泾阳南塬黄土渗透特性及黄土滑坡研究

发布时间：2017-07-28 12:08

  本文关键词：泾阳南塬黄土渗透特性及黄土滑坡研究

  更多相关文章： 灌溉 渗流场 边坡稳定性 基质吸力 非饱和渗透系数 土水特征曲线

【摘要】：黄土地区为干旱半干旱气候区,为了农业的发展以及人们生活的需要,自上世纪70年代以来,修建了大量的饮水灌溉工程。灌溉不同程度的改变了灌区的自然地质条件,造成了灌区的生态破坏。位于陕西泾河下游南岸的黄土台塬,自1976年引水灌溉以来,频繁的发生滑坡灾害,不但造成了大量人员伤亡和财产损失,而且还使得宝贵的土地资源不断流失,制约了当地社会经济的发展。因此研究灌溉诱发型滑坡的形成机理和孕育的过程将会非常有理论意义和现实价值。本文以野外调查、物理力学试验、现场试验、室内试验和数值模拟等多种手段研究了灌溉型滑坡孕育、发展的整个过程并探讨了其稳定性和破坏机理。研究的主要成果如下:⑴通过现场原位渗水试验直接获得了各种土层的饱和渗透系数和试验土剖面水平向和竖向的含水率变化,分析了水在非饱和土中渗透过程,结果表明入渗过程中暂态饱和区不断扩大。通过三轴渗透试验测得了土在围压状态下竖直向和水平向的饱和渗透系数,结果表明随着围压的增大,水平向和竖直向的饱和渗透系数呈规律性减小而且各向异性逐渐消失。古土壤层的渗透系数非常小,为隔水层。⑵通过土水特征曲线试验测得各土层脱湿曲线,根据原位渗水试验的结果,利用软件模拟该渗水过程反演相关参数并得到各土层吸湿曲线。利用Mualem模型对土的非饱和渗透系数进行了估算,并对脱湿吸湿过程渗透系数的不同进行分析比较。结果表明土壤在吸湿和脱湿过程中的渗透性是有很大差异的,基质吸力和含水量都会影响土的渗透性。⑶对灌溉作用下的渗流场进行模拟,并分析了灌溉25年地下水的上升情况,分析了斜坡内孔隙水压力的变化规律。在此基础上,对边坡进行了考虑基质吸力和不考虑基质吸力的稳定性分析,结果显示考虑基质吸力时稳定系数要大于不考虑基质吸力所得的安全系数。连续分析了25年的边坡稳定性并绘制出安全系数与时间的关系曲线,表明安全系数从第十三年发生迅速降低,直到第二十年,之后趋于稳定,可知从灌溉开始到滑坡发生是一个漫长的过程。⑷通过试验和数值模拟得到滑坡发生机理,主要过程为:饱和黄土形成→饱和黄土发生形变→整个坡体发生形变→应力重分布、底部土体孔压激增发生液化→滑坡。⑸通过正交试验分析了粘聚力c、摩擦角?、吸力所对应的摩擦角b?三种因素对边坡稳定性的影响,结果显示:摩擦角对边坡的稳定性有着显著影响,而粘聚力和吸力摩擦角对计算结果没有显著影响。
【关键词】：灌溉 渗流场 边坡稳定性 基质吸力 非饱和渗透系数 土水特征曲线
【学位授予单位】：长安大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TU444;P642.22
【目录】：

• 摘要5-7
• Abstract7-12
• 第一章 绪论12-21
• 1.1 选题目的及意义12-13
• 1.2 国内外研究现状13-18
• 1.2.1 非饱和黄土渗透性研究现状14-15
• 1.2.2 黄土滑坡机理研究现状15-16
• 1.2.3 黄土滑坡稳定性研究现状16-18
• 1.2.4 泾阳南塬黄土滑坡研究现状18
• 1.3 本文研究内容18-19
• 1.4 技术路线图19-21
• 第二章 黄土的饱和渗透特性21-41
• 2.1 泾阳南塬区域概况21-25
• 2.1.1 地理位置21-22
• 2.1.2 地形地貌22-23
• 2.1.3 水文条件23
• 2.1.4 地层岩性23-24
• 2.1.5 农业灌溉24-25
• 2.2 现场双环法渗透试验25-33
• 2.2.1 研究区黄土基本物理指标25-27
• 2.2.2 实验原理27-28
• 2.2.3 实验操作步骤28-29
• 2.2.4 实验数据及结果分析29-31
• 2.2.5 各种土的渗透范围31-33
• 2.3 三轴渗透试验33-39
• 2.3.1 常水头试验原理33-34
• 2.3.2 实验装置及实验方法34-36
• 2.3.3 实验结果及分析36-39
• 2.4 双环法渗透试验和三轴渗透试验的比较分析39
• 2.5 本章小结39-41
• 第三章 非饱和黄土吸力与渗透性研究41-56
• 3.1 非饱和黄土的渗透系数研究41-45
• 3.1.1 土-水特征曲线模型41-43
• 3.1.2 非饱和黄土的渗透系数模型43-45
• 3.2 土水特征曲线试验45-51
• 3.2.1 实验装置及原理45-46
• 3.2.2 试验方法及步骤46-47
• 3.2.3 试验结果及曲线的拟合47-51
• 3.3 非饱和渗透系数51-55
• 3.3.1 基质吸力与非饱和渗透系数52-53
• 3.3.2 体积含水量与非饱和渗透系数53-54
• 3.3.3 考虑围压下的非饱和渗透系数54-55
• 3.4 本章小结55-56
• 第四章 渗流场模拟及稳定性分析56-77
• 4.1 本文研究边坡破坏变形的理论与方法56-59
• 4.1.1 非饱和强度理论56-57
• 4.1.2 Bishop条分法57-59
• 4.2 农田灌溉渗流场模拟59-64
• 4.2.1 模型的建立59-61
• 4.2.2 模拟结果分析61-64
• 4.3 边坡稳定性分析64-70
• 4.3.1 稳定性分析及结果64-68
• 4.3.2 塬顶裂缝对边坡的影响68-70
• 4.4 参数敏感性分析70-75
• 4.4.1 正交试验设计原理70-72
• 4.4.2 正交试验分析72-75
• 4.5 大堡子村黄土滑坡机理总结75-76
• 4.6 本章小结76-77
• 第五章 结论77-79
• 参考文献79-82
• 攻读学位期间取得的研究成果82-83
• 致谢83

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前7条

1 胡毅夫;谢小明;乌青松;;含水量对砂性土边坡稳定性的影响试验研究[J];武汉理工大学学报;2013年08期

2 余沛;柴寿喜;魏厚振;孟庆山;;不同干密度下玄武岩残积土土水特征曲线分析[J];工程勘察;2012年07期

3 李志清;李涛;胡瑞林;;非饱和土水分特征曲线特性[J];中国公路学报;2007年03期

4 王志荣,王念秦;黄土滑坡研究现状综述[J];中国水土保持;2004年11期

5 范立民,岳明,冉广庆;泾河南岸崩岸型滑坡的发育规律[J];中国煤田地质;2004年05期

6 王家鼎;;高速黄土滑坡的一种机理——饱和黄土蠕动液化[J];地质论评;1992年06期

7 王德潜;洛川黄土潜水补给特征[J];水文地质工程地质;1982年05期

，

本文编号：583952