攀枝花12#滑坡降雨-渗流响应及失稳机理研究

发布时间：2020-04-21 23:53

【摘要】：由于西南地区特殊的地形和地质环境条件,给区域工程建设带来了问题,特别是机场建设难度较大。攀枝花机场是其中具有代表性的一座机场,在其建成期间及建成之后发育着大大小小不同规模的地质灾害隐患,威胁着机场乃至周边居民的生命财产安全。国内外众多的学者对其产生的原因做了全方位多角度的分析,认为降雨是导致其滑坡的一个最重要的原因。为进一步深入研究西南地区高山机场建设场地填方边坡引发滑坡影响重要因子,本课题选择其中最典型攀枝花机场12#滑坡为例,以离心模型实验的降雨为研究核心,通过成都理工大学重点实验室的大型土工离心机(500gt)构建攀枝花12#滑坡的离心模型实验,研究其降雨和渗流对边坡失稳造成的影响。主要研究成果如下:(1)研究和分析了以往降雨-渗流响应相关的离心模型实验中存在的误差,指出主要的影响因素包括:模型箱的选取、降雨装置的构成、模型的基座、填料的级配等。针对此次的实验,对以上可能产生的误差设计了不同的解决方案,并采取了合理的解决方案。主要解决方案如下:选取合适的密闭模型箱;研制了可供拆卸组装拼接的降雨装置;对模型的基座进行了重新设计与制作,并测定其各项指标;对填料的级配依据渗透系数在原型的基础上渗透系数增加了100倍;对坡体表面的径流现象通过实验确定了合理的改变方向,即使用防滑垫B能够明显降低坡体表面径流;对其它可能产生的误差进行了合理的改善。(2)根据相似比N=130在原始剖面的基础上制作了离心模型。主要设计包括以及几个方面:根据核心降雨及边坡渗流响应,设计了储水槽、水槽用以收集并模拟地下水和降雨;考虑到坡体的渗流情况,以渗透系数为主要因素,使用类砂岩材料和高渗透性级配达到了增大渗透系数的目的;使用孔隙水压力传感器和土压力传感器实时监测了模型在实验过程中的变化情况;进行了六次降雨,以2年为回归周期分别模拟雨季和旱季阶段坡体的降雨情况。(3)根据土压力传感器和孔隙水压力传感器数据的变化情况,结合实验过程中实际拍摄的视频和照片,确定了本次实验过程中边坡失稳的三个主要阶段分别为:1.固结压密阶段2.起裂-滑动面孕育阶段3.边坡(缓慢)滑动阶段。通过物理实验和力学实验对坡体填料实验前试验后级配的变化进行了分析,指出坡顶为应力集中部位,并且从坡脚到坡顶颗粒逐渐变粗,不均匀系数逐渐变大。该滑坡失稳的机理主要为:坡体软弱岩层促滑作用,降雨诱发的边坡变形,地下水长期耦合作用。(4)使用Geostudio的seep模块和sigma模块作为主要的数值模拟研究手段。建立了基于原始剖面为基础的模型和以实验剖面为基础的模型。对这两个模型分别进行了渗流场、应力场、应变场等的计算,并得出了相应的结论。将两个模型与实际的离心模型实验进行了两两对比,指出了三者具有共同现象的部位和时间点,同时也分析了三者具有的差异性。得出结论:数值模拟能够反映实验模型的变化趋势,渗流响应最为敏感的部位位于基覆界面和填筑体部位。
【图文】：

最大厚度约 35-40m。易家坪老滑坡面积约 250 万平方米，最大厚度约 25 米。具体如图1-1 所示图 1-1 滑坡治理后实拍图（摄于 2018 年 1 月 24 日 来源 google earth）攀枝花 12#滑坡是一个降雨诱发填方体失稳，并进一步触发老滑坡复活的典型案例。前人面对滑坡失稳机理通常采用离心模型试验进行过研究。但总的来说，并不成功，未能实现渗流对降雨的响应模拟，因此没有更好地分析清楚变形与不稳定机制。为此，笔者基于 973 项目“山区支线机场高填方变形和稳定控制关键基础问题研究”。在导师指导的课题 4“机场高填方稳定性分析研究”下，选择“攀枝花12号#滑坡降雨-渗流响应及失稳机理研究”作为硕士论文的研究主题。在本次课题中，拟采用离心模拟试验和数值模拟相结合的手段，着重研究降

者针对不同的条件、不同的角度对降雨与边坡的稳定性进行了不同的离心模型实验，得出了合理的实验结果，以下作为重点分析：张敏（2008）其主要研究的是松散砂土质边坡的渗透特性。为此，主要设计了两个背景条件条件均不同的离心模型实验，将降雨与地下水作用分开考虑。实验模型主要包含一个以降雨入渗为基础的模型和一个以地下水上升的为基础的模型（图 1-2）。针对实验的降雨装置而言，设计了一套新型的离心模型降雨装置并且后期的实验也成功的证明了该装置的可靠性。降雨装置主要安装在坡肩部位，坡面部位的降雨相对较少，因此覆盖范围有限。降雨的强度为 31.5mm/hr。同时考虑了雨水可能对坡面造成的侵蚀以及渗流现象，采取了一定·措施来防止其产生。而坡体采用的是砂土堆积体，因而具有很高的渗透性。孔隙水压力传感器均匀的分布在坡体的各个部位分别为 PPT1~PPT6.其加载过程主要为在 50g 的离心加速度下固结，在停机安装降雨装置，再加载到设计加速度 60g，之后开始降雨。开始降雨时 PPT6 埋藏较浅没有产生响应，当水位升高最底部的 PPT1 开始出现响应，PPT2~6 依次产生响应图 1-3 所示。主要研究的为理想化环境的坡体，未对坡体失稳机制进行深入研究。
【学位授予单位】：成都理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：P642.22

【相似文献】

相关期刊论文 前10条

1 罗加福;;土工离心模型实验的发展与应用[J];内蒙古科技与经济;2017年11期

2 ;离心模型[J];岩土工程界;2006年02期

3 蔡荣,梁媛,隋旺华,蔡振;离心模型试验概述及其在煤矿开采中的应用探讨[J];工程地质学报;2003年02期

4 周正濂;田良灿;;胶结充填设计的离心模型研究[J];国外采矿技术快报;1988年07期

5 张利民;胡定;;高重力场中离心模型的水流控制设备[J];成都科技大学学报;1989年03期

6 汪小刚,张建红,赵毓芝,韩连兵;用离心模型研究岩石边坡的倾倒破坏[J];岩土工程学报;1996年05期

7 刘守华;韩文喜;李景林;刘鹏;;用离心模型研究超高填方地基变形特性[J];工程勘察;2005年02期

8 方浩;段雪锋;王永志;王海;袁晓铭;王体强;;离心模型砂雨法制备技术研究与展望[J];世界地震工程;2018年04期

9 周健,刘宁;离心模型试验技术应用的新进展[J];上海地质;2002年01期

10 刘守华，，蔡正银;土工离心模型填料装置研究[J];岩土工程学报;1996年03期

相关会议论文 前6条

1 易进栋;徐光明;刘守华;蔡正银;;用离心模型检验几种地基处理方案[A];中国土木工程学会土力学及基础工程学会地基处理学术委员会第三届地基处理学术讨论会论文集[C];1992年

2 熊冰;胡定;;黄土路基湿化特性的离心模型研究[A];岩土力学的理论与实践——第三届全国青年岩土力学与工程会议论文集[C];1998年

3 张利民;胡定;;土工离心模型在岩土工程中的应用[A];海峡两岸土力学及基础工程地工技术学术研讨会论文集[C];1994年

4 Dong Soo Kim;;通过离心模型评估大坝的抗震性能[A];水库大坝高质量建设与绿色发展——中国大坝工程学会2018学术年会论文集[C];2018年

5 刘清秉;项伟;;离子土固化剂改性膨胀土离心模型静力触探实验[A];第九届全国工程地质大会论文集[C];2012年

6 冯玉涛;肖盛燮;戎进章;;公路边坡新型防护体系及其力学解析[A];第二届全国岩土与工程学术大会论文集（上册）[C];2006年

相关博士学位论文 前1条

1 刘德乾;深埋煤层采动过程顶板聚压与煤柱受力的关联性及其断层结构影响[D];中国矿业大学;2009年

相关硕士学位论文 前9条

1 陈文涛;攀枝花12#滑坡降雨-渗流响应及失稳机理研究[D];成都理工大学;2019年

2 宋登艳;灌溉诱发型黄土滑坡离心模型实验和数值分析[D];长安大学;2014年

3 龚丽飞;分离卸荷式地下连续墙板桩码头结构与土相互作用研究[D];南京水利科学研究院;2007年

4 曾友金;超长单桩荷载传递机理及其桩筏基础共同作用研究[D];南京水利科学研究院;2002年

5 周禹;高填方路基沉降预测与控制沉降施工技术的研究[D];重庆交通大学;2013年

6 孙笑;长安综合试车场（垫江）高填方路基沉降变形和稳定性研究[D];重庆交通大学;2011年

7 蔡国军;软土地基中桥头路基填筑对桥台桩的影响研究[D];东南大学;2004年

8 唐军;高填方边坡在强降雨条件下稳定性分析[D];成都理工大学;2014年

9 陈彬;小间距加筋挡土墙特性研究[D];重庆交通大学;2017年

本文编号：2635884