降雨入渗条件下非饱和黄土高填方边坡稳定性研究

发布时间：2020-11-05 16:21

　　 黄土作为一种典型的非饱和土,其非饱和性质对黄土边坡的稳定性具有十分重要的影响。随着国家“一带一路”战略的实施,在我国的中西部广大地区形成了数量较多的黄土边坡。黄土边坡中的浅表层土体常年处于非饱和状态,在非饱和状态下,黄土具有十分复杂的土水特征及工程特性。降雨可以引起非饱和土体基质吸力的变化,在很多情况下降雨是导致浅层非饱和黄土边坡变形破坏甚至诱发其失稳的主要因素。本文以陕西省铜川市王益区川口水泥灰岩采石场生态修复示范项目形成的黄土高填方边坡为工程背景,在开展高填方黄土土水特性的试验研究基础上,采用有限元方法开展了基于填方黄土的非饱和特性及不同降雨入渗条件下的高填方边坡稳定性研究。主要的研究工作及成果如下:(1)利用GCTS土水特征曲线仪对不同颗粒级配试样进行土水特征曲线的测量工作,通过Matlab软件对试验获得的土水特征曲线数据进行拟合分析,分析了颗粒级配对非饱和黄土土水特性的影响;确定了适合本文试样的土水特征曲线(SWCC)数学模型,研究了不同参数变化对土水特征曲线的影响。(2)对颗粒级配不同的黄土试样进行增减湿循环土水特征曲线试验,研究了颗粒级配对土水特征曲线滞回特性的影响,结果表明,颗粒粒径越小,其土水特征曲线滞回特性越明显。(3)采用Gardner经验模型、Van Genuchten统计传导模型对填方黄土的渗透系数曲线特性进行了研究,得到了不同模型的渗透系数变化规律。(4)利用ABAQUS有限元分析软件对降雨入渗条件下黄土边坡的稳定性变化规律开展数值模拟研究,分别从降雨历时、降雨强度、降雨类型、土水特征曲线、渗透系数5个方面对边坡的稳定性进行了分析评价,得到了不同降雨要素对边坡稳定性的影响规律。
【学位单位】：中国地质大学(北京)
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：TU43
【部分图文】：

中国地质大学（北京）硕士学位论文第 1 章 绪论 研究背景与意义黄土是指在干燥气候作用下形成的具有多孔隙的粉性黏土。在中国，黄土积约为 63 万 km2，主要集中分布于北纬 34°～45°之间，自东向西呈条带状集中分布于我国东北、陕西、山西、甘肃、内蒙古、新疆等地。图 1-1 为分布区域图（孙建中，2013）。

图 1-2 典型土水特征曲线（修改自 White，2003） 1-2 中可以发现典型的土水特征曲线中含有几个比较关键的点其含义为外界空气开始进入土体内部最大孔隙时所对应的基点是 SWCC 中一个典型的突变点，在此之前土体的含水率发生后，土体含水量随着基质吸力增加而迅速下降。第二个关键含义为当基质吸力达到某一数值后，土体含水量基本不再发残余含水量点出发可以把土水特征曲线划分为为三个典型区的边界效应区，此时土体基本处于饱和状态，其含水量随着本不发生变化。在进气值点与残余含水量点之间的阶段为土体随着基质吸力的增大，土体的含水量快速下降。当土体进入区间，随着基质吸力的增大，土体含水量趋于残余含水率。

第 2 章 研究区工程地质概况第 2 章 研究区工程地质概况2.1 工程概况陕西省铜川市位于东经 108°34’～109°29’，北纬 34°50’～35°34’之间，北枕连绵起伏的黄土高原，南依广袤富饶的关中平原。铜川市向南距离西安市区约68 公里、咸阳国际机场约 72 公里，其境内咸铜铁路与陇海铁路相连，西铜一级公路（210 国道）、包茂高速公路穿境而过，交通较为便捷。研究区所在地-川口是铜川市老区的门户，关中至陕北的交通要道，黄陵祭祖必由之路。本文的研究区域位于西安-铜川-黄陵-延安高速公路和 210 国道旁侧，最近处距国道不足 70m。
【参考文献】

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本文编号：2871884