為了研究干濕循環(huán)和降雨疊加作用對(duì)邊坡穩(wěn)定性的影響,以太原市迎澤區(qū)黃土邊坡為例,基于Mein-Larson修正模型計(jì)算浸潤(rùn)鋒深度,通過(guò)干濕循環(huán)和直剪試驗(yàn),得到浸潤(rùn)鋒內(nèi)黃土抗剪強(qiáng)度參數(shù)弱化規(guī)律,結(jié)合弱化規(guī)律并使用改進(jìn)強(qiáng)度折減法研究不同情況下黃土邊坡的穩(wěn)定性。研究結(jié)果表明:①黃土粘聚力、內(nèi)摩擦角均隨著循環(huán)次數(shù)增加而弱化,弱化趨勢(shì)先快后慢,最終趨向于殘余值,抗剪強(qiáng)度參數(shù)殘余值可為邊坡防護(hù)工程的設(shè)計(jì)參考;②相同降雨量下,與只考慮降雨作用相比,綜合考慮干濕循環(huán)和降雨影響時(shí)安全系數(shù)最多會(huì)減小47%,并且安全系數(shù)發(fā)生突變的時(shí)間和邊坡破壞時(shí)間均大幅提前;③使用改進(jìn)強(qiáng)度折減法計(jì)算邊坡安全系數(shù)比傳統(tǒng)方法更安全合理。因此,在分析降雨對(duì)邊坡穩(wěn)定性影響時(shí),干濕循環(huán)作用和降雨作用應(yīng)綜合考慮。該研究方法在研究黃土邊坡穩(wěn)定性的實(shí)際工程應(yīng)用中具有很大的現(xiàn)實(shí)意義。 

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試驗(yàn)方案示意圖

根據(jù)表2中浸潤(rùn)鋒深度計(jì)算結(jié)果,確定不同降雨時(shí)長(zhǎng)下邊坡浸潤(rùn)面。如圖3所示,根據(jù)浸潤(rùn)面的位置和邊坡特征,建立邊坡模型。邊坡模型中約束條件為:左右兩側(cè)約束水平向位移,底部約束豎向位移。強(qiáng)度折減法計(jì)算降雨、干濕循環(huán)以及疊加作用三種情況下邊坡穩(wěn)定系數(shù)時(shí),需要對(duì)整個(gè)邊坡模型參數(shù)進(jìn)行強(qiáng)度折減。試驗(yàn)測(cè)得邊坡模型參數(shù)見表3。表3 邊坡模型參數(shù)Tab.3 Model parameters of slope 位置 密度ρ/(g·cm-3) 彈性模量E/MPa 泊松比ν 抗拉強(qiáng)度f(wàn)t/kPa 浸潤(rùn)鋒以下 1.74 23 0.25 11.26 浸潤(rùn)鋒以上 1.94 15 0.26 8.20

圖5所示為降雨作用下安全系數(shù)隨降雨時(shí)長(zhǎng)變化曲線�？梢�,安全系數(shù)隨著降雨時(shí)長(zhǎng)增加而衰減,降雨量小于118 mm時(shí)安全系數(shù)變化均勻且緩慢,超過(guò)118 mm時(shí)衰減速度突然增加。隨著降雨量增加,浸潤(rùn)鋒深度不斷增加,邊坡安全系數(shù)在降雨量達(dá)到236 mm開始小于1,此時(shí)浸潤(rùn)鋒深度達(dá)到1.17 m。因此,降雨對(duì)邊坡穩(wěn)定影響的大小與浸潤(rùn)鋒深度密切相關(guān)。相較于傳統(tǒng)強(qiáng)度折減法,改進(jìn)后強(qiáng)度折減法的計(jì)算結(jié)果始終較小,即改進(jìn)強(qiáng)度折減方法計(jì)算結(jié)果更安全。③ 降雨和干濕循環(huán)疊加作用對(duì)邊坡穩(wěn)性的影響。

【參考文獻(xiàn)】：
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