干湿循环与降雨对黄土边坡稳定性的影响研究

发布时间：2021-08-20 02:26

　　为了研究干湿循环和降雨叠加作用对边坡稳定性的影响,以太原市迎泽区黄土边坡为例,基于Mein-Larson修正模型计算浸润锋深度,通过干湿循环和直剪试验,得到浸润锋内黄土抗剪强度参数弱化规律,结合弱化规律并使用改进强度折减法研究不同情况下黄土边坡的稳定性。研究结果表明:①黄土粘聚力、内摩擦角均随着循环次数增加而弱化,弱化趋势先快后慢,最终趋向于残余值,抗剪强度参数残余值可为边坡防护工程的设计参考;②相同降雨量下,与只考虑降雨作用相比,综合考虑干湿循环和降雨影响时安全系数最多会减小47%,并且安全系数发生突变的时间和边坡破坏时间均大幅提前;③使用改进强度折减法计算边坡安全系数比传统方法更安全合理。因此,在分析降雨对边坡稳定性影响时,干湿循环作用和降雨作用应综合考虑。该研究方法在研究黄土边坡稳定性的实际工程应用中具有很大的现实意义。 

【文章来源】：广西大学学报(自然科学版). 2020,45(04)北大核心

【文章页数】：9 页

【部分图文】：

试验方案示意图

根据表2中浸润锋深度计算结果,确定不同降雨时长下边坡浸润面。如图3所示,根据浸润面的位置和边坡特征,建立边坡模型。边坡模型中约束条件为:左右两侧约束水平向位移,底部约束竖向位移。强度折减法计算降雨、干湿循环以及叠加作用三种情况下边坡稳定系数时,需要对整个边坡模型参数进行强度折减。试验测得边坡模型参数见表3。表3 边坡模型参数Tab.3 Model parameters of slope 位置 密度ρ/(g·cm-3) 弹性模量E/MPa 泊松比ν 抗拉强度ft/kPa 浸润锋以下 1.74 23 0.25 11.26 浸润锋以上 1.94 15 0.26 8.20

图5所示为降雨作用下安全系数随降雨时长变化曲线。可见,安全系数随着降雨时长增加而衰减,降雨量小于118 mm时安全系数变化均匀且缓慢,超过118 mm时衰减速度突然增加。随着降雨量增加,浸润锋深度不断增加,边坡安全系数在降雨量达到236 mm开始小于1,此时浸润锋深度达到1.17 m。因此,降雨对边坡稳定影响的大小与浸润锋深度密切相关。相较于传统强度折减法,改进后强度折减法的计算结果始终较小,即改进强度折减方法计算结果更安全。③ 降雨和干湿循环叠加作用对边坡稳性的影响。

【参考文献】：
期刊论文
[1]重塑黄土一维固结变形的试验与数值模拟[J]. 刘婵,仝飞,陈勇战.  广西大学学报(自然科学版). 2018(04)
[2]基于Mein-Larson入渗模型的降雨滑坡失稳破坏概率研究[J]. 李秀珍,张小红.  水土保持通报. 2017(01)
[3]一种考虑变形参数和强度参数协调折减的强度折减法研究[J]. 袁维,郝笑甜,李小春,白冰,王伟,陈祥军,籍晓蕾.  岩土力学. 2016(07)
[4]考虑多层非饱和土降雨入渗的边坡稳定性分析[J]. 石振明,沈丹祎,彭铭,张璐璐,张发旺,郑小站.  水利学报. 2016(08)
[5]山西西部地区黄土地质灾害与降雨的关联性分析[J]. 巨玉文,齐琼,董震,郭知一.  自然灾害学报. 2016(01)
[6]降雨条件下浅层滑坡稳定性探讨[J]. 常金源,包含,伍法权,常中华,罗浩.  岩土力学. 2015(04)
[7]山西省诱发地质灾害的气象因素特征分析[J]. 苗爱梅,郝寿昌,武捷,王云峰,郭媛媛.  气象与环境科学. 2009(01)
[8]降雨特性对土质边坡失稳的影响[J]. 林鸿州,于玉贞,李广信,彭建兵.  岩石力学与工程学报. 2009(01)
[9]边坡稳定安全储备的双折减系数推导[J]. 唐芬,郑颖人.  重庆交通大学学报(自然科学版). 2007(04)
[10]降雨入渗对基坑工程安全性影响的研究[J]. 李兆平,张弥.  中国安全科学学报. 2000(03)



本文编号：3352623