降雨条件下边坡非饱和渗流过程的气阻效应与变形规律研究
发布时间：2023-08-06 13:30
在各种地质灾害中,由降雨诱发的边坡失稳是最为常见的形式,降雨诱发滑坡的关键问题在于降雨坡体入渗由此引发的边坡稳定性的变化,因此对于边坡在降雨条件下的入渗过程的分析有助于了解造成边坡破坏的根本原因。现实状态的研究对象大多数是非饱和土,在这种情形下的入渗过程和通常研究的饱和渗流有许多区别,非饱和渗流的特点就是由于土的非饱和特性以及气阻效应产生的。针对这种情况,本文研究降雨条件下的非饱和渗流过程中的气阻效应以及边坡的变形特点并分析各种现象的相互影响,以此得到降雨条件下边坡的入渗过程及气阻效应对于边坡稳定性的影响,研究结果表明:1.工程实践中遇到的边坡一般处于非饱和状态,土体孔隙中气液相互作用影响降雨入渗、边坡稳定性及破坏形式等。因此将通常分析的单相流拓展到两相流,需要利用水土特征曲线(SWCC)和渗透系数特征曲线(HCF)来考虑非饱和土的基质吸力、含水量和渗透系数等有关性质。2.降雨条件下的入渗控制因数,应该考虑重力、基质吸力和气阻效应的共同影响,随着降雨持续将入渗过程分为三个阶段:基质吸力控制阶段、基质吸力+重力控制阶段和重力控制阶段。气阻的作用分为残余气泡和锋前气压两部分,残余气泡降低了...
【文章页数】：128 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
中文摘要
英文摘要
1 绪论
1.1 研究背景及其意义
1.2 国内外研究现状
1.2.1 入渗过程的影响因素和水力特征的研究
1.2.2 非饱和土渗流分析理论
1.2.3 入渗过程的气阻效应
1.2.4 研究现状综述
1.3 研究内容
1.4 研究方法和技术路线
1.4.1 研究方法
1.4.2 技术路线
2 降雨入渗理论研究
2.1 非饱和土基本概念
2.1.1 非饱和土的特点
2.1.2 水土特征曲线
2.2 降雨入渗控制因素
2.2.1 常规因素
2.2.2 气阻因素
2.2.3 锐利峰假设
2.3 Mein-Larson模型及其拓展
2.3.1 Mein-Larson模型
2.3.2 考虑气阻效应的Mein-Larson模型
2.3.3 影响气阻的几何因素
2.4 考虑气阻的数值分析
2.5 本章小结
3 模型试验设计
3.1 试验材料
3.2 模型实验装置
3.2.1 试验槽体
3.2.2 人工模拟降雨装置
3.2.3 监测仪器
3.2.4 数据采集测控系统
3.3 模型试验过程
3.3.1 一维入渗试验
3.3.2 边坡入渗实验
3.4 模型实验的变形监测及图像处理
3.4.1 模型实验的变形监测
3.4.2 图像处理方法
3.5 本章小结
4 一维土柱入渗分析
4.1 前言
4.2 入渗时间的解析解
4.3 模型试验
4.3.1 湿润锋发展规律
4.3.2 含水量变化规律
4.4 数值模拟
4.4.1 Air/W模块分析特点
4.4.2 建立土柱模型
4.4.3 数值模拟分析
4.5 本章小结
5 二维边坡入渗分析
5.1 前言
5.2 湿润锋发展
5.3 含水量与基质吸力
5.3.1 坡体含水量
5.3.2 基质吸力
5.3.3 含水量与基质吸力对比
5.4 孔隙压力
5.4.1 孔隙气压变化阶段
5.4.2 相对稳压阶段
5.4.3 孔隙水压上升阶段
5.4.4 孔隙水下降阶段
5.5 入渗解析解与试验结果对比
5.5.1 入渗时间对比
5.5.2 特征水头对比
5.6 本章小结
6 边坡变形与渗流的相互关系
6.1 前言
6.2 导致边坡变形因素分析
6.3 边坡变形分析
6.3.1 监测点和研究区的选取
6.3.2 坡顶变形
6.3.3 边坡中部变形
6.3.4 变形分析总结
6.4 边坡变形对于渗流过程的影响
6.4.1 边坡变形对气阻效应的影响
6.4.2 边坡变形对渗透系数的影响
6.5 气阻效应对于边坡稳定性影响
6.5.1 边坡稳定性
6.5.2 边坡治理
6.6 本章小结
7 结论与展望
7.1 主要结论
7.2 工作展望
7.2.1 模型实验方面
7.2.2 研究内容方面
参考文献
附录
A.学位论文数据集
B.作者在攻读学位期间发表的论文目录
C.作者在攻读学位期间参与的科研项目
D.作者在攻读学位期间申请的专利
致谢
本文编号：3839501
【文章页数】：128 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
中文摘要
英文摘要
1 绪论
1.1 研究背景及其意义
1.2 国内外研究现状
1.2.1 入渗过程的影响因素和水力特征的研究
1.2.2 非饱和土渗流分析理论
1.2.3 入渗过程的气阻效应
1.2.4 研究现状综述
1.3 研究内容
1.4 研究方法和技术路线
1.4.1 研究方法
1.4.2 技术路线
2 降雨入渗理论研究
2.1 非饱和土基本概念
2.1.1 非饱和土的特点
2.1.2 水土特征曲线
2.2 降雨入渗控制因素
2.2.1 常规因素
2.2.2 气阻因素
2.2.3 锐利峰假设
2.3 Mein-Larson模型及其拓展
2.3.1 Mein-Larson模型
2.3.2 考虑气阻效应的Mein-Larson模型
2.3.3 影响气阻的几何因素
2.4 考虑气阻的数值分析
2.5 本章小结
3 模型试验设计
3.1 试验材料
3.2 模型实验装置
3.2.1 试验槽体
3.2.2 人工模拟降雨装置
3.2.3 监测仪器
3.2.4 数据采集测控系统
3.3 模型试验过程
3.3.1 一维入渗试验
3.3.2 边坡入渗实验
3.4 模型实验的变形监测及图像处理
3.4.1 模型实验的变形监测
3.4.2 图像处理方法
3.5 本章小结
4 一维土柱入渗分析
4.1 前言
4.2 入渗时间的解析解
4.3 模型试验
4.3.1 湿润锋发展规律
4.3.2 含水量变化规律
4.4 数值模拟
4.4.1 Air/W模块分析特点
4.4.2 建立土柱模型
4.4.3 数值模拟分析
4.5 本章小结
5 二维边坡入渗分析
5.1 前言
5.2 湿润锋发展
5.3 含水量与基质吸力
5.3.1 坡体含水量
5.3.2 基质吸力
5.3.3 含水量与基质吸力对比
5.4 孔隙压力
5.4.1 孔隙气压变化阶段
5.4.2 相对稳压阶段
5.4.3 孔隙水压上升阶段
5.4.4 孔隙水下降阶段
5.5 入渗解析解与试验结果对比
5.5.1 入渗时间对比
5.5.2 特征水头对比
5.6 本章小结
6 边坡变形与渗流的相互关系
6.1 前言
6.2 导致边坡变形因素分析
6.3 边坡变形分析
6.3.1 监测点和研究区的选取
6.3.2 坡顶变形
6.3.3 边坡中部变形
6.3.4 变形分析总结
6.4 边坡变形对于渗流过程的影响
6.4.1 边坡变形对气阻效应的影响
6.4.2 边坡变形对渗透系数的影响
6.5 气阻效应对于边坡稳定性影响
6.5.1 边坡稳定性
6.5.2 边坡治理
6.6 本章小结
7 结论与展望
7.1 主要结论
7.2 工作展望
7.2.1 模型实验方面
7.2.2 研究内容方面
参考文献
附录
A.学位论文数据集
B.作者在攻读学位期间发表的论文目录
C.作者在攻读学位期间参与的科研项目
D.作者在攻读学位期间申请的专利
致谢
本文编号：3839501
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/diqiudizhi/3839501.html
