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原文传递降雨入渗条件下的高速铁路黄土路堑高边坡稳定性研究

论文题名：	降雨入渗条件下的高速铁路黄土路堑高边坡稳定性研究
关键词：	高速铁路;黄土路堑高边坡;土柱试验;降雨入渗;边坡稳定性
摘要：	近年来，由于自然因素及人类活动的影响，极端天气发生的情况愈加频繁，我国北方地区发生极端降雨的事件也逐年增多。甘肃省处于我国气候自东南温暖多雨带向西北内陆干旱少雨带逐渐变化的过渡带，区域内复杂的地形条件以及受极端降雨的影响，使得甘肃地区降雨近年来出现逐渐增加的情况，降雨会对该地区黄土路堑高边坡的服役造成安全隐患，因此研究降雨入渗条件下的黄土路堑高边坡稳定性是十分有意义的。　　本文以兰州至张掖三四线铁路某工点黄土路堑高边坡为研究对象，结合设计、施工等相关资料对该铁路黄土路堑高边坡开展现场调查；通过对工点坡面不同位置制取土样进行室内试验，得到了边坡土体的物理、力学参数以及土柱条件下水分在黄土中的渗透规律；采用有限元分析方法，计算得到了不同降雨工况下边坡表层土体的渗流场变化规律，分析了此降雨工况下的边坡稳定性。所得主要结论如下：　　（1）开展室内试验，得到土体的物理、力学参数，发现黄土路堑高边坡不同位置处的土样物理、力学参数差异较小；物理、力学参数主要表现为含水率较低，密度、抗剪强度较小，渗透系数、压缩系数等指标偏大，因此黄土路堑高边坡在降雨作用下很容易发生水分入渗情况。　　（2）土柱试验条件下水分在黄土中的渗透规律为，当降雨强度小于土体渗透系数时，产生的降雨以入渗的方式全部进入土体，前期土体较为干燥，水分运动速度较快，随着时间的持续，由于重力势与基质势的影响，运动速度会减小；当降雨强度大于渗透系数时，由于土体含水率较低，降雨初期土体入渗能力大于渗透系数，水分全部入渗到土体内部，随着水分入渗到土柱体内，土体的入渗能力会下降，在土体表面产生积水现象，此后水分在稳定渗流状态下进行运动。　　（3）在降雨入渗条件下的边坡渗流场分析中，随着降雨的持续，孔隙水压力与含水率之间呈现负相关的变化关系，但就其变化的幅度而言，均表现为降雨初期变化幅度大于降雨中后期的幅度。相应地，降雨强度越大、降雨历时越长，孔隙水压力与含水率的变化也就越大。　　（4）降雨类型与降雨历时是影响边坡稳定性的重要因素。本次分析中边坡在降雨工况下安全系数的具体变化为：同一降雨强度下，降雨时间越长，边坡稳定安全系数越小；相同降雨时间内，降雨强度越大，边坡稳定安全系数越小，且安全系数变化曲线呈现“先陡后缓”的趋势，而增加降雨时间与降雨强度，会推迟曲线由“陡”变“缓”的时间；通过导入SEEP/W模块与SLOPE/W模块中的入渗深度、安全系数等相关数据，对数据进行拟合，发现入渗深度与安全系数之间成复合指数函数的关系，3种降雨类型（中雨、大雨、暴雨）下的拟合相关系数R2均达到0.989以上，吻合度高。
作者：	刘斌
专业：	交通运输工程
导师：	杨有海;华永利
授予学位：	硕士
授予学位单位：	兰州交通大学
学位年度：	2022