【摘要】：由于西南地區(qū)特殊的地形和地質環(huán)境條件,給區(qū)域工程建設帶來了問題,特別是機場建設難度較大。攀枝花機場是其中具有代表性的一座機場,在其建成期間及建成之后發(fā)育著大大小小不同規(guī)模的地質災害隱患,威脅著機場乃至周邊居民的生命財產安全。國內外眾多的學者對其產生的原因做了全方位多角度的分析,認為降雨是導致其滑坡的一個最重要的原因。為進一步深入研究西南地區(qū)高山機場建設場地填方邊坡引發(fā)滑坡影響重要因子,本課題選擇其中最典型攀枝花機場12#滑坡為例,以離心模型實驗的降雨為研究核心,通過成都理工大學重點實驗室的大型土工離心機(500gt)構建攀枝花12#滑坡的離心模型實驗,研究其降雨和滲流對邊坡失穩(wěn)造成的影響。主要研究成果如下:(1)研究和分析了以往降雨-滲流響應相關的離心模型實驗中存在的誤差,指出主要的影響因素包括:模型箱的選取、降雨裝置的構成、模型的基座、填料的級配等。針對此次的實驗,對以上可能產生的誤差設計了不同的解決方案,并采取了合理的解決方案。主要解決方案如下:選取合適的密閉模型箱;研制了可供拆卸組裝拼接的降雨裝置;對模型的基座進行了重新設計與制作,并測定其各項指標;對填料的級配依據滲透系數(shù)在原型的基礎上滲透系數(shù)增加了100倍;對坡體表面的徑流現(xiàn)象通過實驗確定了合理的改變方向,即使用防滑墊B能夠明顯降低坡體表面徑流;對其它可能產生的誤差進行了合理的改善。(2)根據相似比N=130在原始剖面的基礎上制作了離心模型。主要設計包括以及幾個方面:根據核心降雨及邊坡滲流響應,設計了儲水槽、水槽用以收集并模擬地下水和降雨;考慮到坡體的滲流情況,以滲透系數(shù)為主要因素,使用類砂巖材料和高滲透性級配達到了增大滲透系數(shù)的目的;使用孔隙水壓力傳感器和土壓力傳感器實時監(jiān)測了模型在實驗過程中的變化情況;進行了六次降雨,以2年為回歸周期分別模擬雨季和旱季階段坡體的降雨情況。(3)根據土壓力傳感器和孔隙水壓力傳感器數(shù)據的變化情況,結合實驗過程中實際拍攝的視頻和照片,確定了本次實驗過程中邊坡失穩(wěn)的三個主要階段分別為:1.固結壓密階段2.起裂-滑動面孕育階段3.邊坡(緩慢)滑動階段。通過物理實驗和力學實驗對坡體填料實驗前試驗后級配的變化進行了分析,指出坡頂為應力集中部位,并且從坡腳到坡頂顆粒逐漸變粗,不均勻系數(shù)逐漸變大。該滑坡失穩(wěn)的機理主要為:坡體軟弱巖層促滑作用,降雨誘發(fā)的邊坡變形,地下水長期耦合作用。(4)使用Geostudio的seep模塊和sigma模塊作為主要的數(shù)值模擬研究手段。建立了基于原始剖面為基礎的模型和以實驗剖面為基礎的模型。對這兩個模型分別進行了滲流場、應力場、應變場等的計算,并得出了相應的結論。將兩個模型與實際的離心模型實驗進行了兩兩對比,指出了三者具有共同現(xiàn)象的部位和時間點,同時也分析了三者具有的差異性。得出結論:數(shù)值模擬能夠反映實驗模型的變化趨勢,滲流響應最為敏感的部位位于基覆界面和填筑體部位。
【圖文】：

最大厚度約 35-40m。易家坪老滑坡面積約 250 萬平方米，最大厚度約 25 米。具體如圖1-1 所示圖 1-1 滑坡治理后實拍圖（攝于 2018 年 1 月 24 日 來源 google earth）攀枝花 12#滑坡是一個降雨誘發(fā)填方體失穩(wěn)，并進一步觸發(fā)老滑坡復活的典型案例。前人面對滑坡失穩(wěn)機理通常采用離心模型試驗進行過研究。但總的來說，并不成功，未能實現(xiàn)滲流對降雨的響應模擬，因此沒有更好地分析清楚變形與不穩(wěn)定機制。為此，筆者基于 973 項目“山區(qū)支線機場高填方變形和穩(wěn)定控制關鍵基礎問題研究”。在導師指導的課題 4“機場高填方穩(wěn)定性分析研究”下，選擇“攀枝花12號#滑坡降雨-滲流響應及失穩(wěn)機理研究”作為碩士論文的研究主題。在本次課題中，擬采用離心模擬試驗和數(shù)值模擬相結合的手段，著重研究降

者針對不同的條件、不同的角度對降雨與邊坡的穩(wěn)定性進行了不同的離心模型實驗，得出了合理的實驗結果，以下作為重點分析：張敏（2008）其主要研究的是松散砂土質邊坡的滲透特性。為此，主要設計了兩個背景條件條件均不同的離心模型實驗，將降雨與地下水作用分開考慮。實驗模型主要包含一個以降雨入滲為基礎的模型和一個以地下水上升的為基礎的模型（圖 1-2）。針對實驗的降雨裝置而言，設計了一套新型的離心模型降雨裝置并且后期的實驗也成功的證明了該裝置的可靠性。降雨裝置主要安裝在坡肩部位，坡面部位的降雨相對較少，因此覆蓋范圍有限。降雨的強度為 31.5mm/hr。同時考慮了雨水可能對坡面造成的侵蝕以及滲流現(xiàn)象，采取了一定·措施來防止其產生。而坡體采用的是砂土堆積體，因而具有很高的滲透性�？紫端畨毫鞲衅骶鶆虻姆植荚谄麦w的各個部位分別為 PPT1~PPT6.其加載過程主要為在 50g 的離心加速度下固結，在停機安裝降雨裝置，再加載到設計加速度 60g，之后開始降雨。開始降雨時 PPT6 埋藏較淺沒有產生響應，當水位升高最底部的 PPT1 開始出現(xiàn)響應，PPT2~6 依次產生響應圖 1-3 所示。主要研究的為理想化環(huán)境的坡體，未對坡體失穩(wěn)機制進行深入研究。
【學位授予單位】：成都理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2019
【分類號】：P642.22

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本文編號：2635884