降雨作用下贵州某机场高填方边坡变形破坏机理及稳定性研究

发布时间：2017-09-26 00:04

  本文关键词：降雨作用下贵州某机场高填方边坡变形破坏机理及稳定性研究

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【摘要】：自国家十二五规划以来,拟建机场遍布云贵川藏。西南山区机场主要分布在中低山、丘陵等地,工程地质条件为较复杂～复杂状态,机场面临的主要工程地质问题为地基不均匀沉降和边坡稳定性问题。随着西南山区机场的陆续完工,在工后一两年机场均出现不同程度的变形破坏迹象,问题突出的机场,给机场运营安全带来了潜在威胁。本文以贵州某机场为例,从非饱和理论、饱和-非饱和理论入手,结合研究区工程地质条件和填方边坡坡体结构特征、物质组成特征、坡体变形破坏特征、土石混合体的渗透性特征,分析了影响高填方边坡变形破坏的主要因素,研究了其变形破坏机制及破坏模式,并通过数值模拟分析了渗流场的变化过程。同时通过数值模拟拟合了监测数据。在此基础上,通过定性和定量分析了高填方边坡稳定性的变化规律。本文主要研究内容及成果如下：(1)在调研前期资料的基础上,开展现场调查取样和变形监测成果搜集,查清了高填方强变形区的规模与边界特征、坡体结构特征、变形特征基本信息。(2)在渗透变形范围内,渗水量随水力梯度的变化呈线性关系;土石混合体的渗透系数随含石量的增加呈指数增长模式。当含石量低于50%时,渗透系数随含石量变化的曲线斜率较小。当含石量超过50%后,渗透系数随含石量变化的曲线斜率较大,说明渗透系数增大较显著；水力梯度位于0-15之间,30%、50%土石混合体不会发生渗透变形。当含石量为70%时,水力梯度达到9.15后将发生管涌现象。(3)高填方边坡的变形破坏机制分为浅层滑塌机制和深部变形机制。两种类型的变形破坏机制均经历了地下水浸泡软化坡脚、降雨引起浅层饱和带发育、地下水抬升与浅层饱和带贯通三个阶段。其中,浅层滑塌地下水主要来源为空隙导水,该地下水性质偏向于上层滞水；而深部变形主要受道槽区内地下水径流影响。降雨是引起地下水位抬升和浅层饱和的最主要因素。其破坏模式可归纳为：滑移-累进式变形-溃决式破坏。(4)采用SEEP程序模块分析了高填方边坡的渗流场变化和变形破坏过程。降雨入渗引起坡体饱和主要经历6个阶段：1)表层局部饱和阶段；2)表层饱和区贯通阶段：由于表层零星分布的饱和区数量不断增加,面积逐渐增大,在坡体表层及斜坡地带,饱和区逐渐贯通；3)道槽区地下积水与饱和区贯通阶段；4)坡脚地下水位抬升阶段；5)边坡区坡脚饱和区推移阶段；6)饱和区贯通阶段。(5)结合监测成果分析了变形特点及破坏原因,同时采用SIGMA程序模块对监测成果和实际变形破坏特征进行了模拟分析,获得了切合实际的结果。(6)分析了影响边坡稳定性的力学因素,在此基础上,通过定性和定量分析了机场边坡稳定性。同时,研究了随降雨时间变化边坡稳定性的变化规律。计算结果与实际比较吻合。
【关键词】：高填方边坡 降雨 高水头压力 变形破坏机理 稳定性
【学位授予单位】：成都理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：V351.1
【目录】：

• 摘要4-6
• Abstract6-10
• 第1章 引言10-21
• 1.1 选题依据及研究意义10-12
• 1.2 国内外研究现状12-19
• 1.2.1 土石混合体及机场红粘土填料研究12-14
• 1.2.2 渗流对边坡稳定性研究14-17
• 1.2.3 边坡稳定性方法研究17-19
• 1.3 主要研究内容及思路19-21
• 1.3.1 主要研究内容19
• 1.3.2 研究思路19-21
• 第2章 工程地质条件21-30
• 2.1 地形地貌21-23
• 2.2 地层岩性23-25
• 2.3 地质构造25-26
• 2.4 新构造运动与地震26-27
• 2.5 水文地质条件27-30
• 第3章 高填方强变形区基本特征研究30-54
• 3.0 变形区边界特征30
• 3.1 填方体结构特征30-32
• 3.2 填方体物质组成特征32-33
• 3.3 填方体水文地质特征33-34
• 3.3.1 地下水类型及含水层划分33
• 3.3.2 地下水补给、径流、排泄特征33-34
• 3.4 研究区变形破坏特征34-40
• 3.5 研究区变形监测结果分析40-44
• 3.5.1 变形监测点的布置40
• 3.5.2 纵1-1'剖面监测结果分析40-42
• 3.5.3 纵2-2'剖面监测成果42-44
• 3.6 土石混合体的渗透性特征44-54
• 3.6.1 试验设计44-49
• 3.6.2 试验结果及分析49-54
• 第4章 高填方边坡变形破坏机理研究54-78
• 4.1 高填方边坡变形破坏影响因素分析54-57
• 4.1.1 内部因素54-55
• 4.1.2 外部因素55-57
• 4.2 变形破坏机制分析57-62
• 4.2.1 降雨入渗过程介绍57-58
• 4.2.2 成因机制分析58-62
• 4.3 渗流场和应力场数值模拟验证分析62-76
• 4.3.1 软件介绍62-63
• 4.3.2 地质剖面选取、工况选择及参数选取63-67
• 4.3.3 渗流场模拟结果分析67-74
• 4.3.4 填方边坡应力应变分析74-76
• 4.4 变形监测结果与数值模拟结果对比分析76
• 4.5 小结76-78
• 第5章 降雨作用下高填方边坡稳定性研究78-88
• 5.1 高填方边坡稳定性影响因素78-79
• 5.2 高填方边坡稳定性发展演化定性分析79-80
• 5.3 高填方边坡稳定性发展演化定量评价80-87
• 5.3.1 计算方法80-81
• 5.3.2 剖面选取及模型建立81
• 5.3.3 计算工况81-82
• 5.3.4 物理力学参数选取82
• 5.3.5 稳定性数值模拟结果分析82-87
• 5.4 小结87-88
• 第6章 结论88-91
• 致谢91-92
• 参考文献92-96
• 攻读学位期间取得学术成果96

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本文编号：920304