降雨入渗对黄土边坡稳定性影响研究

论文摘要

黄土是中纬度半干旱地区常见的一种风力堆积物,在我国的黄土高原区广泛分布。由于受到风力、重力特别是水力等外营力的作用,黄土高原呈现出支离破碎、沟壑纵横、高边坡普遍发育等特点。再加上黄土自身具有明显的湿软性、非饱和性、垂直节理发育明显等特点,使得该地区的滑坡灾害时常发生,而降雨更是起到了“推波助澜”的作用,因此研究降雨入渗对黄土边坡稳定性的影响具有很高的现实意义和科研意义。本文依据饱和-非饱和渗流理论和非饱和土力学理论,以大型岩土分析软件FLAC-3D为研究平台,详细分析并研究了垂直节理发育明显的黄土边坡在雨水入渗过程中,水分分别沿大裂隙和土壤孔隙下渗的过程以及水分在土体中再分配的过程。在此基础上,探讨了降雨条件下垂直拉裂缝深度及位置对边坡稳定性的影响,并对比了在雨水入渗过程中有防渗措施和无防渗措施情况对黄土窑洞稳定性及安全性的影响。通过研究主要得到了以下结论:（1）在雨水沿均质黄土入渗的过程中,湿润峰一直保持近似水平并不断向下推移;雨强不同的情况下,水分入渗深度都随着入渗时间的增长不断增加,且入渗速率都随着入渗深度的增加而减小。雨水沿裂隙入渗过的程中,黄土垂直节理对水分的入渗作用起到了先促进再减弱最后抑制的作用。（2）对于不存在裂缝的黄土边坡,在持续降水的条件下,不同渗透系数比边坡的安全系数都随着降雨历时的增加而降低,且其渗透系数比越大,边坡的安全系数出现明显降幅的时间越早;在相同降雨强度、相同降雨历时的条件下,关键点的位移随渗透系数比的增大而增大;在某一固定的渗透系数比条件下关键点位移随降雨历时的增加而增大。（3）在没有降雨的条件下,安全系数随着拉裂缝深度的增加而减小,且存在一临界深度值;雨水的入渗使得安全系数随拉裂缝深度的增加而明显降低,裂缝边坡的临界拉裂缝深度值也表现的越来越不明显;无论是否存在拉裂缝,安全系数均随降雨历时增大而降低,且其降低幅度随降雨历时的增加而增大。（4）坡顶部存在使边坡安全系数达到最低的危险区域,裂缝离该区域越远,边坡稳定性越高;当裂缝距坡顶的距离足够大时,它对边坡稳定性的影响完全可以忽略。（5）同一窑洞的安全性随着降水强度和降水历时的增加而减小,洞顶土体的防水防渗措施对窑洞安全的影响非常显著;结合文章中实例,只要防渗层宽度大于2倍洞宽,便能达到既安全合理又经济适用的目的。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 选题的目的意义
• 1.2 国内外研究现状
• 1.2.1 饱和-非饱和土的渗流理论与应用
• 1.2.2 非饱和土抗剪强度理论
• 1.2.3 边坡稳定性分析方法
• 1.3 本文主要研究内容与技术路线
• 1.3.1 主要研究内容
• 1.3.2 技术路线
• 第二章 黄土在饱和-非饱和状态下的特性
• 2.1 黄土分布及特点
• 2.2 饱和黄土特性
• 2.3 非饱和黄土特性
• 2.3.1 非饱和土中的基质吸力及其应用
• 2.3.2 非饱和土的渗透特性
• 2.3.3 非饱和土的水分特征曲线
• 2.4 本章小结
• 第三章 黄土的孔隙特性对其渗透的影响
• 3.1 引言
• 3.2 黄土层的节理和裂隙
• 3.2.1 黄土节理
• 3.2.2 黄土裂隙
• 3.3 孔隙特性对黄土渗透性影响研究
• 3.3.1 黄土渗透系数各向异性对水分在土壤中分配影响
• 3.3.2 黄土垂直裂隙对渗透性影响规律
• 3.4 本章小结及讨论
• 第四章 垂直拉裂缝对黄土边坡稳定性影响研究
• 4.1 引言
• 4.2 FLAC-3D 软件介绍
• 4.2.1 FLAC-3D 特点
• 4.2.2 FLAC-3D 基本原理
• 4.3 黄土滑坡的一些特点
• 4.3.1 黄土滑坡产生的条件
• 4.3.2 降雨条件下拉裂缝对边坡稳定性影响
• 4.4 垂直裂缝存在对黄土边坡稳定影响分析
• 4.4.1 实例分析模型
• 4.4.2 不考虑裂缝的状况下降雨对边坡稳定性影响
• 4.4.3 考虑裂缝的状况下降雨对边坡稳定性影响
• 4.5 本章小结
• 第五章 降水入渗对黄土窑洞稳定性的影响
• 5.1 引言
• 5.2 基本理论及假设
• 5.3 窑洞稳定性评断方法
• 5.4 实例应用
• 5.4.1 窑洞稳定性分析
• 5.4.2 防渗效果分析
• 5.5 结论
• 第六章 结论与展望
• 6.1 结论
• 6.2 展望
• 参考文献
• 致谢
• 作者简介