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原文传递降雨条件下黄土深路堑边坡稳定性分析及加固技术研究

论文题名：	降雨条件下黄土深路堑边坡稳定性分析及加固技术研究
关键词：	黄土深路堑;边坡稳定性;加固技术;渗流分析
摘要：	常年处于干旱地区的黄土通常都是非饱和土，在降雨条件下，由于雨水的入渗往往会导致边坡失稳。宄其原因，降雨条件下，黄土边坡表层土体含水量增大，基质吸力逐渐消散，进而引起非饱和黄土抗剪强度减小，从而引发滑坡。　　降雨是引发滑坡的主要因素，降雨条件下边坡稳定性分析早已成为岩土界的重要课题。研究降雨过程中边坡水分场及稳定性随时间、空间的动态变化对边坡稳定性研究和滑坡预测有重要意义。文章以饱和—非饱和渗流理论为基础，研究降雨条件下边坡水分场的变化规律，分析了不同降雨强度、降雨持续时间、边坡坡高、坡度以及黄土节理对边坡表层土体含水量和孔隙水压力的影响，然后基于瞬态渗流分析结果，结合极限平衡法对边坡稳定性的动态变化过程进行分析，最后对边坡进行了锚杆抗滑桩加固设计，以及对加固后边坡的稳定性进行计算。具体的研究工作如下: 　　(1)归纳总结了饱和—非饱和渗流基础理论。以达西定律和能量守恒定律为基础，归纳总结了饱和—非饱和渗流微分方程以及微分方程的定解条件，用以后续有限元数值计算的基础。　　(2)考虑降雨条件，进行了非饱和黄土瞬态渗流计算，得到了不同降雨强度、降雨持续时间、边坡坡高、坡度以及黄土节理存在下边坡土体水分场的变化规律，即不同降雨条件对非饱和黄土本体积含水量、孔隙水压力的影响。由计算结果得到:降雨条件下，由于雨水入渗主要影响边坡的表层土体，主要表现为土体含水量增加，出现暂态饱和区，基质吸力（负孔隙水压力）减小;此外，尽管整个边坡表层土体整体变化规律是含水量增加，基质吸力减小，但土体含水量和基质吸力的变化速率和变化幅度因土体位置而异，越靠近坡脚处的表层土体含水量和孔隙水压力变化的速率和幅度越大，坡顶处表层土体含水量和孔隙水压力变化速度和幅度较小。坡脚处最开始土体出现暂态饱和区，随着降雨时间增大，该区沿坡面向上延伸，最终整个边坡表层土体都出现饱和区。降雨过程中，当考虑黄土节理存在时，雨水的入渗速率和深度明显增大，边坡表层土体出现饱和区域时间提早。　　(3)基于饱和—非饱和渗流计算结果分析了降雨过程中黄土深路堑边坡的稳定安全系数的动态变化。将渗流计算得到的结果和非饱和土抗剪强度理论相结合，运用极限平衡法计算不同降雨强度和降雨持续时间下边坡的稳定安全系数。由计算结果可以看到:降雨条件不同边坡稳定安全系数值不同，同一降雨强度下，稳定安全系数随着时间的增加而减小;相同降雨持时，雨强大，系数越小;边坡高度增大时，边坡表层土体含水量的最大值大致相同，但是雨水的入渗深度则随着坡度的增大而增大，因此受降雨影响的土体去增大了，抗剪强度减小的土体区域增大，导致边坡稳定安全系数有所减小;边坡坡度增大时，边坡稳定安全系数小;当考虑节理存在时，降雨过程中，存在节理区的边坡稳定安全系数减小的幅度逐渐降低，这是由于降雨初期雨水入渗速度快，边坡表层土体含水量增大的速率快，降雨后期土体含水量增大速率较缓，降雨3d后边坡表层土体达到饱和，而均质边坡土体含水量增大幅度差异相较之下没那么明显，因而边坡稳定安全系数增大速率也没明显变化，降雨3d后边坡土体未达到饱和状态。　　(4)对边坡采用锚杆抗滑桩加固方案的比选以及对支护后边坡稳定安全系数进行了计算。由计算结果可知:当锚杆按与水平面成15°夹角布置时得到的边坡稳定安全系数最大;锚杆加固坡面能够较好的提高边坡的稳定，虽然加固后的边坡稳定安全系数同样会随着降雨而有所减小，但降雨3d后边坡的稳定安全系数依然较大，因而可以保证边坡有较高的稳定性。
作者：	陈万雄
专业：	道路与铁路工程
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：	2017
正文语种：	中文