡体的吸力和饱和度变化及其分布规律的研究显得更为迫切，更具有现实意义。 C W W Ng等在湖北枣阳选取了一个11 m高的典型的非饱和膨胀土挖方边坡进行人工降雨模拟试验和原位综合监测。监测成果表明：坡表大量裂隙对膨胀土的吸力水的相互作用

19、起到重要作用；降雨入渗造成2 m 深度以内土层中孔隙水压力和含水量大幅度增加，致使膨胀土体的抗剪强度由于有效应力的减少及土体吸水膨胀软化而降低；软化的土体有可能沿着裂隙面发生局部浅层被动破坏，若持续降雨条件下可能最后发展成为渐进式滑坡。吸力监测表明，由于膨胀土地区的吸力较高（最大有200kPa多），一般不采用张力计测量吸力，热传导探头和滤纸较为合适。但这些监测未涉及到土体含水率的野外测量及其土水特征曲线(SWCC)的研究。 土水特征曲线是非饱和土中体积含水量（饱和度）和吸力之间的关系曲线，基本参数有空气进气值和残余饱和度，非饱和土的行为特征与土水特征曲线有密切关系，从土水特征曲线能获得渗透函数

20、、剪切强度等有关参数。因此，土水特征曲线对于研究非饱和土的边坡稳定和相关的工程性质具有重要意义。 土水特征曲线又可分为干燥或脱水过程和浸湿过程曲线，且两者不重合，具有明显的滞后性。即在给定吸力下土体干燥过程中的含水量比土体浸湿过程中的含水量要高很多（见图21）。在土物理学中，对室内土水特征曲线滞后性有广泛的研究，把滞后性的可能原因归于以下几个因素：土体孔隙的几何不均一性、土颗粒间的接触角效应、土体中的空气、土体的膨胀、收缩及老化现象等。其中颗粒分布对土水特征应该有较大的影响，Hong Yang等的研究表明，SWCC的形状类似于这种土的颗粒分布，受这种土的干密度影响，与土的颗粒大小分布有直接关系

21、，粗颗粒土有较低的进气值和残余吸力值。 应力状态对土水特征曲线的影响也不能忽略。方祥位等指出非饱和土的土水特征曲线是非饱和膨胀土本构关系的重要内容，反映了含水量与吸力的关系，指出土水特征曲线依赖于偏应力，建立含水量吸力平均净应力偏应力形成的土水特征曲线。In-mo Lee等通过试验发现平均净应力对土水特征曲线的进气值有较大影响，平均净应力越大，其进气值越大。龚壁卫研究应力状态对膨胀土SWCC 的影响，指出结构破坏对SWCC有一定的影响，比较原状土与重塑土的土水特征曲线发现，膨胀土在未经扰动的状态下，其土水特征曲线具有较小的进气值，曲线斜率较为平缓，曲线有分段线性趋势；而重塑试样具有较大的进气值

22、，曲线在进气值前基本为一段水平线，一旦气压超过进气值以后，曲线斜率增大，并最终与原状试样曲线基本平行。说明试样扰动主要对土水特征曲线的进气值有一定影响，两种试样土水特征曲线的形状相似，但在曲线的某些特征点（如进气值、残余含水率等），两者相差一定的量级。栾茂田56指出土体在外力作用下所表现出的压缩及相应的其它变形，将改变土的孔隙结构，进而影响收缩膜形状和土的持水能力，从而改变土一水特征曲线形状。也就是指的是外力或应力状态对土水特征曲线的影响。滞后作用主要是因为毛细作用。除了矿物成分之外，土水特征曲线与土颗粒有关。 均匀土的SWCC斜率比非均匀土的斜率大，其滞后性小。从某种程度讲，非饱和土的SWC

23、C也可由颗粒大小分布估算。Hong Yang建议采用总体滞后来描述SWCC的滞后性，总体滞后随颗粒尺寸分布斜率的增加而减小。2 国内外研究现状（续）2.3 非饱和膨胀土边坡稳定评价 研究边坡稳定的传统方法主要有：“地质历史分析”方法、极限平衡法、塑性极限分析法、数值方法、可靠度方法、物理模拟法、非线性方法等等。 极限平衡法是最早出现，并广泛在工程实践中应用的一种边坡稳定性分析方法。主要方法有：Fellenius法、Bishop法、Janbu法、Morgenstern-price法、Spencer法、Sarma法以及目前国内使用很广泛的不平衡推力传递法等。极限平衡方法建立在大家所熟悉的饱和土体M

24、ohrCoulomb强度准则基础上，是通过分析在临近破坏状态（极限状态）下，土体所受力与内部强度所提供的抗力之间的平衡，计算岩土体在自身或结构物作用下的稳定性程度。但是极限平衡法在求安全系数时通常需要假定滑裂面形状为折线、圆弧、对数螺旋线等；只注重土体破坏瞬间的变形机制，可以满足力平衡、力矩平衡和应力边界条件，而不关心土体变形过程。也没有考虑土体内部的应力应变关系，无法分析边坡破坏的发生发展过程，无法考虑变形对边坡稳定的影响。 对边坡变形的研究分析方法大致可以分为物理模拟试验法、数值模拟方法、经验系数法等。八十年代以来，随着对材料性态、本构模型研究的深入，数值计算理论水平的提高以及计算机软、硬

25、件的长足进展，使得这种模拟技术更加完备和成熟，得以广泛采用。尤其是有限单元法（finite element methodFEM）、边界单元法（boundary element methodBEM）、有限差分法（finite difference methodFDM）、离散单元法（distinct element methodDEM）和快速拉格郎日差分分析（Fast Lagrangian Analysis of ContinuaFLAC）等。 膨胀土路堑边坡破坏可划分为潜伏断面滑坡型、弧面渐进破坏型、浅表层崩塌型三种类型，工程中以后两种类型多见。关于膨胀土边坡的破坏机理，不同的学者在不同的研究基

26、础上提出了不同的理论，主要有Bjerrum的渐进性破坏理论、Bishop和Bjerrum的滞后破坏理论、廖世文的胀缩效应理论等。袁俊平认为其失稳的机理是：膨胀土边坡在内外因素的共同作用下使得其抗剪强度随时间下降，从而逐渐发生失稳滑动。其中内因指膨胀土的胀缩性、裂隙性及超固结性，三者是相互联系、相互促进的。外因是气候变化、地下水位变动、开挖卸荷等，它们引起土体含水量的变化从而降低吸力、使土体软化并削弱固结作用，为外部诱发条件，也是主导因素。 膨胀土边坡中基质吸力变化对边坡稳定产生重要影响，吸力的降低与降雨是密不可分的。研究表明降雨诱发滑坡的主要原因是土体中的吸力(或负孔压)的降低，甚至丧失，从而

27、导致了土体抗剪强度的降低。吴俊杰等通过试验和计算分析，揭示了基质吸力对边坡稳定所起的重要作用，膨胀土边坡中基质吸力变化对于边坡稳定性降低甚至失稳至关重要。Fredlund等（1981年）提出了考虑基质吸力的边坡稳定性分析方法普遍极限平衡法（GLE方法）。普遍极限平衡法建立在非饱和土的引伸的MohrCoulomb强度准则基础上。这是一种基于非饱和土力学理论的边坡稳定性分析方法。有不少学者将非饱和土强度理论和极限平衡等方法联合起来研究非饱和土边坡的稳定性。李兆平，张弥采用非饱和土强度理论和极限平衡方法，得出了可以考虑基质吸力影响的边坡安全系数计算公式，编制了计算程序，最后通过具体的算例，讨论了降雨

28、入渗对土质边坡稳定性的影响。基于Fredlund的非饱和土强度理论，采用Bishop条分法建立非饱和土边坡的稳定方程，然后按照概率论中的中心点法对其稳定的可靠性进行推导分析，得出边坡破坏概率的表达式，并分析了吸力与净增内摩擦角对边坡稳定性安全系数的影响。 对于非饱和膨胀土边坡而言，影响稳定性的关键因素之一是它的裂隙性。袁俊平对膨胀土裂隙作了较系统的定量研究，提出了非饱和膨胀土裂隙的概化模型，并在边坡稳定分析中考虑了裂隙存在的计算方法。卢再华，陈正汉等指出膨胀土具有显著的吸水膨胀和失水收缩变形特性。王文生在他的学位论文中提出了一种裂隙材料等效法来考虑裂隙的影响。对于裂隙的模拟也采用两种方法：一是

29、对裂隙发育程度较高的膨胀土，将裂隙的影响均化在土体中，即将强度指标按完整土体的强度进行一定程度的折减。另一是若裂隙的分布呈现明显的方向性，即应考虑土的各向异性，则可采用裂隙元模拟裂隙的强度特性，强度值可取裂隙面的试验值。袁俊平和殷宗泽指出包含裂隙的非饱和膨胀土中的渗流具有随时间变化的特性，采用常规试验测定非饱和膨胀土膨胀时程曲线，定量地描述了膨胀土中裂隙在入渗过程中逐渐愈合的特征，建立了考虑裂隙的非饱和膨胀土边坡入渗的数学模型；用有限元数值模拟方法分析了边坡地形、裂隙位置、裂隙开展深度及裂隙渗透特性等对边坡降雨入渗的影响。结果表明，坡上位置的裂隙对边坡入渗影响较大；裂隙对边坡入渗的影响随裂隙深

30、度的增大而增大，且存在一最大的影响程度；裂隙的存在加快了膨胀土的入渗速率。 沈珠江指出：降雨入渗常使膨胀土边坡发生滑坡。基于饱和土力学理论的极限平衡方法认为降雨入渗造成边坡内地下水位上升，水压力增大，导致边坡稳定性降低，甚至出现失稳。实际上，膨胀土是一种非饱和土，降雨过程中因吸水膨胀而软化，吸力丧失引起的变形和强度降低是造成滑坡的一个关键因素。吴宏伟等针对香港地区一种典型非饱和土边坡和香港地区降雨的特点，用有限元法模拟雨水入渗引起的土坡暂态渗流场，分析降雨强度、土体渗透特性等因素对暂态渗流场的影响，并用极限平衡法研究边坡稳定性系数对上述影响因素的敏感性；朱文彬，刘宝琛利用饱和非饱和土的渗流理论与非线性弹性模型对土坡在降雨期间的渗流、位移与稳定性的发生发展过程进行了研究。蒋刚，林鲁生分析了膨胀土等边坡在降雨入渗情况下土体抗剪强度降低的主要原因，探讨了现有的考虑雨水入渗影响的边坡稳定分析方法，运用非饱和土强度理论，提出非饱和土等效凝聚力新概念，从而可方便地使用常用的Bishop法等极限平衡法进行考虑雨水入渗影响的边坡稳定分析计算。廿世纪七十年代以后，渗流场数值模拟方法逐渐在边坡工程中广泛应用。膨胀土边坡稳定其实受到多种因素的影响，不仅有固流的耦合，降雨过程中地表径流和坡体入渗的耦合作用，同时还有裂隙和汽液的转化运移对应力场的影响。非饱和膨胀土边坡是受多场耦合作用，多种因素交叉影响的。