这篇文档属于类型a，即报告了一项原创研究。以下是对该研究的学术报告：
本研究由Jifeng Lian、Jiujiang Wu、Qiang Luo、Liqin Wang、Fengyin Liu和Dawei Huang共同完成。他们的所属机构包括：西安理工大学西北旱区生态水利国家重点实验室、西华大学应急科学学院、西南科技大学土木工程与建筑学院、西南交通大学高速铁路工程教育部重点实验室、华东交通大学。研究发表在2023年8月6日的《Transportation Geotechnics》期刊上，文章编号为101076。
本研究的主要科学领域为岩土工程，特别是土壤边坡的浅层稳定性分析。降雨是导致土壤边坡失稳的主要环境因素，研究表明超过90%的土壤边坡灾害发生在雨季，其中浅层滑坡最为常见。浅层滑坡虽然深度有限、规模较小，但其频繁性、广泛性和突发性往往会导致连锁灾害，对交通安全构成重大威胁。因此，研究团队旨在提出一种综合计算方法，分析框架保护工程对土壤边坡浅层稳定性的影响，特别是在降雨渗流条件下的稳定性。
研究流程包括以下几个主要步骤：
问题定义与研究模型
研究基于无限长边坡模型（infinite long slope model），但通过综合考虑浅层滑动体的抗滑效应，提出了改进的计算方法。该方法结合了上边缘的张力区、中段的主滑动区以及下边缘的压缩区，同时考虑了框架保护结构及其与土壤接触面的抗滑力系统。研究将三维力系统转化为二维平面问题，建立了降雨渗流条件下框架保护土壤边坡浅层稳定性分析的近似计算方法，并通过有限元法进行了数值验证。
数值模拟与验证
研究使用COMSOL Multiphysics 5.6软件进行数值模拟，验证了四种不同场景下的土壤边坡浅层稳定性：有无渗流和有无框架保护。输入参数包括土壤强度参数、渗透系数等，模型采用弹性-塑性本构模型和Mohr-Coulomb屈服准则。通过强度折减法（strength reduction method）计算安全系数，并与解析方法的结果进行对比。
结果分析与讨论
研究结果表明，考虑渗流力时，边坡的安全系数显著降低。随着主滑动区长度的增加，安全系数逐渐减小并接近无限长边坡模型的结果；当长度减为零时，安全系数逐渐增加并接近圆弧滑动模型的结果。框架保护的使用显著提高了降雨渗流条件下边坡的稳定性，安全系数随着框架结构数量和嵌入深度的增加而增加。
渗流力对边坡稳定性的影响
分析表明，考虑渗流力时，边坡的安全系数显著降低。例如，在没有框架保护的情况下，渗流条件下的安全系数从无渗流时的1.63降至1.05（边坡高度为6米时）。
框架保护的效果
框架保护显著提高了边坡的稳定性。例如，在渗流条件下，框架保护使得安全系数从1.05提高至1.44（边坡高度为6米时）。此外，框架结构的数量和嵌入深度对安全系数有显著影响，增加框架数量和嵌入深度可以有效提高边坡稳定性。
边坡高度的影响
边坡高度对浅层安全系数有显著影响。研究表明，当边坡高度大于6米时，在强降雨条件下容易发生浅层失稳。安全系数随着边坡高度的增加呈非线性下降趋势，无限长边坡模型的结果作为渐近线。
本研究提出了一种改进的浅层失稳模式和稳定性分析方法，综合考虑了无限长边坡模型中浅层滑动体的张力和压缩区的抗滑效应，并分析了框架保护结构与边坡土壤之间的空间力系统。研究结果表明，框架保护可以显著提高强降雨渗流条件下土壤边坡的稳定性，框架结构的设计参数（如嵌入深度和数量）对边坡稳定性有重要影响。该研究为公路、铁路等交通工程中防护工程设计提供了重要的技术参考。
创新性方法
本研究提出了一种改进的浅层失稳模式，综合考虑了无限长边坡模型中浅层滑动体的张力和压缩区的抗滑效应，并通过数值模拟验证了该方法的可靠性。
框架保护的效果
研究首次系统地分析了框架保护结构在降雨渗流条件下对土壤边坡稳定性的影响，为工程实践提供了重要的设计依据。
应用价值
研究结果为公路、铁路等交通工程中边坡防护设计提供了重要的技术参考，特别是在强降雨条件下的边坡稳定性分析和框架保护结构设计方面具有重要的应用价值。
研究还探讨了边坡排水对稳定性的影响，结果表明，适当的排水措施可以有效提高边坡的稳定性。例如，在框架结构底部设置排水出口边界，控制流速可以有效降低内部孔隙水压力，从而提高安全系数。
本研究在土壤边坡浅层稳定性分析领域提出了创新性的方法和重要的工程应用价值，为该领域的研究和工程实践提供了新的思路和技术支持。