降雨-蒸发条件下考虑土中气压的黄土边坡稳定性分析
发布时间：2021-08-17 19:32
滑坡是黄土地区常见的地质灾害,引起滑坡的因素众多,但降雨是最为重要的因素,滑坡中约有70%与降雨有关。降雨入渗降低土中的基质吸力从而导致了土体强度的降低,边坡失稳。蒸发同样会影响边坡中体积含水量的分布,进而影响边坡稳定性。为了研究降雨-蒸发对边坡的影响,本文以不同坡度,不同降雨强度,不同降雨形式,是否考虑气压等综合模拟了降雨-蒸发过程瞬态渗流场和稳定性在渗流过程中变化。本文的研究内容及结论如下:（1）总结了非饱和土强度理论,水气两相渗流理论,渗透系数的估计方法,气候-土壤边界条件,边坡稳定性的计算方法。（2）边坡中的气相和水相渗流存在着相互竞争的现象,边坡中的水分会绕着高气压区运动。（3）对非饱和黄土边坡瞬态渗流场分析发现,考虑气相作用会降低边坡的渗透性,导致边坡表层含水率比不考虑气相要高,且降雨量越大气相的影响越大。影响深度也会受到气相影响,考虑气相的边坡影响深度比不考虑的要低。降雨形式会影响边坡渗流场,最大降雨量出现的越早雨水入渗越深。（4）考虑气相作用会降低边坡稳定性,降雨强度越大影响越大,边坡坡度越小影响越大,在降雨量小于50mm/d时气相对稳定性的影响基本可以忽略。（5）蒸发...
【文章来源】：兰州交通大学甘肃省
【文章页数】：78 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
技术路线图
兰州交通大学硕士学位论文-11-图2.1饱和土强度的包络线2.3.2非饱和土抗剪强度非饱和土的强度不仅仅与土的类型，应力历史以及孔隙率，孔隙结构有关，还与土的含水率有关，而非饱和土体强度的描述是在饱和土体强度的基础上进行的。被众多学者所接受的两种有，Fredlund和Bishop的强度理论。（1）Bishop强度理论Bishop在1959年在前人对饱和土体强度理论研究的基础上提出了用来描述非饱和土体的强度理论。"()()tan"faaw=c+u+uu（2.3）式中：的是在土体破坏时取得，被称为有效应力系数，该系数反映了基质吸力对于抗剪强度的贡献比例，有效应力系数与土体的饱和度有关，可以表示为=f(Sr)该公式的提出后，众多学者围绕该公式进行了研究，1998年Khalili和Khabbaz对吸力S与有效应力参数的关系研究发现其与进气值Se存在着如下关系:0.55,eessss=（2.4）式中：s小于se时=1（2）Fredlund强度理论"()tan()tan"bfaaw=c+u+uu（2.5）
降雨-蒸发条件下考虑土中气压的黄土边坡稳定性分析-12-不同于Bishop提出的公式，该公式中有两个摩擦角"和b，"是与吸力有关的摩擦角，而b为饱和摩擦角。这两种理论存在着一定的联系即tanb=tan"说明这两种理论在根本上是一致的，只是描述的方式存在着差异。饱和土体的强度包络线为平面上的一条直线，而对于非饱和土体来说是一个包络面，这是由于饱和土的强度包线只是描述了非饱和土强度包面的一种特殊状态即饱和状态。下图为强度包络面示意图。强度包面是各临界应力圆的包面，c"为强度包面与剪力轴的截距，b是包络面与吸力轴之间的角度，"为包络面与(-)au之间的夹角。示意图如图2.2所示。图2.2非饱和土体的强度包络面2.4饱和-非饱和渗流理论2.4.1概述非饱和土的渗流理论从饱和土体渗流理论之上发展起来的。其与土的种类，压实度，孔隙形状含水率等有关。非饱和土的渗流不同于饱和土，饱和土的含水率为定值，而非饱和土的含水率是一个随着渗流过程变化的参数。所以对于非饱和土的渗透系数不是常数，而是一个与土体中含水率有关的参数，所以在确定非饱和土的渗透系数时需要知道此时土体所处的状态。
【参考文献】：
期刊论文
[1]降雨入渗边坡非饱和渗流过程及稳定性变化研究[J]. 林国财,谢兴华,阮怀宁,朱珍德,卢斌,徐晨城,路晓刚. 水利水运工程学报. 2019(03)
[2]降雨入渗对非饱和土边坡稳定性影响的参数研究[J]. 宋亚亚,何忠意,朱佩宁,卢廷浩. 水利与建筑工程学报. 2019(03)
[3]考虑风化与非饱和效应的残积土边坡稳定性分析[J]. 胡志强. 中外公路. 2018(06)
[4]不同初始孔隙比下非饱和黏土渗透性试验研究及模型预测[J]. 陶高梁,吴小康,甘世朝,肖衡林,马强,罗晨晨. 岩土力学. 2019(05)
[5]干密度和基质吸力对重塑非饱和黄土变形与强度特性的影响[J]. 高登辉,陈正汉,郭楠,朱彦鹏,扈胜霞,姚志华. 岩石力学与工程学报. 2017(03)
[6]降雨入渗引起非饱和土边坡破坏的水-土-气三相渗流-变形耦合有限元分析[J]. 熊勇林,朱合华,叶冠林,叶斌. 岩土力学. 2017(01)
[7]非饱和土应力状态变量试验验证研究[J]. 张龙,陈正汉,周凤玺,孙树国,扈胜霞,姚志华. 岩土工程学报. 2017(02)
[8]非饱和土真三轴双剪新强度准则及验证[J]. 张常光,范文,赵均海,杜文超. 同济大学学报(自然科学版). 2015(09)
[9]强降雨特性对饱和–非饱和边坡失稳破坏的影响[J]. 张社荣,谭尧升,王超,于茂. 岩石力学与工程学报. 2014(S2)
[10]考虑前期降雨过程的边坡稳定性分析[J]. 唐栋,李典庆,周创兵,方国光. 岩土力学. 2013(11)
博士论文
[1]黄土状压实填土压缩和强度特性研究[D]. 杨晶.太原理工大学 2014
[2]降雨—蒸发循环作用下膨胀土填方边坡稳定性及机理研究[D]. 赵金刚.西北大学 2013
硕士论文
[1]土中的气对非饱和黄土渗流特性影响的研究[D]. 李承成.兰州交通大学 2018
[2]干湿循环条件下黄土边坡水气变换规律试验研究及稳定性分析[D]. 黄新智.兰州交通大学 2016
[3]人工降雨模拟作用下的黄土高边坡稳定性研究[D]. 丁勇.西北大学 2011
[4]降雨条件下非饱和带水—气二相流模拟研究[D]. 李云良.长安大学 2010
[5]黄土滑坡稳定性分析及山地城市扩张中边坡支护加固方案研究[D]. 郑晏超.长安大学 2008
[6]非饱和水气两相渗流数值模拟研究及应用[D]. 刘昌军.河海大学 2005
本文编号：3348361
【文章来源】：兰州交通大学甘肃省
【文章页数】：78 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
技术路线图
兰州交通大学硕士学位论文-11-图2.1饱和土强度的包络线2.3.2非饱和土抗剪强度非饱和土的强度不仅仅与土的类型，应力历史以及孔隙率，孔隙结构有关，还与土的含水率有关，而非饱和土体强度的描述是在饱和土体强度的基础上进行的。被众多学者所接受的两种有，Fredlund和Bishop的强度理论。（1）Bishop强度理论Bishop在1959年在前人对饱和土体强度理论研究的基础上提出了用来描述非饱和土体的强度理论。"()()tan"faaw=c+u+uu（2.3）式中：的是在土体破坏时取得，被称为有效应力系数，该系数反映了基质吸力对于抗剪强度的贡献比例，有效应力系数与土体的饱和度有关，可以表示为=f(Sr)该公式的提出后，众多学者围绕该公式进行了研究，1998年Khalili和Khabbaz对吸力S与有效应力参数的关系研究发现其与进气值Se存在着如下关系:0.55,eessss=（2.4）式中：s小于se时=1（2）Fredlund强度理论"()tan()tan"bfaaw=c+u+uu（2.5）
降雨-蒸发条件下考虑土中气压的黄土边坡稳定性分析-12-不同于Bishop提出的公式，该公式中有两个摩擦角"和b，"是与吸力有关的摩擦角，而b为饱和摩擦角。这两种理论存在着一定的联系即tanb=tan"说明这两种理论在根本上是一致的，只是描述的方式存在着差异。饱和土体的强度包络线为平面上的一条直线，而对于非饱和土体来说是一个包络面，这是由于饱和土的强度包线只是描述了非饱和土强度包面的一种特殊状态即饱和状态。下图为强度包络面示意图。强度包面是各临界应力圆的包面，c"为强度包面与剪力轴的截距，b是包络面与吸力轴之间的角度，"为包络面与(-)au之间的夹角。示意图如图2.2所示。图2.2非饱和土体的强度包络面2.4饱和-非饱和渗流理论2.4.1概述非饱和土的渗流理论从饱和土体渗流理论之上发展起来的。其与土的种类，压实度，孔隙形状含水率等有关。非饱和土的渗流不同于饱和土，饱和土的含水率为定值，而非饱和土的含水率是一个随着渗流过程变化的参数。所以对于非饱和土的渗透系数不是常数，而是一个与土体中含水率有关的参数，所以在确定非饱和土的渗透系数时需要知道此时土体所处的状态。
【参考文献】：
期刊论文
[1]降雨入渗边坡非饱和渗流过程及稳定性变化研究[J]. 林国财,谢兴华,阮怀宁,朱珍德,卢斌,徐晨城,路晓刚. 水利水运工程学报. 2019(03)
[2]降雨入渗对非饱和土边坡稳定性影响的参数研究[J]. 宋亚亚,何忠意,朱佩宁,卢廷浩. 水利与建筑工程学报. 2019(03)
[3]考虑风化与非饱和效应的残积土边坡稳定性分析[J]. 胡志强. 中外公路. 2018(06)
[4]不同初始孔隙比下非饱和黏土渗透性试验研究及模型预测[J]. 陶高梁,吴小康,甘世朝,肖衡林,马强,罗晨晨. 岩土力学. 2019(05)
[5]干密度和基质吸力对重塑非饱和黄土变形与强度特性的影响[J]. 高登辉,陈正汉,郭楠,朱彦鹏,扈胜霞,姚志华. 岩石力学与工程学报. 2017(03)
[6]降雨入渗引起非饱和土边坡破坏的水-土-气三相渗流-变形耦合有限元分析[J]. 熊勇林,朱合华,叶冠林,叶斌. 岩土力学. 2017(01)
[7]非饱和土应力状态变量试验验证研究[J]. 张龙,陈正汉,周凤玺,孙树国,扈胜霞,姚志华. 岩土工程学报. 2017(02)
[8]非饱和土真三轴双剪新强度准则及验证[J]. 张常光,范文,赵均海,杜文超. 同济大学学报(自然科学版). 2015(09)
[9]强降雨特性对饱和–非饱和边坡失稳破坏的影响[J]. 张社荣,谭尧升,王超,于茂. 岩石力学与工程学报. 2014(S2)
[10]考虑前期降雨过程的边坡稳定性分析[J]. 唐栋,李典庆,周创兵,方国光. 岩土力学. 2013(11)
博士论文
[1]黄土状压实填土压缩和强度特性研究[D]. 杨晶.太原理工大学 2014
[2]降雨—蒸发循环作用下膨胀土填方边坡稳定性及机理研究[D]. 赵金刚.西北大学 2013
硕士论文
[1]土中的气对非饱和黄土渗流特性影响的研究[D]. 李承成.兰州交通大学 2018
[2]干湿循环条件下黄土边坡水气变换规律试验研究及稳定性分析[D]. 黄新智.兰州交通大学 2016
[3]人工降雨模拟作用下的黄土高边坡稳定性研究[D]. 丁勇.西北大学 2011
[4]降雨条件下非饱和带水—气二相流模拟研究[D]. 李云良.长安大学 2010
[5]黄土滑坡稳定性分析及山地城市扩张中边坡支护加固方案研究[D]. 郑晏超.长安大学 2008
[6]非饱和水气两相渗流数值模拟研究及应用[D]. 刘昌军.河海大学 2005
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