降雨入渗对粘土边坡的影响分析

发布时间：2017-06-12 22:07

  本文关键词：降雨入渗对粘土边坡的影响分析，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：降雨是诱发边坡失稳的重要因素之一,而边坡失稳给人类的生命和财产安全带来巨大的威胁和损失。分析降雨入渗对边坡安全造成的影响对正确的认识边坡失稳具有重要的意义。随着国民经济的快速发展,城市建设和道路扩展的需要,粘土边坡工程的安全问题日益突出,由于粘土边坡易受降雨影响,为了研究粘土边坡的降雨入渗,本文以粘土为研究对象,进行室内模型试验,探索边坡在不同降雨条件下的入渗规律。同时运用ABAQUS对模型进行模拟,研究模型在长时间降雨情况下,边坡内部的饱和线变化图以及坡脚路径处各点的饱和度变化,并且根据饱和度对模型就行分区,运用强度折减法分析不同工况下边坡的安全系数变化规律,主要的内容如下：1.通过直剪试验测得粘土在不同含水率下的抗剪强度；通过负压计测得不同含水率下土的基质吸力,得到基质吸力和饱和度的关系曲线。2.自制人工降雨装置,通过对比分析试验数据(含水量和孔隙水压力传感器所获得的数据)对边坡入渗的过程进行分析,得出相同降雨历时和降雨强度下的边坡的变化规律。3.运用相似度原理,在有限元软件ABAQUS中建立模型,对试验数据和模拟数据分析对比,结果表明建模方法的正确合理性,并分析长时间降雨情况下,30°、45°、60°边坡的降雨入渗规律,发现在达到饱和时候,最外侧饱和线距离边坡线的距离X随着坡度的变化呈现一定的变化规律,整体上是边坡坡度越大,最外侧饱和线距离边坡线的距离X随着坡体高度的降低变的越小。4.根据上述方法所得到的边坡饱和度分布,对边坡模型进行分区,分别赋予模型分区后的材料属性,运用有限元软件ABAQUS进行强度折减法分析,得到边坡安全系数的变化规律,发现边坡坡度越大,其安全系数的相对变化值就越大,说明降雨入渗对坡度较大的边坡稳定性影响最大。根据本文所分析的降雨入渗规律,得到坡度和降雨量对于边坡稳定的影响,分析边坡失稳的临界坡度和临界降雨量,拟以此建立相应的边坡失稳数据库,对边坡安全进行预警。
【关键词】：人工降雨装置 相似度原理 边坡失稳 饱和度分布 ABAQUS
【学位授予单位】：西南石油大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TU43
【目录】：

• 摘要3-4
• Abstract4-8
• 第1章 绪论8-18
• 1.1 研究背景8-10
• 1.2 国内外研究现状10-13
• 1.2.1 人工降雨装置和模型的研究现状10
• 1.2.2 降雨入渗对边坡稳定性影响的研究现状10-11
• 1.2.3 非饱和土边坡研究现状11
• 1.2.4 数值模拟研究现状11-13
• 1.3 土坡滑动失稳的机理13-16
• 1.3.1 失稳机理13
• 1.3.2 降雨入渗理论13-16
• 1.4 本文研究内容及技术路线16-18
• 1.4.1 研究内容16-17
• 1.4.2 技术路线图17-18
• 第2章 人工降雨装置及实验方案18-36
• 2.1 引言18
• 2.2 室内试验模型与装置18-24
• 2.2.1 土样制备18-19
• 2.2.2 边坡模型19-20
• 2.2.3 降雨喷头20-21
• 2.2.4 传感器与数据采集器21-24
• 2.3 实验方案24-30
• 2.3.1 传感器分布位置25-26
• 2.3.2 试验现象26-27
• 2.3.3 试验数据27-30
• 2.4 试验数据分析30-35
• 2.4.1 孔压变化30-32
• 2.4.2 含水率变化32-35
• 2.5 本章小结35-36
• 第3章 降雨入渗的数值模拟分析36-58
• 3.1 有限元在边坡稳定性分析中应用36
• 3.2 相似度原理36
• 3.3 数值模拟参数36-41
• 3.3.1 土的水土特征曲线37-38
• 3.3.2 土的固结试验38-39
• 3.3.3 土的直剪试验39-41
• 3.3.4 渗透系数41
• 3.4 数值模型尺寸和参数41-43
• 3.5 试验数据分析43-44
• 3.6 边坡饱和线示意图44-57
• 3.6.1 饱和线变化44-51
• 3.6.2 路径处饱和度变化51-57
• 3.7 本章小结57-58
• 第4章 剪胀角对边坡稳定性的影响58-66
• 4.1 强度折减法58
• 4.1.1 强度折减基本概念58
• 4.1.2 强度折减具体方法58
• 4.1.3 强度折减失稳的判断依据58
• 4.2 剪胀角对边坡的影响58-63
• 4.2.1 剪胀角的影响58-59
• 4.2.2 数值模拟中剪胀角分析59-63
• 4.3 理想边坡验证63-64
• 4.3.1 理想边坡参数63-64
• 4.3.2 验证结果64
• 4.4 本章小结64-66
• 第5章 降雨对边坡安全系数的影响66-76
• 5.1 降雨边坡安全系数的计算方法66
• 5.2 模型分区66-68
• 5.3 不同坡度、不同降雨强度下的边坡安全系数68-74
• 5.3.1 30°边坡安全系数69-71
• 5.3.2 45°边坡安全系数71-72
• 5.3.3 60°边坡安全系数72-74
• 5.4 本章小结74-76
• 第6章 结论及展望76-78
• 6.1 结论76
• 6.2 展望76-78
• 参考文献78-83
• 致谢83-84
• 攻读硕士学位期间发表的论文及科研项目84

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本文编号：445038