黄土填方边坡界面效应及稳定性研究

发布时间：2020-05-13 22:44

【摘要】：为了解决延安地区可拓展空间小,城市可利用土地资源匮乏等问题,延安市开展了大规模的平山造城与治沟造地工程建设。在这一工程实施过程中,涉及到大量的挖填方边坡的稳定性问题,其中黄土填方边坡的影响因素众多,具有“三面两体一水(交界面、基底面、临空面、填筑体、地基体、环境水)”特征,尤其是界面对黄土填方边坡稳定性具有控制作用。因此,开展黄土填方边坡界面效应及其稳定性研究具有重要的理论意义和工程实用价值。本文以延安治沟造地与平山造城工程中黄土填方边坡为研究对象,在延安南沟及新区原始边坡与填方边坡野外调查及现场取样的基础上,首先利用室内土工试验及CTC三轴剪切试验获取相关物理力学指标;然后通过室内模型试验,研究了降雨作用下黄土填方边坡界面效应及失稳机制,结合多工况数值模拟计算,分析了降雨及坡角变化下填方边坡的稳定性,以及填方坡和原始坡分界带及填土相关参数对填方边坡稳定性的影响及敏感性。主要成果和结论如下:(1)基于室内模型试验,揭示了降雨作用下填方坡及其与原始坡界面处含水率及孔压的变化规律,认为填方边坡的界面效应表现为交界面为一个降雨优势渗流通道,并且降雨沿交界面入渗存在滞后现象,得出了降雨作用下黄土填方边坡变形破坏模式为浅层滑移,其失稳过程为:坡脚局部泥流破坏→坡面中部细沟侵蚀→坡肩附近产生拉张裂缝→坡面片蚀产生局部滑移→坡肩附近裂缝增多并扩展加深→坡肩可能发生浅层滑移。(2)基于Geo-studio数值软件,分析了不同降雨工况对填方边坡稳定性的影响,结果表明一定降雨时间内,填方边坡稳定性系数下降速率及幅度随着降雨强度增大而增大,而相同降雨强度下,填方边坡稳定性系数随着降雨时长的增加而减小。但在降雨量及峰值雨强不变的情况下,不同的降雨过程对填方边坡稳定性影响不大。(3)基于数值模拟,揭示了降雨和坡角对黄土填方边坡稳定性的影响规律,结果表明当坡角≤35°时,填方坡塑性变形仅出现在分界带内;当坡角35°时,填方坡坡脚因应力集中出现剪切变形,且随的增加,坡脚塑性变形逐渐扩大,同时分界带塑性变形也在扩展;当≥55°时,二者贯通,造成填方边坡产生沿分界带的滑动破坏。(4)通过Midas/GTS数值模拟和敏感性分析方法,揭示了分界带及填土参数对填方边坡稳定性的影响程度及规律,结果表明分界带的内摩擦角对填方边坡的稳定性影响最大,而分界带的黏聚力、倾角、填土的内摩擦角、填筑长度、填土的黏聚力的影响依次减弱。
【图文】：

填方边坡,病害,造城,治沟

我国黄土高原治沟造地、平山造城建设较早的兰州新区、延安新区以及为当地农业及经济建设服务的延安南沟示范区，，这些典型的平山造城、治沟造地工程中，由于缺乏科学依据，逐渐显现出来一些黄土地区灾害问题（见图 1.1）。对当地居民的生命财产安全造成了威胁，一定程度上影响了当地社会经济建设与可持续发展。如何在平山造城（治沟造地）工程实施过程中科学的进行建设，从根源上杜绝隐患，是目前我国黄土高原工程灾变与防灾减灾研究的前沿和热点。（a）填方路基局部滑动开裂（b）填方边坡坡顶裂缝

框图,技术路线,框图,填方边坡

第一章绪论1.4 研究技术路线以延安治沟造地与平山造城工程为研究背景，通过大量查阅国内外有关降雨作用下边坡稳定性、填方边坡模型试验的文献资料，发现降雨作用下填方边坡界面效应相关的研究几乎处于空白状态，首先通过野外现场调查对治沟造地与平山造城填方边坡病害有了一定了解，然后依据相似理论对降雨作用下黄土填方边坡界面效应进行了详细的方案设计，结合数值模拟揭示降雨作用下填方边坡水分迁移规律、降雨工况、坡角变化对黄土填方边坡稳定性以及界面存在对边坡的稳定性的敏感性的影响规律，具体技术路线如图 1.2 所示。
【学位授予单位】：长安大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TU444

【参考文献】