降雨条件下土质边坡的三维稳定性分析

发布时间：2017-03-28 21:06

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【摘要】：随着全球气候变暖,世界范围内出现极端降雨天气的频率越来越高,由于我国山地、丘陵地带分布广泛,因而由于降雨引起的滑坡灾害占每年地质灾害的百分之八十以上。降雨前边坡处于安全状态,降雨过程中或者降雨后一定时间范围内出现滑坡现象,这使得研究降雨条件下边坡的稳定性问题变得尤为迫切。传统边坡稳定性分析方法中,很多方法没有考虑基质吸力对土体强度的影响,并且只是针对边坡进行二维分析,与真实情况存在较大差异。本文着重研究降雨强度、降雨型式和降雨持时对边坡内渗流场和孔隙水压力的影响。通过理论分析,推导得出适用于分析非饱和-饱和土边坡稳定性问题的三维严格极限平衡法,将计算出的孔隙水压力代入该方法中,从而分析降雨强度、降雨型式和降雨持时对边坡稳定系数的影响。本文的主要结论如下:(1)天然状态下,边坡土体是处于非饱和状态,此时边坡内有基质吸力的存在,而基质吸力有利于边坡稳定。随着降雨入渗,边坡表层土体逐渐由非饱和转变为饱和状态,基质吸力逐渐消失、孔隙水压力逐步升高,这使得边坡的稳定系数不断降低,极有可能发生滑坡。(2)降雨强度、降雨型式和降雨持时对边坡的渗流场和稳定系数的影响都很大。边坡稳定系数随降雨强度的增大而减小,随降雨持续时间的增长而降低。相同降雨强度下,降雨型式越均匀,边坡的稳定系数下降越大;降雨型式越集中,边坡的稳定系数下降越小。(3)土体的饱和渗透系数对降雨入渗有很大影响,从而对降雨条件下边坡稳定系数有很大影响。本文创新点:(1)考虑了降雨入渗对边坡土体的影响,定量分析了降雨强度、降雨型式和降雨持时对边坡土体渗流场和孔隙水压力的影响程度。(2)将非饱和土强度准则应用到边坡稳定性分析中,理论推导了适用于分析非饱和-饱和土边坡稳定性的三维严格极限平衡法。(3)定量分析了降雨强度、降雨型式、降雨持时对边坡稳定系数的影响,从而为分析预测降雨条件下边坡的稳定性提供理论依据。
【关键词】：降雨强度 降雨持时 降雨型式 非饱和土 渗流场 稳定系数 三维极限平衡条分法
【学位授予单位】：重庆大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TU43
【目录】：

• 中文摘要3-4
• 英文摘要4-11
• 主要符号11-13
• 1 绪论13-25
• 1.1 研究背景及意义13-15
• 1.2 国内外研究现状15-22
• 1.2.1 降雨时空与滑坡预报方法15-17
• 1.2.2 降雨入渗理论研究概况17-19
• 1.2.3 非饱和土强度研究现状19-20
• 1.2.4 降雨条件下边坡稳定性分析研究现状20-22
• 1.3 主要研究内容及技术路线22-25
• 1.3.1 主要研究内容22-23
• 1.3.2 技术路线23-25
• 2 非饱和土特性研究25-37
• 2.1 土体中的势25-26
• 2.2 饱和-非饱和土渗流方程26-29
• 2.3 非饱和土基质吸力29-31
• 2.4 土-水特征曲线31-34
• 2.5 渗透系数曲线34-35
• 2.6 本章小结35-37
• 3 边坡降雨入渗分析37-63
• 3.1 模型介绍38-39
• 3.2 降雨入渗分析39-61
• 3.2.1 不同降雨型式分析40-50
• 3.2.2 不同降雨强度相同雨型分析50-57
• 3.2.3 降雨持时分析57-61
• 3.3 本章小结61-63
• 4 降雨条件下三维边坡稳定性分析63-87
• 4.1 非饱和土抗剪强度理论63-65
• 4.1.1 非饱和土中的应力63-64
• 4.1.3 非饱和土强度理论64-65
• 4.2 边坡稳定性分析的极限平衡法原理65-71
• 4.2.1 圆弧法稳定性分析—瑞典条分法66-67
• 4.2.2 非饱和土三维严格极限平衡法67-71
• 4.3 降雨条件下稳定性分析71-85
• 4.3.1 降雨型式的影响72-78
• 4.3.2 降雨强度的影响78-84
• 4.3.3 降雨持时的影响84-85
• 4.4 本章小结85-87
• 5 青岛返岭前边坡实例分析87-105
• 5.1 边坡概况87
• 5.2 几何模型建立及参数确定87-91
• 5.3 降雨入渗分析91-100
• 5.3.1 24h内降雨强度为 300mm的入渗分析91-94
• 5.3.2 72h内降雨强度为 600mm的入渗分析94-99
• 5.3.3 小结99-100
• 5.4 稳定性分析100-103
• 5.4.1 24h内 300mm降雨强度稳定性分析100-101
• 5.4.2 72h内降雨强度为 600mm的稳定性分析101-103
• 5.5 本章小结103-105
• 6 主要结论与展望105-109
• 6.1 主要成果及结论105-106
• 6.2 本文创新点106
• 6.3 进一步研究的建议和展望106-109
• 致谢109-111
• 参考文献111-117
• 硕士期间参加的科研项目117

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本文编号：273015