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降雨条件下非饱和黄土边坡稳定性分析
| 论文题名： | 降雨条件下非饱和黄土边坡稳定性分析 |
| 关键词： | 非饱和黄土地区;土-水特征曲线;降雨入渗;边坡稳定性 |
| 摘要： | 常年处于干旱-半干旱黄土地区的边坡在雨季将受到雨水的入渗作用,从而导致边坡失稳。这些边坡的土质大多属于非饱和土,非饱和土中基质吸力将会增加土体的抗剪强度,使边坡更加稳固。雨水入渗将减小土体基质吸力,从而减小土体的抗剪强度。 降雨入渗使坡体的含水率有所增加,含水率的增加导致土体孔隙压力发生变化。降雨强度、降雨持续时间和边坡坡度等也会影响坡体的含水率的分布。非饱和土的基质吸力与含水率有关,其渗透系数与含水率也存在一定联系。此外,干密度与孔隙率有直接的关系,而孔隙率决定着非饱和土的饱和度,从而,不同干密度的土体其土-水特征曲线也将不同。要研究非饱和土边坡的强度问题,就应该先探讨基质吸力、渗透能力与含水率的关系。为了研究以上问题,论文主要做了以下几方面工作: (1)通过GCTS仪器,测量了三种不同干密度的黄土的排干土-水特征曲线,并进行了拟合,分析了干密度对土-水特征曲线的影响。分析了拟合参数的意义,参数对曲线形状的影响和试验过程中可能产生的误差。 (2)通过饱和土的基本渗流理论重新推导了饱和-非饱和渗流的基本微分方程。渗流场分析中,给出了降雨条件下的边界条件和初始条件,模拟了在不同降雨持续时间、降雨强度和坡度条件下坡体含水率的分布情况。并进一步分析了上述三种情况下含水率的变化过程中孔隙水压力的变化规律。 (3)利用渗流场分析的结果进行了应力场和边坡稳定性分析。计算了降雨和坡度发生变化时应力场的分布和边坡稳定系数的变化规律。此外,在边坡稳定性分析中设置了前面通过试验所拟合出的三种干密度情况下的土-水特征曲线,并得出了相应的边坡稳定系数。 论文研究了不同干密度的黄土的土-水特征曲线,土体的孔隙率和压实度决定着曲线的形状。降雨时间和降雨强度对边坡渗流场分析结果影响较大,含水率的分布决定着空袭水压力的分布,并直接影响边坡的应力-应变场计算结果。含水率的增加将减小土体负孔隙水压力,降低土体抗剪强度,从而降低边坡的稳定性。 |
| 作者： | 罗波 |
| 专业： | 道路与铁道工程 |
| 导师： | 王旭 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 兰州交通大学 |
| 学位年度： | 2014 |
| 正文语种： | 中文 |
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