滑坡防治后滑带土基质吸力特征研究

论文摘要

降雨是影响滑坡稳定性的主要因素之一。降雨期间坡内地下水位上升,坡体会经历非饱和到饱和,再由饱和到非饱和的干湿循环变化过程,坡体的基质吸力和暂态孔隙水压力会随着降雨过程和时间呈现不同的变化趋势;同时,在滑坡采用抗滑桩、挡墙及排水等工程防治后,滑带土的性质是得到改善还是恶化?抗滑结构的设置是否会影响到滑坡体的自然排水通道、导致坡体地下水位的抬升从而影响滑坡防治效果?本文以鹰厦线K290滑坡为研究主线,运用饱和-非饱和渗流理论及降雨入渗理论,探讨了降雨入渗及地下水位变化对滑坡防治前后坡体渗流场的影响。在此基础上,考虑基质吸力对抗剪强度的贡献,利用非饱和土抗剪强度理论进行了坡体稳定的极限平衡分析。主要包括以下工作:（1）在总结地下水位变化时含水量对坡体抗剪强度影响的基础上,依据非饱和土力学理论,考虑地下水位变化时含水量对土体抗剪强度的影响及基质吸力对抗剪强度的贡献,推导了改进的不平衡推力传递系数法计算滑坡推力及安全系数计算公式和简化Bishop法公式。（2）开展室内滑坡模型试验,探讨滑坡在地下水位升降过程中非饱和区及滑带土体积含水量和基质吸力（ u a ? uw）的变化规律,并通过测试抗滑结构位移变化规律,模拟滑坡在雨水入渗条件下的破坏特征和破坏机制。（3）在饱和渗流控制方程基础上推导出饱和-非饱和渗流控制方程,给出了降雨条件下的边界条件。对水位升降和降雨入渗情况下非饱和土质滑坡开展了饱和-非饱和渗流分析,探讨了坡体及滑带土孔隙水压力和体积含水量随降雨和地下水位变化的基本规律。定量分析了降雨入渗和水位升降条件下滑带土基质吸力对抗剪强度的贡献。（4）针对采取抗滑桩工程措施后,对降雨和地下水位变化时滑坡体、抗滑桩前后两侧土体、中上部滑带土的孔隙水压力和体积含水量随时间和深度的变化规律进行了分析,并以此探讨了降雨入渗及水位变化对防治后滑坡渗流场的影响。（5）在渗流分析的基础上,探讨了降雨强度和水位变化对滑坡应力场和稳定性的影响,从细观方面探讨影响滑坡防治的因素及影响因子。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 问题的提出
• 1.2 国内外研究现状
• 1.2.1 基于饱和土理论的边坡稳定性分析
• 1.2.2 基于非饱和土理论的边坡稳定性分析
• 1.2.3 饱和－非饱和边坡渗流模型试验研究
• 1.2.4 非饱和滑带土对滑坡防治后的影响评价
• 1.3 研究内容与技术路线
• 1.3.1 研究内容
• 1.3.2 技术路线
• 第二章 地下水位变化下含水量对滑坡防治的影响
• 2.1 概述
• 2.2 含水量对滑坡防治前后滑带土抗剪强度及坡体稳定性的影响
• 2.2.1 非饱和土的抗剪强度理论
• 2.2.2 土-水特征曲线
• 2.2.3 土-水特征曲线的滞后作用
• 2.2.4 含水量对非饱和土抗剪强度的影响现状
• 2.2.5 地下水位变化时土体含水量对边坡稳定性的影响
• 2.3 鹰厦线 K290 段非饱和坡体稳定性分析
• 2.3.1 工程地质条件
• 2.3.2 滑坡推力计算及稳定性分析
• 2.4 滑坡防治工程措施对滑坡防治效果的影响
• 2.4.1 抗滑桩布置对滑坡防治效果的影响
• 2.4.2 非饱和土含水量对挡土墙土压力的影响
• 2.5 小结
• 第三章 滑坡饱和-非饱和渗流模型试验
• 3.1 概述
• 3.2 雨水入渗模型试验
• 3.2.1 相似基本概念
• 3.2.2 雨水入渗模型试验总体设计方案
• 3.2.3 雨水入渗模型试验相似条件
• 3.2.4 雨水入渗模型制作准备
• 3.2.5 试验过程及方法
• 3.2.6 试验具体过程及现象分析
• 3.3 滑坡基质吸力观测
• 3.3.1 基质吸力测试技术
• 3.3.2 滑坡基质吸力测试
• 3.4 小结
• 第四章 降雨入渗对滑坡饱和－非饱和渗流场影响的数值分析
• 4.1 概述
• 4.2 饱和-非饱和渗流的基本方程
• 4.2.1 非饱和水流运动的基本方程
• 4.2.2 饱和-非饱和渗流基本微分方程
• 4.2.3 定解条件
• 4.3 非饱和土的渗透系数
• 4.4 降雨入渗的基本理论
• 4.4.1 降雨入渗理论
• 4.4.2 降雨入渗边界条件的处理
• 4.5 降雨入渗及水位变化对滑坡饱和-非饱和渗流场的影响
• 4.5.1 GeoStudio 软件SEEP/W 简介
• 4.5.2 SEEP/W 软件的特点
• 4.5.3 与GeoStudio 软件中其它应用软件的结合使用
• 4.5.4 滑坡的基本特征及水力学特性
• 4.5.5 渗流计算的有限元网格划分设计
• 4.5.6 计算模型中的初始条件和边界条件
• 4.5.7 计算结果与分析
• 4.6 抗滑桩工程实施后坡体饱和-非饱和渗流场的数值分析
• 4.7 小结
• 第五章 降雨及地下水位变化对滑坡稳定性影响的数值分析
• 5.1 概述
• 5.2 考虑非饱和非稳定渗流场和应力场的耦合分析
• 5.2.1 应力场计算的有限元网格划分及边界条件
• 5.2.2 应力场计算结果与分析
• 5.3 考虑非饱和非稳定渗流的土坡稳定分析的极限平衡法
• 5.4 降雨及地下水位变化条件下滑坡稳定性分析
• 5.5 小结
• 第六章 总结与展望
• 6.1 主要结论
• 6.2 存在问题与研究展望
• 致谢
• 参考文献
• 个人简历 在读期间发表的学术论文