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水位升降对路基边坡稳定性影响的理论与试验研究
| 论文题名： | 水位升降对路基边坡稳定性影响的理论与试验研究 |
| 关键词： | 路基边坡;稳定性分析;模型试验;水位升降条件;渗流特性 |
| 摘要： | 水位升降对路基边坡稳定性影响较大,而路基边坡失稳与否主要取决于坡体内孔压分布与坡外静水压力的大小,因此,研究水位升降条件下边坡饱和-非饱和渗流规律及其对稳定性的影响具有重要的理论意义与工程价值。为此,本文在前人研究成果的基础上,拟引入饱和-非饱和渗流理论开展水位上升、蓄洪期间、水位下降三个过程中边坡渗流特性与稳定性变化规律研究。本文开展的主要研究工作如下: 1、基于饱和-非饱和渗流特性的边坡稳定性分析方法研究。首先,引入达西定律和能量守恒定律推导了饱和-非饱和渗流微分方程,并对渗流微分方程的有限元解法进行了深入探讨,同时采用计入渗流过程的极限平衡方法进行验证计算,以确定有限元计算理论的准确性。 2、水位升降条件下路基边坡的饱和-非饱和渗流规律研究。采用二维有限元方法对水位升降条件下边坡饱和.非饱和渗流场进行分析,研究了渗透系数、蓄洪时长等因素对路基边坡浸润线、孔隙水压力及体积含水率时空分布的影响规律。 3、水位升降条件对边坡稳定性的影响规律分析。对水位缓降及骡降条件下的算例进行了验证,着重探讨了饱和-非饱和渗流作用下水位上升、蓄洪时期、水位下降边坡安全系数变化规律。其中包括了土体渗透系数、水位下降速率、水位下降比对安全系数的影响。在此工作基础上,进一步讨论了非饱和区基质吸力对边坡稳定安全系数的影响。将渗流计算结果导入到FLAC3D软件中进行耦合分析,获得了路基边坡应力场和位移场及潜在滑动面,并用强度折减法对其稳定安全系数进行了分析。 4、开展了水位升降条件下路基边坡的小比例模型试验研究。分别采用砂土与粉土填筑路基模型进行1:10的缩比实验;通过砂土模型实验观测到地下水位平衡阶段的湿润锋变化规律,并用数值模拟的方法进行了对比分析;进行粉土模型试验时,通过埋设的测试元件实测了路基模型边坡内部体积含水率、土水总压力及变形规律,并用数值结果进行了验证,获得了有益的结论。 |
| 作者： | 严志伟 |
| 专业： | 道路与铁道工程 |
| 导师： | 付宏渊 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 长沙理工大学 |
| 学位年度： | 2012 |
| 正文语种： | 中文 |
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