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文檔簡介
1、開展降雨入滲引起的黃土邊坡破壞機理分析及防治技術研究具有重要的理論意義與工程應用價值。本文以典型的我國黃土邊坡為背景,從降雨入滲的誘發(fā)因素入手,采用非飽和黃土滲流力學理論分析、物理模型試驗和有限元數(shù)值模擬相結(jié)合的方法,研究降雨入滲下黃土邊坡破壞機理,評價黃土邊坡的穩(wěn)定性,提出降雨入滲下黃土邊坡的減災技術。
基于黃土高原地區(qū)降雨特點和邊坡類型分析,給出了不同類型黃土邊坡降雨入滲條件下破壞的主要影響因素,建立了黃土邊坡滲流場分析模
2、型?;诙嗫捉橘|(zhì)理論和水力學理論得到了二維非飽和黃土滲流的控制方程。推導出了在降雨過程中黃土邊坡內(nèi)部瞬態(tài)含水率的解析解,確定了雨水入滲深度和坡體表面飽和層厚度。
依據(jù)Bishop的非飽和土有效應力原理中參數(shù)?與飽和度的近似關系,建立了參數(shù)?與含水率的關系,使用 GDS試驗系統(tǒng)進行應力路徑試驗,確定了參數(shù)?與含水率關系式中的有關系數(shù)。依據(jù)參數(shù)?與含水率的關系,建立了降雨過程中非飽和黃土有效應力與含水率的關系式,得到了隨降雨而變化
3、的非飽和黃土邊坡有效應力計算式。
基于非飽和黃土有效應力原理,給出了用降雨強度、降雨歷時、初始含水率和位置作為自變量的非飽和黃土抗剪強度表達式,采用簡化Bishop法分析飽和-非飽和黃土邊坡,得到了飽和-非飽和黃土邊坡穩(wěn)定性評價的安全系數(shù)計算公式。
完成了降雨入滲下黃土邊坡破壞機理物理試驗研究。通過降雨試驗獲得了降雨強度和降雨歷時等模型試驗降雨條件數(shù)據(jù),通過含水率和密度試驗獲得了模型試驗黃土的初始含水率、瞬態(tài)含水率、
4、密度和干密度,擬合了瞬態(tài)含水率、浸潤鋒線深度、飽和層厚度、非飽和黃土有效應力與降雨強度、降雨歷時、初始含水率、位置的關系式,得到了相關參數(shù)。擬合了降雨入滲黃土邊坡的滲流特性參數(shù)與干密度的關系式,簡化了應用滲流理論和非飽和黃土有效應力原理所得到的瞬態(tài)含水率、有效應力計算式,簡化后的計算式應用起來更加方便。通過降雨入滲黃土邊坡理論分析和模型試驗結(jié)果對比分析,得到了二者基本吻合的結(jié)論,驗證了理論分析的正確性。
基于降雨入滲黃土邊坡二
5、維滲流控制方程,使用Galerkin方法建立降雨入滲下黃土邊坡滲流分析的有限元方程。以降雨入滲下黃土邊坡物理模型試驗得到的擬合參數(shù)為基礎,對不同坡角、坡高、初始體積含水率、降雨強度、降雨歷時和干密度的黃土邊坡穩(wěn)定性進行分析,得到了基于強度折減法的降雨入滲下黃土邊坡安全系數(shù)。研究表明:隨著坡角和坡高的增大,黃土邊坡安全系數(shù)逐漸減小,減小的幅度越來越小,安全系數(shù)變化幅度很大。隨著初始含水率和干密度的增大,黃土邊坡安全系數(shù)逐漸減小,減小的幅度
6、越來越大,安全系數(shù)變化幅度較大。隨著降雨強度和降雨歷時的增大,黃土邊坡安全系數(shù)逐漸減小,減小的幅度越來越小,安全系數(shù)變化幅度較小。
基于降雨入滲下黃土邊坡破壞機理分析,針對黃土滑坡和崩塌兩種災害,提出了地表和地下排水、抗滑樁、錨索、格構(gòu)錨固和重力擋墻等降雨誘發(fā)黃土滑坡防治措施,給出了危險土體錨固、危險土體支撐、危險土體清除、灌漿封閉和柵欄防護等降雨誘發(fā)黃土崩塌防治措施,得到了降雨入滲下黃土滑坡和崩塌防治措施的結(jié)構(gòu)設計計算式。<
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