降雨入渗对黄土开挖边坡稳定性影响的研究
本文选题:黄土边坡 + 降雨入渗 ; 参考:《西北农林科技大学》2017年硕士论文
【摘要】:滑坡是我国主要的地质灾害之一。在黄土分布广泛的西北和华北地区,大量的建设工程在实施过程中会形成大量的黄土开挖边坡,如何避免滑坡的发生成了当前的重点和难点。近年来,持续的强降雨等恶劣的极端气象灾害频繁发生,进一步加大了滑坡发生的概率。本文以延安市治沟造地工程为例,通过野外调查、室内试验、边坡稳定数值模拟计算研究了开挖边坡的滑坡形成机理。工程区夏季持续的强降雨天气导致边坡在坡顶、平台、坡脚处汇集积水。针对这一现象,重点研究了持续强降雨引起的积水入渗对边坡稳定性的影响。通过在室内模拟土体垂直方向一维降雨积水入渗过程,观测分析了土体含水率的变化以及湿润锋运移的特征。通过室内剪切试验,研究了含水率变化对边坡土体抗剪强度的影响。根据降雨积水入渗试验得到的不同时刻土体饱和区分布情况,结合饱和区土体重度、粘聚力、内摩擦角的具体数值,采用FLAC3D岩土工程数值计算软件计算分析了持续降雨条件下边坡的安全稳定性以及潜在滑动面的变化情况。最后针对开挖边坡在自然状态下的稳定性,通过计算不同坡型与坡比下坡体的安全系数研究了边坡开挖方式的优化。本文得到的主要结论如下:(1)土体垂直方向一维积水入渗试验结果表明:在降雨积水入渗条件下,浅层土体中湿润锋运移速度较快,随着深度的增加湿润锋运移速度逐渐减缓;当湿润锋到达时,不同深度土体含水率均呈现先陡升再趋于平缓上升的变化;入渗持续一定时间后,某一深度土体的含水率基本保持不变,饱和度可达80%。(2)对比分析强度折减法的三种失稳判据可得:数值计算不收敛判据的求解过程高效,简便快捷;特征部位位移突变判据的求解过程繁琐,但该判据得到的安全系数精确度较高;塑性区贯通判据求解过程能直观反映剪切带发展过程,但该判据得到的安全系数精确度不高。三种判据各有优势,但结合三种判据共同进行安全系数的计算能全面掌握边坡稳定性。(3)降雨入渗使土体的抗剪强度显著降低,随着降雨历时的增加,边坡土体中的饱和区域增大,土体局部的剪切变形增大。局部发生的塑性变形逐步扩展到一定程度时,坡体会产生位移突变以及剪切应变增量突变进而形成贯通的剪切带,从而导致滑坡。因此,黄土边坡应设置排水措施,避免降雨入渗引发滑坡等自然灾害。(4)通过计算开挖边坡在自然状态时不同坡型与坡比下的安全系数,证实了在坡体中间增设平台能够提升边坡的安全系数,增大边坡的稳定性。在边坡顶点和坡脚位置固定的情况下,随着平台宽度的增加,边坡安全系数呈现先增大后减小的变化情况。因此建议工程实际中合理增设平台,控制平台宽度。
[Abstract]:Landslide is one of the main geological disasters in China. In the Northwest and North China, where loess is widely distributed, a large number of construction projects will form a large number of loess excavation slopes in the process of implementation. How to avoid the occurrence of landslides has become the focus and difficulty. In recent years, severe extreme weather disasters such as continuous heavy rainfall occur frequently, which further increases the probability of landslide occurrence. In this paper, the landslide formation mechanism of excavated slope is studied by field investigation, laboratory test and numerical simulation calculation of slope stability, taking Yanan City Zhigou Land Reclamation Project as an example. The continuous heavy rainfall in summer in the engineering area leads to the accumulation of water at the top, platform and foot of the slope. In view of this phenomenon, the influence of water infiltration caused by continuous heavy rainfall on slope stability is studied. By simulating the infiltration process of one-dimensional rainfall water in vertical direction, the variation of soil moisture content and the characteristics of wetting front migration were observed and analyzed. The influence of water content on the shear strength of slope soil was studied by indoor shear test. According to the distribution of saturated soil at different times, the specific values of soil mass, cohesive force and internal friction angle in saturated area are obtained by rainfall water infiltration test. The safety and stability of slope and the variation of potential sliding surface under the condition of continuous rainfall are calculated and analyzed by FLAC3D geotechnical engineering numerical calculation software. Finally, aiming at the stability of excavation slope under natural condition, the optimization of slope excavation mode is studied by calculating the safety factor of slope body with different slope types and slope ratio. The main conclusions of this paper are as follows: (1) the results of one-dimensional water infiltration test in vertical direction show that under the condition of rainfall water infiltration, the velocity of wetting front migration in shallow soil is faster, and the migration velocity of wetting front gradually slows down with the increase of depth; When the wetting front arrives, the moisture content of the soil at different depths is steeply rising and then tends to rise slowly, and the moisture content of the soil at a certain depth remains basically unchanged after the infiltration lasts for a certain time. Saturation can reach 80. 2) three kinds of instability criteria for comparing and analyzing strength reduction method can be obtained: the calculation process of numerical calculation non-convergence criterion is efficient, simple and fast, and the calculation process of displacement catastrophe criterion of characteristic position is complicated. However, the accuracy of safety factor obtained by this criterion is high, and the calculation process of plastic zone penetrating criterion can directly reflect the development process of shear band, but the accuracy of safety factor obtained by this criterion is not high. Each of the three criteria has its own advantages, but the calculation of the safety factor combined with the three criteria can fully grasp the slope stability. 3) rainfall infiltration can significantly reduce the shear strength of soil, and with the increase of rainfall duration, The local shear deformation of the slope increases with the increase of the saturated area. When the local plastic deformation gradually extends to a certain extent, the slope experience the displacement abrupt change and the shear strain increment abrupt change to form the through shear zone, thus causes the landslide. Therefore, drainage measures should be set up in loess slope to avoid natural disasters such as landslide caused by rainfall infiltration. It is proved that adding a platform in the middle of the slope can enhance the safety factor of the slope and increase the stability of the slope. When the position of the top and foot of the slope is fixed, the slope safety coefficient increases first and then decreases with the increase of the platform width. Therefore, it is suggested that the platform should be added reasonably and the width of the platform should be controlled.
【学位授予单位】:西北农林科技大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2017
【分类号】:TU43
【相似文献】
相关期刊论文 前10条
1 张建国;利用人工降雨模拟试验计算降雨入渗系数的原理与方法[J];吉林地质;1985年03期
2 李世忠;;人工模拟降雨入渗试验方法介绍[J];勘察科学技术;1985年04期
3 陈南春;确定岩溶裸露区降雨入渗滞后补给量的一种新方法[J];地质科技情报;1991年03期
4 陈南春;湖南斗笠山煤矿岩溶裸露区降雨入渗的补给特征[J];中国岩溶;1992年01期
5 鲁荣安;;地中渗透仪测定的降雨入渗值研究[J];地下水;1985年02期
6 王建新;王恩志;王思敬;;降雨入渗条件下交河故城土质崖体渗流场计算及稳定性分析[J];水文地质工程地质;2010年03期
7 孙冬梅;朱岳明;张明进;;降雨入渗过程的水-气二相流模型研究[J];水利学报;2007年02期
8 张绪涛;张强勇;李术才;;降雨入渗影响下的边坡稳定性分析[J];人民长江;2008年01期
9 谭文辉;璩世杰;高丹青;李亚亮;张鹏飞;;降雨入渗对边坡稳定性的影响分析[J];武汉理工大学学报;2010年15期
10 韩佳明;苏三庆;;降雨入渗下渭北地坑黄土窑洞稳定性分析[J];建筑科学与工程学报;2012年03期
相关会议论文 前10条
1 朱岳明;孙冬梅;;考虑空气阻力影响的降雨入渗过程分析研究[A];水工渗流研究与应用进展——第五届全国水利工程渗流学术研讨会论文集[C];2006年
2 范秋雁;黄海龙;王明晓;;考虑降雨入渗条件下膨胀性泥岩边坡稳定性研究[A];第六届全国地面岩石工程学术会议暨第二届岩土力学与工程前沿论坛论文集[C];2007年
3 颜斌;倪万魁;刘海松;;降雨入渗对黄土边坡稳定性的影响[A];第二届全国岩土与工程学术大会论文集(下册)[C];2006年
4 许翼;龙艳玲;徐向舟;;城市透水面铺装降雨入渗试验研究[A];变化环境下的水资源响应与可持续利用——中国水利学会水资源专业委员会2009学术年会论文集[C];2009年
5 王晓峰;王铁行;;考虑降雨入渗的黄土边坡稳定性分析[A];中国土木工程学会第九届土力学及岩土工程学术会议论文集(下册)[C];2003年
6 沈振中;林伟斌;杨海林;;考虑降雨入渗的非连续性岩体边坡稳定分析[A];第一届中国水利水电岩土力学与工程学术讨论会论文集(上册)[C];2006年
7 王延霞;李鹏;;基于DEM的城市降雨入渗条件调控模型的设计——以康居小区为例[A];《测绘通报》测绘科学前沿技术论坛摘要集[C];2008年
8 黄文胜;严文群;;降雨入渗对土坝渗流及其稳定性的研究[A];水工渗流研究与应用进展——第五届全国水利工程渗流学术研讨会论文集[C];2006年
9 刘建华;查旭东;秦志斌;;降雨入渗对岩质边坡稳定性影响分析研究[A];第二届全国环境岩土与土工合成材料技术研讨会论文集(一)[C];2008年
10 马崇武;刘忠玉;;降雨入渗时无限边坡的水平位移与稳定性分析[A];第九届全国岩土力学数值分析与解析方法讨论会论文集[C];2007年
相关博士学位论文 前4条
1 韩佳明;降雨入渗下黄土边坡破坏机理及减灾技术研究[D];西安科技大学;2015年
2 王继华;降雨入渗条件下土坡水土作用机理及其稳定性分析与预测预报研究[D];中南大学;2006年
3 臧亚君;山区矸石山降雨入渗特性及其稳定性研究[D];重庆大学;2008年
4 唐正光;降雨入渗影响因素与滑坡的研究[D];昆明理工大学;2013年
相关硕士学位论文 前10条
1 王帮团;植被发育斜坡土体中根—土间隙对降雨入渗的贡献[D];昆明理工大学;2015年
2 贾梁;降雨条件下干堆尾矿坝稳定性分析及设计坡比的探讨[D];西南科技大学;2015年
3 赵志敏;降雨入渗与地震作用对木耳滑坡稳定性的影响[D];成都理工大学;2015年
4 缪宏兵;考虑降雨入渗的填方高边坡稳定性分析[D];重庆交通大学;2015年
5 万爽;不同农田下垫面处理条件下降雨入渗特征研究[D];沈阳农业大学;2016年
6 赵文杰;内埋桩支护下高填方边坡降雨入渗分析及桩土机理研究[D];中国地质大学(北京);2016年
7 耿龙龙;湿堆尾矿库降雨入渗效应及渍坝影响研究[D];西南科技大学;2016年
8 王玉军;降雨入渗对粘土边坡的影响分析[D];西南石油大学;2016年
9 刘天水;三维土质边坡降雨入渗及稳定性分析[D];沈阳建筑大学;2015年
10 钟佩文;降雨入渗对黄土开挖边坡稳定性影响的研究[D];西北农林科技大学;2017年
,本文编号:1829424
本文链接:https://www.wllwen.com/kejilunwen/diqiudizhi/1829424.html