降雨入渗条件下煤系膨胀土边坡稳定性研究
发布时间：2020-12-31 19:44
在江西省宜春、萍乡地区分布多个年代的煤系地层,该区域内的煤系土含有蒙脱石、伊利石等次生矿物,其持水性能差,层间胶结能力弱,在连续的降雨作用下此类煤系土边坡经常发生浅层的滑坡破坏,影响道路通行,甚至威胁行车安全。由于煤系土的物理力学特性存在着一定的区域性,在降雨条件下该区域内煤系地层的非饱和土强度变化规律及边坡失稳破坏机理尚不明确。为此,本文以江西万载至宜春高速公路所在区域出露的煤系土为工程背景,开展了煤系膨胀土力学特性及其边坡稳定性研究,主要工作内容如下:（1）煤系膨胀土工程力学特性室内试验研究。通过现场边坡取样,在室内开展了煤系膨胀土物理力学性能室内试验,获得了不同含煤量和不同含水率对煤系膨胀土抗剪强度的影响规律,为该地区煤系膨胀土边坡设计与防护工程提供了参考依据。（2）降雨条件下煤系膨胀土边坡稳定性数值模拟分析。考虑在降雨条件下边坡处于饱和-非饱和的动态变化过程,建立了暂态饱和区与非饱和区煤系膨胀土边坡数值模型,对煤系土边坡的体积含水率变化进行了模拟,分析了在不同土体渗透系数、降雨强度、降雨持时以及不同坡比情况下边坡的渗流场和安全系数的变化规律,为煤系膨胀土边坡工程设计参数提出了合...
【文章来源】：南昌工程学院江西省
【文章页数】：81 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
茂县山体高位滑坡垮塌Fig1.1maoxianhighmountainlandslidecolla
嗳吮谎诼竦奶卮蠡?坡地质灾害，经专家现场踏勘分析，这是一起由降雨诱发的高位远程山体崩坏滑坡灾害。2018年7月12日，在连续强降雨及山体内部因素影响下，甘肃省舟曲县南峪乡江顶崖发生大型山体滑坡，滑坡土石量达500万立方米，超过1万立方米土石流入白龙江，造成河道堵塞、水位上涨导致交通受阻、民房被淹、国道345线中断。导致该事故的原因是：该滑坡为构造型滑坡，是老滑坡的局部再次滑动。老滑坡松散体在强降雨的影响以及前缘受白龙江水的冲刷下，失去支撑力，前缘变形崩塌，牵引形成滑坡。图1.1茂县山体高位滑坡垮塌图1.2舟曲县大型山体滑坡Fig1.1maoxianhighmountainlandslidecollapseFig1.2Largelandslidesinzhouqucounty万载至宜春地区分布有大量的煤系地层，工程上称之为煤系土。未开挖的煤系地层较稳定，开挖后的煤系地层出露后便快速风化，且煤系土中含有大量蒙脱石、伊利石等次生矿物，具有较强的水敏性，其遇水极易发生软化崩解，从而使土体整体强度下降。在连续的降雨作用下此类煤系土边坡经常在浅层1～2m内的土体发生滑动破坏，影响道路通行，甚至威胁行车安全。
非饱和土渗流基本理论9应的饱和度，即为残余饱和度rS，具体情况见图2.1.图2.1土水特征曲线的饱和过程图Fig2.1Saturationprocessofsoil-watercharacteristiccurve2.1.2土水特征曲线的表达式土水特征曲线的确定通常是直接利用试验测定得到的数据，通过统计分析后得到其表达式。目前，国内外学者提出了许多关于土水特征曲线的表达式，其中就岩土工程中常用的三种模型进行介绍：（1）Brooks-Corey模型Brooks和Corey[39]于1964年最先提出了模拟土-水特征曲线的方法。他们引入土的“孔径分布指数”为研究对象，得到了对应的幂函数表达式。sb（2.1）brsrb（2.2）式中：s为饱和含水量，r为残余含水量，b为进气压力值，为孔径分布指数。B-C模型能有效模拟粗粒土的土水特征曲线，这是因为粗粒土在小吸力变化范围内就能将土体中的孔隙水排出，然而由于B-C模型为幂函数，没有拐点，所以在拟合大吸力变化条件下的土水特征曲线时，代表性不强。（2）VanGenuchten模型VanGenuchten[40]于1980年通过试验构建了一个封闭的三参数数学模型，能够较好地拟合土水特征曲线的形状，其表达式如下：menaS11（2.3）
【参考文献】：
期刊论文
[1]黄土填方边坡降雨入渗特征及变形破坏模式的模型试验[J]. 张硕,裴向军,黄润秋,张晓超,常志璐,张子东. 中国公路学报. 2019(09)
[2]降雨入渗对煤系膨胀土边坡瞬态稳定性影响分析[J]. 廖炜,习明星,崔猛,凌浚菠,张鸿. 南昌工程学院学报. 2019(03)
[3]滑坡模型试验及滑坡演化规律的分析[J]. 汤连生,钟明灯,赵占仑,林群钦. 工业建筑. 2019(05)
[4]郴州某二叠系煤系土滑坡变形机理分析[J]. 左文贵,张家林,贺勇. 浙江工业大学学报. 2018(06)
[5]干湿循环下红黏土边坡响应的模型试验[J]. 刘旸,陈开圣,吕梦飞,穆锐. 水利水电技术. 2018(08)
[6]密度及干湿循环影响下的煤系土土-水特征曲线[J]. 杨继凯,郑明新. 华东交通大学学报. 2018(03)
[7]多层结构土质边坡降雨入渗过程及稳定性影响分析[J]. 胡庆国,袁宁,刘登生,何忠明. 中国公路学报. 2018(02)
[8]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)
[9]不同降雨模式下膨胀岩边坡模型试验研究[J]. 范秋雁,刘金泉,杨典森,袁敬强. 岩土力学. 2016(12)
[10]前期降雨作用下边坡滑坡模型试验[J]. 李卓,何勇军,李宏恩,徐海峰. 河海大学学报(自然科学版). 2016(05)
博士论文
[1]非饱和土孔隙水作用机理及其在边坡稳定分析中的应用研究[D]. 侯龙.重庆大学 2012
[2]降雨诱发滑坡机理及其评价方法研究[D]. 戚国庆.成都理工大学 2004
硕士论文
[1]边坡渗流室内模型试验分析[D]. 李强.中国地质大学(北京) 2017
[2]模拟干湿循环及低应力条件的膨胀土抗剪强度试验研究[D]. 王兴正.长沙理工大学 2014
[3]降雨入渗下边坡渗流场与稳定性数值分析[D]. 施炳军.昆明理工大学 2013
[4]黄土边坡的室内模型试验及数值模拟分析[D]. 陈伟.西北农林科技大学 2013
本文编号：2950201
【文章来源】：南昌工程学院江西省
【文章页数】：81 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
茂县山体高位滑坡垮塌Fig1.1maoxianhighmountainlandslidecolla
嗳吮谎诼竦奶卮蠡?坡地质灾害，经专家现场踏勘分析，这是一起由降雨诱发的高位远程山体崩坏滑坡灾害。2018年7月12日，在连续强降雨及山体内部因素影响下，甘肃省舟曲县南峪乡江顶崖发生大型山体滑坡，滑坡土石量达500万立方米，超过1万立方米土石流入白龙江，造成河道堵塞、水位上涨导致交通受阻、民房被淹、国道345线中断。导致该事故的原因是：该滑坡为构造型滑坡，是老滑坡的局部再次滑动。老滑坡松散体在强降雨的影响以及前缘受白龙江水的冲刷下，失去支撑力，前缘变形崩塌，牵引形成滑坡。图1.1茂县山体高位滑坡垮塌图1.2舟曲县大型山体滑坡Fig1.1maoxianhighmountainlandslidecollapseFig1.2Largelandslidesinzhouqucounty万载至宜春地区分布有大量的煤系地层，工程上称之为煤系土。未开挖的煤系地层较稳定，开挖后的煤系地层出露后便快速风化，且煤系土中含有大量蒙脱石、伊利石等次生矿物，具有较强的水敏性，其遇水极易发生软化崩解，从而使土体整体强度下降。在连续的降雨作用下此类煤系土边坡经常在浅层1～2m内的土体发生滑动破坏，影响道路通行，甚至威胁行车安全。
非饱和土渗流基本理论9应的饱和度，即为残余饱和度rS，具体情况见图2.1.图2.1土水特征曲线的饱和过程图Fig2.1Saturationprocessofsoil-watercharacteristiccurve2.1.2土水特征曲线的表达式土水特征曲线的确定通常是直接利用试验测定得到的数据，通过统计分析后得到其表达式。目前，国内外学者提出了许多关于土水特征曲线的表达式，其中就岩土工程中常用的三种模型进行介绍：（1）Brooks-Corey模型Brooks和Corey[39]于1964年最先提出了模拟土-水特征曲线的方法。他们引入土的“孔径分布指数”为研究对象，得到了对应的幂函数表达式。sb（2.1）brsrb（2.2）式中：s为饱和含水量，r为残余含水量，b为进气压力值，为孔径分布指数。B-C模型能有效模拟粗粒土的土水特征曲线，这是因为粗粒土在小吸力变化范围内就能将土体中的孔隙水排出，然而由于B-C模型为幂函数，没有拐点，所以在拟合大吸力变化条件下的土水特征曲线时，代表性不强。（2）VanGenuchten模型VanGenuchten[40]于1980年通过试验构建了一个封闭的三参数数学模型，能够较好地拟合土水特征曲线的形状，其表达式如下：menaS11（2.3）
【参考文献】：
期刊论文
[1]黄土填方边坡降雨入渗特征及变形破坏模式的模型试验[J]. 张硕,裴向军,黄润秋,张晓超,常志璐,张子东. 中国公路学报. 2019(09)
[2]降雨入渗对煤系膨胀土边坡瞬态稳定性影响分析[J]. 廖炜,习明星,崔猛,凌浚菠,张鸿. 南昌工程学院学报. 2019(03)
[3]滑坡模型试验及滑坡演化规律的分析[J]. 汤连生,钟明灯,赵占仑,林群钦. 工业建筑. 2019(05)
[4]郴州某二叠系煤系土滑坡变形机理分析[J]. 左文贵,张家林,贺勇. 浙江工业大学学报. 2018(06)
[5]干湿循环下红黏土边坡响应的模型试验[J]. 刘旸,陈开圣,吕梦飞,穆锐. 水利水电技术. 2018(08)
[6]密度及干湿循环影响下的煤系土土-水特征曲线[J]. 杨继凯,郑明新. 华东交通大学学报. 2018(03)
[7]多层结构土质边坡降雨入渗过程及稳定性影响分析[J]. 胡庆国,袁宁,刘登生,何忠明. 中国公路学报. 2018(02)
[8]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)
[9]不同降雨模式下膨胀岩边坡模型试验研究[J]. 范秋雁,刘金泉,杨典森,袁敬强. 岩土力学. 2016(12)
[10]前期降雨作用下边坡滑坡模型试验[J]. 李卓,何勇军,李宏恩,徐海峰. 河海大学学报(自然科学版). 2016(05)
博士论文
[1]非饱和土孔隙水作用机理及其在边坡稳定分析中的应用研究[D]. 侯龙.重庆大学 2012
[2]降雨诱发滑坡机理及其评价方法研究[D]. 戚国庆.成都理工大学 2004
硕士论文
[1]边坡渗流室内模型试验分析[D]. 李强.中国地质大学(北京) 2017
[2]模拟干湿循环及低应力条件的膨胀土抗剪强度试验研究[D]. 王兴正.长沙理工大学 2014
[3]降雨入渗下边坡渗流场与稳定性数值分析[D]. 施炳军.昆明理工大学 2013
[4]黄土边坡的室内模型试验及数值模拟分析[D]. 陈伟.西北农林科技大学 2013
本文编号：2950201
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