极端气候条件下互层边坡的温湿耦合特性及稳定性研究

发布时间：2017-10-08 05:02

  本文关键词：极端气候条件下互层边坡的温湿耦合特性及稳定性研究

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【摘要】：滑坡是一种十分常见的自然灾害,随着全球气候变暖以及极端气候的频发,近年来滑坡的发生的频率也变的越来越高。不少学者都对滑坡现象做了比较深入的研究。在历史上,由于地层沉积年代的不同,在广西地区形成了分布广泛的互层地层。互层边坡层间土体性质存在较大差异,使得互层边坡对于极端气候的敏感性以及强降雨条件下的稳定性与均质边坡不同。然而,目前岩土界对于互层边坡的研究成果还不够充分,因此对于互层边坡的研究具有十分重大的意义。本文研究取得以下主要成果。(1)统计了南宁市近三十年来极端气候发生的频率,将极端高温、干旱以及极端降雨作为南宁极端气候的主要研究对象,并对其进行了定义。(2)以南宁地区典型粉砂岩+泥岩+粉砂岩边坡为原型,采用温湿耦合理论对极端气候下互层边坡的温湿度场进行了分析。得到了不同气候组合条件下,互层边坡土体温湿耦合特性以及温湿度场的变化规律。发现短时间急剧的气候变化对土体表层的温度场与湿度场的影响较大,对比较深层的土体的影响有限。长时间的气候作用,比如干旱,对深层土体的产生较大的影响。不同的降雨强度对土体的温度场的影响较大。在降雨过后的蒸发作用过程中,对于边坡的中部来说,处于下层的土体在一定深度内的含水量会有一定程度的升高。这是因为上层土体在蒸发作用时还会伴随有向下的渗透作用。这种现象在长时间干旱发生的过程中会慢慢消散。(3)不同的气候组合下互层边坡的稳定系数不同,暴雨对边坡的稳定性影响最大,边坡的稳定系数在蒸发作用下会明显升高,短期的高温蒸发作用下,互层边坡的稳定性高于无互层的边坡；长时间的蒸发条件下则是无互层的边坡更加稳定。(4)进一步分析了极端降雨条件下不同影响因子对于互层边坡渗流及稳定性的影响。结果表明,降雨初期对边坡稳定性影响最大的是前峰雨型,后期不同雨型对边坡稳定性影响没有明显的差别。互层边坡中间弱渗透性的泥岩层在降雨过程中起到隔水层的作用,中间层的厚度越大,雨水透过中间层渗透到边坡内部的水分越少,对边坡内部的影响越小,对于表层的粉砂岩的浸泡及软化作用越明显,边坡的稳定系数越低。边坡表面裂缝的存在显著降低了边坡稳定系数,并且最危险滑动面的位置处于裂缝存在的土层以内。裂缝的间距越小,在降雨初期稳定系数越小；到降雨的后期,稳定系数变化不大。降雨入渗对泥岩+粉砂岩+泥岩边坡土体孔压的影响范围较小,边坡稳定系数随降雨时间的延长及中间层粉砂岩厚度的增加而降低,但降低的幅度较粉砂岩+泥岩+粉砂岩互层要小得多。(5)探讨分析了极端降雨条件下格构梁一锚杆护坡措施对互层边坡的稳定性影响,结果显示该结构对限制边坡的位移以及提高稳定系数方面效果明显。
【关键词】：互层边坡 极端气候 温湿耦合 滑坡稳定性分析
【学位授予单位】：广西大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：P642.22
【目录】：

• 摘要4-6
• ABSTRACT6-11
• 符号说明11-13
• 第一章 绪论13-23
• 1.1 选题背景13-14
• 1.2 国内外研究现状14-20
• 1.2.1 土体温湿耦合研究现状14-17
• 1.2.2 降雨入渗边坡稳定性研究现状17-20
• 1.3 本文主要研究内容与研究思路20-23
• 1.3.1 研究内容20-21
• 1.3.2 研究思路21-23
• 第二章 互层土室内试验与极端气候条件定义23-36
• 2.1 前言23
• 2.2 室内试验23-25
• 2.2.1 基本物理指标23-25
• 2.2.2 基本力学指标25
• 2.3 南宁市极端气候条件25-28
• 2.3.1 极端气候定义的方法26-27
• 2.3.2 南宁市极端气候的定义27-28
• 2.4 南宁极端气候发生的概况28-35
• 2.4.1 极端高温28-29
• 2.4.2 极端降水29-32
• 2.4.3 极端干旱32-35
• 2.5 本章小结35-36
• 第三章 极端气候下互层边坡温湿耦合特性的分析36-59
• 3.1 前言36
• 3.2 数值计算模型36-39
• 3.2.1 蒸发模型36-37
• 3.2.2 土壤水分运动方程37
• 3.2.3 非饱和土温湿耦合模型37-39
• 3.3 计算模型的参数设置39-46
• 3.3.1 土体热力学参数39-41
• 3.3.2 土体水力参数41-44
• 3.3.3 气象参数44
• 3.3.4 数值模型对比验证分析44-46
• 3.4 考虑不同气候组合下互层边坡温湿耦合分析46-58
• 3.4.1 互层边坡计算模型46
• 3.4.2 初始边界条件46-47
• 3.4.3 计算工况47
• 3.4.4 不同气候组合下互层边坡的温湿耦合特性分析47-57
• 3.4.5 不同气候组合对互层边坡稳定性的影响57-58
• 3.5 本章小结58-59
• 第四章 极端降雨条件下互层边坡的稳定性研究59-77
• 4.1 前言59
• 4.2 边坡降雨入渗过程及稳定理论59-61
• 4.2.1 降雨入渗过程的分析59-61
• 4.2.2 极限平衡分析理论61
• 4.3 极端降雨条件下互层边坡的稳定性分析61-76
• 4.3.1 计算方案61-62
• 4.3.2 材料设置62
• 4.3.3 不同雨型的影响62-67
• 4.3.4 不同中间层厚度的影响67-71
• 4.3.5 裂隙的影响71-74
• 4.3.6 不同互层组合的影响74-76
• 4.4 本章小结76-77
• 第五章 极端降雨条件下的格构梁-锚杆护坡方法研究77-85
• 5.1 前言77
• 5.2 边坡防治方法研究77-79
• 5.2.1 坡体防治技术77-79
• 5.2.2 坡面防治技术79
• 5.3 格构梁-锚杆护坡计算分析79-84
• 5.3.1 模型参数79-80
• 5.3.2 计算结果分析80-84
• 5.4 本章小结84-85
• 第六章 结论与展望85-87
• 6.1 本文主要结论85-86
• 6.2 展望86-87
• 参考文献87-91
• 致谢91-92
• 研究生期间参与的科研项目92

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本文编号：992096