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降雨对龙岗填方边坡渗流场及稳定性影响分析
| 论文题名： | 降雨对龙岗填方边坡渗流场及稳定性影响分析 |
| 关键词： | 降雨;边坡;渗流场;稳定性分析 |
| 摘要： | 随着工程建设的发展，在丘陵、山地等地形起伏较大的地区密集出现了填方边坡。在高强度降雨条件下，这些边坡常发生滑坡变形等破坏。近年来的研究表明，降雨入渗时边坡的稳定性问题牵涉到饱和—非饱和的渗流与边坡动态的关系，特别是土体的含水率变化对非饱和土的强度参数的影响作用，但具体的作用机制及影响过程尚缺乏深入的研究。 龙岗地处我国深圳的丘陵区，年平均降水量在2000mm左右，热带气旋、暴雨和强对流灾害天气多，频繁的降雨常导致边坡不稳定，成为滑坡等斜坡类地质灾害的诱因。本文选择龙岗填方边坡作为工程实例，以实地调查分析资料为依据，开展了不同降雨条件对土坡渗流场及稳定性的影响研究。 1、本文在综述饱和—非饱和渗流理论及降雨入渗理论的基础上，分析了渗流场的变化过程，并根据非饱和渗流的控制方程计算所需要的条件，给出了降雨条件下的边界条件。研究中，将饱和区和非饱和区渗流统一考虑到饱和—非饱和渗流模型计算中，将整个渗流场作为研究对象，浸润面仅仅是饱和区与非饱和区的分界面，浸润面不再作为边界，避免了饱和渗流模型以饱和区为研究对象求解自由面所造成的问题，不仅使结果更接近实际，且便于考虑有入渗和蒸发边界条件的情况，给数值计算带来了很大的便利。 2、计算分析时运用二维非稳态渗流有限元软件建立模型，模拟雨水渗流引起的暂态渗流场，将计算所得到的暂态孔隙水压力分布用于考虑了基质吸力影响的土坡稳定安全系数的计算当中。基于Galerkin加权余量法得出了饱和—非饱和渗流有限元列式。运用SEEP/W渗流模拟软件模拟了随降雨强度、降雨持时以及边坡坡度等参数变化下的孔隙水压力变化趋势。研究表明，降雨入渗引起非饱和土体中孔隙水压力上升，基质吸力丧失或减小，导致了非饱和土的抗剪强度降低，从而影响着边坡稳定性，使其安全系数降低；边坡内的孔隙水压力不随降雨强度的增大而一直增大，它受边坡土体的饱和渗透系数影响。 3、将降雨入渗作为土坡稳定分析的重要因素，研究了降雨强度、降雨持时等重要参数对填方非饱和土边坡渗流场分布发展和对边坡稳定性的影响。并将渗流场的孔隙水压力引入基于非饱和土抗剪强度理论的抗滑稳定计算中。降雨强度相同的条件下，降雨持时越长，边坡内孔隙水压力越大，入渗深度越大。这些工作可为工程中的填方边坡的排水防渗设计提供理论依据和参考。 |
| 作者： | 杨富军 |
| 专业： | 地质工程 |
| 导师： | 蒋忠诚 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 桂林理工大学 |
| 学位年度： | 2009 |
| 正文语种： | 中文 |
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