优势渗流通道对黄土斜坡稳定性影响研究 ——以陕北芦草台滑坡为例

论文摘要

地质灾害不但是自然环境变化的客观存在,同时也是人类社会发展过程中难以避免的事件。黄土高原区地质灾害的主要类型为滑坡、崩塌、泥流等,其中滑坡对人类社会危害最大,也最为常见。黄土高原区绝大部分黄土斜坡地下水位埋深在基岩之下,形成了大厚度的黄土非饱和区,以往的调查研究表明,降雨尤其是大雨及瞬时暴雨是导致黄土滑坡的主要诱发因素。本文在综合前人研究的基础上,总结并归纳了非饱和黄土斜坡降雨入渗规律,全面概述了在非饱和黄土斜坡考虑基质吸力的极限平衡稳定性评价方法。通过野外调查,室内试验,获取了滑坡的相关土体参数,经过资料的整理和分析,恢复了斜坡的滑前地形。建立非饱和带斜坡降雨入渗有限单元二维模型,对三种降雨方案的斜坡入渗规律进行模拟,对比分析了水份在黄土斜坡的运移规律以及含水量在斜坡上的变化规律；针对黄土斜坡发育的优势渗流通道在降雨过程中斜坡下渗特点进行了模拟。以降雨入渗模拟为基础,建立了斜坡稳定性分析模型,采用极限平衡法对不同降雨强度和降雨持时的斜坡稳定性状态进行了计算。通过上面的研究工作,取得了以下几点认识：1、优势渗流通道发育是黄土斜坡在降雨后成灾的重要因素。2、在无优势渗流通道的情况下,降雨后水分在斜坡地表以下有限深度内运移,对斜坡稳定性影响较小。3、降雨在斜坡上的入渗特征：当产生地表径流时,雨水汇聚于优势渗流通道内,迅速入渗至深层土体,形成饱和区；当饱和区遇到弱透水层或基岩隔水层时形成上层滞水。4、采用了考虑基质吸力的Morgenstren-Price法对不同降雨强度和不同降雨持时的黄土斜坡进行稳定性分析,认为降雨在优势渗流通道作用下在土体深层形成的饱和区或上层滞水是斜坡失稳的主要因素。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 研究目的及意义
• 1.2 国内外研究现状及存在的问题
• 1.2.1 国外研究现状
• 1.2.2 国内研究现状
• 1.3 研究目标、内容、思路及技术路线
• 1.3.1 研究目标
• 1.3.2 研究内容
• 1.3.3 研究思路
• 1.3.4 研究方法
• 1.3.5 研究技术路线
• 第二章 黄土斜坡及优势渗流通道降雨入渗机理
• 2.1 降雨入渗过程概述
• 2.1.1 概述
• 2.1.2 土体入渗过程
• 2.1.3 土体入渗过程的影响因素
• 2.1.4 土体入渗模型
• 2.2 非饱和水份运移基本方程
• 2.2.1 非饱和达西定律
• 2.2.2 均衡方程
• 2.2.3 定解条件
• 2.2.4 黄土斜坡非饱和水份运移基本方程
• 2.3 黄土斜坡优势渗流通道降雨入渗特征
• 2.3.1 黄土斜坡优势渗流通道的类型及特征
• 2.3.2 优势渗流通道概化
• 2.3.3 优势渗流通道的入渗特征
• 第三章 降雨诱发滑坡机理与稳定性评价方法
• 3.1 概述
• 3.2 非饱和土的强度理论
• 3.2.1 非饱和土的Mohr-Coulomb准则
• 3.2.2 土-水特征曲线
• 3.2.3 含水量对非饱和土抗剪强度的影响
• 3.3 降雨影响滑坡稳定性评价论理及方法
• 3.3.1 基于非饱和土力学理论的极限平衡分析法
• 3.3.2 考虑基质吸力影响的简化Janbu法
• 3.3.3 考虑基质吸力影响的简化Bishop法
• 3.3.4 考虑基质吸力影响的Morgenstern-Price法
• 第四章 芦草台滑坡滑前地形恢复研究
• 4.1 滑坡地质环境条件
• 4.1.1 地形地貌及形态特征
• 4.1.2 地层岩性
• 4.2 滑坡成灾机理
• 4.2.1 控制因素
• 4.2.2 诱发因素
• 4.3 滑坡滑前地形恢复研究
• 4.3.1 滑前三维地形
• 4.3.2 斜坡微地貌特征
• 4.3.3 滑前地形主滑方向剖面图
• 4.3.4 滑坡前后地形对比分析
• 第五章 斜坡降雨入渗模拟
• 5.1 降雨入渗模拟方案
• 5.1.1 连阴雨与滑坡发生的关系
• 5.1.2 大雨、暴雨与滑坡发生的关系
• 5.1.3 设计模拟方案
• 5.2 落水洞降雨入渗模拟
• 5.2.1 落水洞初始条件概化
• 5.2.2 落水洞降雨模拟及结果
• 5.3 斜坡降雨入渗模拟
• 5.3.1 斜坡初始条件概化
• 5.3.2 斜坡降雨模拟及结果
• 第六章 斜坡稳定性评价
• 6.1 滑坡土体土-水特征曲线
• 6.1.1 含水量与基质吸力的关系
• '、φ^'的关系'>6.1.2 含水量与c^'、φ^'的关系
• 6.2 降雨状态下的稳定性评价
• 6.2.1 原始斜坡的稳定性评价
• 6.2.2 降雨方案A的斜坡稳定性评价
• 6.2.3 降雨方案B的斜坡稳定性评价
• 6.2.4 降雨方案C的斜坡稳定性评价
• 6.3 降雨前及三种方案的稳定性结果对比分析
• 结论
• 一、结论
• 二、下一步研究的问题
• 参考文献
• 致谢