降雨及蒸发条件下排土场边坡湿热响应特征与稳定性分析
发布时间：2021-04-20 15:37
滑坡是一种较常见的自然灾害,而滑坡往往与边坡内的水分变化息息相关,降雨及蒸发是边坡内水分变化的触发条件。当前学术界对于降雨条件下边坡的稳定性研究已较为深入,却极少有文献考虑蒸发对边坡稳定性的影响。为研究降雨及蒸发条件下边坡的湿热响应规律与稳定性变化,本论文以一个排土场边坡为研究对象,设置了多种综合考虑气温、湿度、风速、降雨等因素的气候工况以及与气候工况对应的降雨单因素工况,借助Geostudio的VADOSE/W模块分析了边坡在不同气候条件下的湿热耦合响应特征,利用SEEP/W模块分析了降雨单因素条件下的渗流变化特征。对气候条件与单纯考虑降雨时边坡渗流场及安全系数的差异性进行了比较分析。从中选取一种工况,利用可靠度的方法评价了边坡的稳定性能。利用SLOPE/W模块模拟对排土场边坡的加固以及对加固方案进行了优化。得出主要结论如下:（1）在各气候工况下,边坡含水量的变化表现为浅表层响应强烈且及时,深处响应不明显且滞后,土体含水量随降雨而增大,随蒸发干旱而减小,其变化率取决于降雨量和气温大小。土体的温度变化与其所处的深度、外界气温大小、土体含水量有关,其中外界气温占主导地位。蒸发量与湿度、气...
【文章来源】：武汉科技大学湖北省
【文章页数】：95 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 研究背景及意义
1.2 国内外研究现状
1.2.1 饱和-非饱和渗流研究现状
1.2.2 土壤湿热耦合研究现状
1.2.3 边坡稳定性研究现状
1.3 研究内容与技术路线
第2章 降雨及蒸发条件下饱和-非饱和渗流与强度理论
2.1 概述
2.2 非饱和土强度理论
2.2.1 基质吸力
2.2.2 非饱和土抗剪强度
2.3 土水特征曲线与渗透系数曲线
2.4 饱和-非饱和渗流理论
2.4.1 达西（Darcy）渗透定律
2.4.2 饱和—非饱和渗流控制方程与定解条件
2.5 降雨入渗理论
2.6 土体蒸发理论
2.6.1 土体蒸发
2.6.2 土体蒸发湿热耦合方程
2.6.3 湿热耦合边界条件
2.7 小结
第3章 降雨及蒸发条件下排土场湿热耦合响应特征
3.1 GEOSTUDIO简介
3.2 边坡模型与相关参数
3.2.1 边坡模型几何形态
3.2.2 相关计算参数
3.2.3 边坡初始条件与边界约束设置
3.3 不同气候条件下边坡的湿热响应模拟与分析
3.3.1 不同气候工况设定
3.3.2 渗流响应
3.3.3 温度响应
3.3.4 蒸发响应
3.4 降雨单因素条件下的渗流特征分析
3.4.1 降雨工况设计
3.4.2 渗流响应分析
3.5 气候及降雨单因素工况的对比分析
3.6 小结
第4章 降雨及蒸发条件下的边坡稳定性分析
4.1 极限平衡法
4.2 不同气候及降雨条件下的边坡稳定性分析
4.3 基于Rosenbluenth方法的边坡可靠度分析
4.3.1 可靠度简介
4.3.2 Rosenbluenth点估计法
4.3.3 降雨及蒸发条件下的边坡可靠度分析
4.3.4 随机变量变异系数及相关性对可靠度的影响
4.4 小结
第5章 排土场边坡加固与稳定性数值模拟分析
5.1 锚杆加固排土场边坡
5.1.1 锚杆简介
5.1.2 锚杆加固方案设计
5.1.3 加锚杆后的边坡稳定性分析
5.2 抗滑桩加固排土场边坡
5.2.1 抗滑桩简介
5.2.2 加抗滑桩后的边坡稳定性分析
5.3 本章小结
第6章 结论与展望
6.1 主要工作及结论
6.2 问题及展望
致谢
参考文献
附录1 攻读硕士学位期间发表的论文
【参考文献】：
期刊论文
[1]降雨入渗影响下边坡中的非饱和渗流特性[J]. 许旭堂,简文彬,吴能森,徐祥,刘景良. 地球科学. 2018(03)
[2]降雨入渗条件下非饱和土渗流特征试验[J]. 曾铃,李光裕,史振宁,刘登生,刘杰,李董可. 中国公路学报. 2018(02)
[3]岩体离散裂隙网络的非饱和渗流数值分析[J]. 叶祖洋,姜清辉,刘艳章,程爱平,胡少华,孙辅庭. 岩土力学. 2017(11)
[4]持续暴雨作用下排土场层状碎石土边坡稳定性[J]. 郑开欢,罗周全,罗成彦,文磊. 工程科学学报. 2016(09)
[5]基于灰色关联分析的边坡稳定影响因素敏感性评估[J]. 尹吉娜,杨杰,任杰,胡德秀. 合肥工业大学学报(自然科学版). 2015(01)
[6]土在全含水率范围内持水及非饱和渗透特性的模型描述[J]. 张昭,刘奉银,张国平. 岩土工程学报. 2014(11)
[7]瑞典圆弧法的积分形式及其广义数学模型[J]. 张向东,张哲诚,张玉,赵智礼. 应用力学学报. 2014(01)
[8]基于有限元极限平衡法的尾矿坝坝体稳定分析[J]. 于斯滢,邵龙潭,刘士乙. 岩土力学. 2013(04)
[9]边坡稳定性的研究现状及展望[J]. 郝勇,严建平,李坚炜. 中国水运(下半月). 2012(11)
[10]Rosenblueth法在边坡可靠度分析中的应用[J]. 李亮,褚雪松,郑榕明. 水利水电科技进展. 2012(03)
博士论文
[1]降雨—蒸发循环作用下膨胀土填方边坡稳定性及机理研究[D]. 赵金刚.西北大学 2013
[2]膨胀土湿热耦合性状与路堑边坡防护机理研究[D]. 李雄威.中国科学院研究生院（武汉岩土力学研究所） 2008
[3]大气作用下膨胀土边坡的响应试验与灾变机理研究[D]. 陈建斌.中国科学院研究生院（武汉岩土力学研究所） 2006
硕士论文
[1]降雨条件下裂隙性膨胀土渗流稳定与变形分析[D]. 张维.西南交通大学 2018
[2]极端降雨条件下黄土区梯田边坡稳定性模拟试验研究[D]. 温永福.西北农林科技大学 2018
[3]降雨条件下老岭排土场边坡渗流及稳定性分析[D]. 夏强.辽宁科技大学 2018
[4]降雨—蒸发循环作用下水泥改良黄土路基结构耐久性试验研究[D]. 叶军.兰州交通大学 2017
[5]降雨条件下边坡渗流及稳定性分析与研究[D]. 梁家豪.沈阳建筑大学 2017
[6]大气作用下非饱和黄土路基湿度变化及影响因素研究[D]. 孙金龙.兰州交通大学 2016
[7]极端气候条件下互层边坡的温湿耦合特性及稳定性研究[D]. 童唯峰.广西大学 2016
[8]基于响应面法的土质边坡可靠度数值模拟研究[D]. 俞志民.长沙理工大学 2015
本文编号：3149951
【文章来源】：武汉科技大学湖北省
【文章页数】：95 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 研究背景及意义
1.2 国内外研究现状
1.2.1 饱和-非饱和渗流研究现状
1.2.2 土壤湿热耦合研究现状
1.2.3 边坡稳定性研究现状
1.3 研究内容与技术路线
第2章 降雨及蒸发条件下饱和-非饱和渗流与强度理论
2.1 概述
2.2 非饱和土强度理论
2.2.1 基质吸力
2.2.2 非饱和土抗剪强度
2.3 土水特征曲线与渗透系数曲线
2.4 饱和-非饱和渗流理论
2.4.1 达西（Darcy）渗透定律
2.4.2 饱和—非饱和渗流控制方程与定解条件
2.5 降雨入渗理论
2.6 土体蒸发理论
2.6.1 土体蒸发
2.6.2 土体蒸发湿热耦合方程
2.6.3 湿热耦合边界条件
2.7 小结
第3章 降雨及蒸发条件下排土场湿热耦合响应特征
3.1 GEOSTUDIO简介
3.2 边坡模型与相关参数
3.2.1 边坡模型几何形态
3.2.2 相关计算参数
3.2.3 边坡初始条件与边界约束设置
3.3 不同气候条件下边坡的湿热响应模拟与分析
3.3.1 不同气候工况设定
3.3.2 渗流响应
3.3.3 温度响应
3.3.4 蒸发响应
3.4 降雨单因素条件下的渗流特征分析
3.4.1 降雨工况设计
3.4.2 渗流响应分析
3.5 气候及降雨单因素工况的对比分析
3.6 小结
第4章 降雨及蒸发条件下的边坡稳定性分析
4.1 极限平衡法
4.2 不同气候及降雨条件下的边坡稳定性分析
4.3 基于Rosenbluenth方法的边坡可靠度分析
4.3.1 可靠度简介
4.3.2 Rosenbluenth点估计法
4.3.3 降雨及蒸发条件下的边坡可靠度分析
4.3.4 随机变量变异系数及相关性对可靠度的影响
4.4 小结
第5章 排土场边坡加固与稳定性数值模拟分析
5.1 锚杆加固排土场边坡
5.1.1 锚杆简介
5.1.2 锚杆加固方案设计
5.1.3 加锚杆后的边坡稳定性分析
5.2 抗滑桩加固排土场边坡
5.2.1 抗滑桩简介
5.2.2 加抗滑桩后的边坡稳定性分析
5.3 本章小结
第6章 结论与展望
6.1 主要工作及结论
6.2 问题及展望
致谢
参考文献
附录1 攻读硕士学位期间发表的论文
【参考文献】：
期刊论文
[1]降雨入渗影响下边坡中的非饱和渗流特性[J]. 许旭堂,简文彬,吴能森,徐祥,刘景良. 地球科学. 2018(03)
[2]降雨入渗条件下非饱和土渗流特征试验[J]. 曾铃,李光裕,史振宁,刘登生,刘杰,李董可. 中国公路学报. 2018(02)
[3]岩体离散裂隙网络的非饱和渗流数值分析[J]. 叶祖洋,姜清辉,刘艳章,程爱平,胡少华,孙辅庭. 岩土力学. 2017(11)
[4]持续暴雨作用下排土场层状碎石土边坡稳定性[J]. 郑开欢,罗周全,罗成彦,文磊. 工程科学学报. 2016(09)
[5]基于灰色关联分析的边坡稳定影响因素敏感性评估[J]. 尹吉娜,杨杰,任杰,胡德秀. 合肥工业大学学报(自然科学版). 2015(01)
[6]土在全含水率范围内持水及非饱和渗透特性的模型描述[J]. 张昭,刘奉银,张国平. 岩土工程学报. 2014(11)
[7]瑞典圆弧法的积分形式及其广义数学模型[J]. 张向东,张哲诚,张玉,赵智礼. 应用力学学报. 2014(01)
[8]基于有限元极限平衡法的尾矿坝坝体稳定分析[J]. 于斯滢,邵龙潭,刘士乙. 岩土力学. 2013(04)
[9]边坡稳定性的研究现状及展望[J]. 郝勇,严建平,李坚炜. 中国水运(下半月). 2012(11)
[10]Rosenblueth法在边坡可靠度分析中的应用[J]. 李亮,褚雪松,郑榕明. 水利水电科技进展. 2012(03)
博士论文
[1]降雨—蒸发循环作用下膨胀土填方边坡稳定性及机理研究[D]. 赵金刚.西北大学 2013
[2]膨胀土湿热耦合性状与路堑边坡防护机理研究[D]. 李雄威.中国科学院研究生院（武汉岩土力学研究所） 2008
[3]大气作用下膨胀土边坡的响应试验与灾变机理研究[D]. 陈建斌.中国科学院研究生院（武汉岩土力学研究所） 2006
硕士论文
[1]降雨条件下裂隙性膨胀土渗流稳定与变形分析[D]. 张维.西南交通大学 2018
[2]极端降雨条件下黄土区梯田边坡稳定性模拟试验研究[D]. 温永福.西北农林科技大学 2018
[3]降雨条件下老岭排土场边坡渗流及稳定性分析[D]. 夏强.辽宁科技大学 2018
[4]降雨—蒸发循环作用下水泥改良黄土路基结构耐久性试验研究[D]. 叶军.兰州交通大学 2017
[5]降雨条件下边坡渗流及稳定性分析与研究[D]. 梁家豪.沈阳建筑大学 2017
[6]大气作用下非饱和黄土路基湿度变化及影响因素研究[D]. 孙金龙.兰州交通大学 2016
[7]极端气候条件下互层边坡的温湿耦合特性及稳定性研究[D]. 童唯峰.广西大学 2016
[8]基于响应面法的土质边坡可靠度数值模拟研究[D]. 俞志民.长沙理工大学 2015
本文编号：3149951
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