降雨入渗对京九线粉土路基边坡稳定性的影响分析

论文摘要

降雨往往是诱发京九铁路非饱和土路基边坡失稳的主要原因之一,这与雨后土体含水量的变化有关,土体含水量的变化引起非饱和土抗剪强度参数的变化,从而影响土体边坡的稳定性。针对降雨入渗土坡的稳定问题,本文首先应用Geostudi02004中的SEEP/W模块建立了一个考虑水力渗透系数特征曲线和土一水特征曲线的非饱和土有限元计算模型,求解出不同降雨条件下的土体瞬态含水率,总结出了不同条件下的降雨对土体瞬态含水率的影响规律。在此基础上,应用Geostudi02004中的SLOPE/W模块,分别采用Bishop极限平衡法、Janbu极限平衡法、Spencer极限平衡法等计算出了不同降雨条件下非饱和土体边坡稳定性系数。主要结论为:在同样的设计边坡稳定性系数下,降雨强度越大,降雨持续时间越长,降雨后土体边坡稳定性系数下降越快,边坡越不稳定;土体的初始含水率越高,降雨后土体边坡稳定性系数下降越慢;土体中边坡安全系数与天气条件之间存在滞后关系;降雨对边坡的表层滑动面稳定性影响非常大,对深层滑动面定性影响相对较小;降雨过程中边坡的临界滑动面由较深位置向较浅位置转变。

论文目录

• 致谢
• 中文摘要
• ABSTRACT
• 目录
• 第一章 绪论
• 1.1 本论文的背景及意义
• 1.2 非饱和土研究现状及发展概况
• 1.2.1 非饱和土的抗剪强度理论
• 1.2.2 非饱和土的渗流和边坡稳定性
• 1.3 济南局京九线路基病害现状
• 1.3.1 因降雨引起的路基病害类型调查
• 1.3.2 济南局京九线路路基病害产生的原因
• 1.3.3 济南局京九线路路基病害防护、整治方法
• 1.4 本文的研究思路及主要方法
• 第二章 二维降雨入渗基本理论
• 2.1 非饱和土体中的水分分布
• 2.1.1 非饱和土中水的含量
• 2.1.2 非饱和土中水的能量
• 2.1.3 非饱和土中水的存在形态
• 2.2 非饱和土体中的水分入渗过程
• 2.3 非饱和土中水的运动规律
• 2.3.1 非饱和土的达西定律
• 2.3.2 非饱和土中的渗透系数
• 2.4 渗透系数的测量
• 2.4.1 渗透系数的直接测量方法
• 2.4.2 渗透系数的间接测量方法
• 2.5 降雨入渗过程的边界条件
• 第三章 非饱和土路基边坡二维降雨入渗数值模拟
• 3.1 前言
• 3.2 GeoStudio系统软件简介
• 3.2.1 Seep模块简介──饱和/非饱和地下水渗流软件
• 3.2.2 Slope模块简介──边坡稳定性分析软件
• 3.3 二维降雨入渗工程算例及计算结果
• 3.3.1 京九铁路某路基边坡工程简介
• 3.3.2 降雨对土体瞬态含水率的影响
• 3.3.3 雨对土体孔隙水压力（基质吸力）的影响
• 3.4 小结
• 第四章 非饱和土路基边坡稳定性分析
• 4.1 前言
• 4.2 非饱和土边坡稳定性分析基本理论
• 4.2.1 普遍极限平衡法（GLE法）
• 4.2.2 其他极限平衡方法
• 4.3 非饱和土路基边坡稳定性计算结果与分析
• 4.3.1 降雨持续时间、强度、初始含水量对安全系数的影响
• 4.3.2 降雨模式对安全系数的影响
• b对安全系数的影响'>4.3.3 与基质吸力有关的摩擦角φ^b对安全系数的影响
• 4.3.4 粘聚力对安全系数的影响
• 4.3.5 土体重度对安全系数的影响
• 4.3.6 计算方法对安全系数的影响
• 4.4 降雨对不同滑动面的稳定性的影响
• 4.5 降雨结束一段时间后路基边坡稳定性分析
• 4.6 小结
• 第五章 结论与展望
• 5.1 主要研究结论
• 5.2 本文建议与展望
• 参考文献
• 学位论文数据集