黄土塬边拉张裂缝扩展机制及对滑坡的影响效应研究

发布时间：2019-10-17 11:10

【摘要】：黄土塬边地区发育有滑坡、崩塌等不良地质现象,其中以滑坡为主。经过大量的实例研究我们已经认识到,黄土塬边拉张裂缝的开启和扩展是黄土塬边滑坡形成的关键因素之一。拉张裂缝的开启是滑坡形成的起点,拉张裂缝扩展和对水的导入作用是滑坡形成主要的外营力。但是有几个关键问题一直没有很好地解决,首先,黄土塬边拉张裂缝的开启和扩展机制是什么?拉张裂缝的有效深度是多少?其次,拉张裂缝的导水作用对滑坡稳定性产生哪些影响?最后,地表水通过拉张裂缝快速进入坡体条件下滑坡的形成机制是什么?因此本论文通过开展物理模型试验和室内黄土抗拉强度试验,模拟拉应力环境下,当黄土含水率增加时,研究黄土塬边拉张裂缝的开启与扩展机制及裂缝深度对滑坡稳定性产生的影响,然后采用数值模拟、理论分析等研究方法,揭示水的软化作用和瞬时高水头耦合作用对滑坡稳定性产生的影响。最后基于上述两个方面分析黄土塬边滑坡的形成机制。研究结果可为黄土塬边滑坡的稳定性评价和预测提供理论依据。本文获得的主要结论如下:(1)拉张裂缝的出现是由于坡体内拉应力超过黄土抗拉强度,黄土的抗拉强度与其含水率呈负相关关系,即随着土体含水率的增大而降低。同时,随着坡脚侵蚀加剧,坡体内的拉应力不断向深部扩大,这就是在降雨条件下斜坡后缘更容易出现裂缝且裂缝不断扩大的原因。拉张裂缝与塬边之间的距离及裂缝深度的不同对滑坡的稳定性产生的影响也不同。(2)拉张裂缝的导水作用对于滑坡的形成起着至关重要的作用,它为地表水直接灌入坡体提供了有效通道,增大了局部滑体重度和坡体内的孔隙水压力,能够有效的贯通滑面,降低滑体的抗剪强度,同时随着裂缝中积水高度的不断增加,滑坡的不稳定趋势增大。(3)黄土塬边滑坡的形成,首先取决于坡脚遭侵蚀的程度,当坡脚侵蚀变陡,黄土的抗拉强度低于坡体内的拉应力时,拉张裂缝便会开启;其次,拉张裂缝的向下扩展,导致了坡体内剪应力区的范围缩小,剪切应力集中;第三,地表水沿着拉张裂缝向下灌入,当坡顶的拉张裂缝、坡体中部的剪切破坏区和坡脚的静态液化区贯通以后,就形成了连续的滑面,形成滑坡。
【图文】：

技术路线图,论文

论文技术路线图

模型图,物理模型试验,模型图

验目的1）通过黄土抗拉强度试验和物理模型试验，研究含水率对黄土抗拉强度的环境下拉张裂缝的开启和扩展机制。通过以上试验和数值模拟分析，理清裂缝深度对滑坡稳定性的影响。2）通过模型试验、数值模拟和理论分析相结合的研究方法,研究水对土层其对滑坡稳定性的影响，，同时分析地表水快速灌入形成的瞬时高水头对滑响。3）基于上述两方面的研究，综合分析得出黄土塬边滑坡的形成机制。验模型土塬边沟壑纵横，斜坡陡峭，常常伴有滑坡群发育，后壁直立光滑，斜坡60°之间易发生滑坡，考虑到后期加载过程中土体将会发生 5°～10°的抬升度设计为 45°，模型试验采用人造黄土制作而成，如图 2.1 所示。
【学位授予单位】：长安大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：P642.22

【参考文献】