本文選題：黃土邊坡 + 降雨入滲��； 參考：《西北農林科技大學》2017年碩士論文

【摘要】：滑坡是我國主要的地質災害之一。在黃土分布廣泛的西北和華北地區(qū),大量的建設工程在實施過程中會形成大量的黃土開挖邊坡,如何避免滑坡的發(fā)生成了當前的重點和難點。近年來,持續(xù)的強降雨等惡劣的極端氣象災害頻繁發(fā)生,進一步加大了滑坡發(fā)生的概率。本文以延安市治溝造地工程為例,通過野外調查、室內試驗、邊坡穩(wěn)定數(shù)值模擬計算研究了開挖邊坡的滑坡形成機理。工程區(qū)夏季持續(xù)的強降雨天氣導致邊坡在坡頂、平臺、坡腳處匯集積水。針對這一現(xiàn)象,重點研究了持續(xù)強降雨引起的積水入滲對邊坡穩(wěn)定性的影響。通過在室內模擬土體垂直方向一維降雨積水入滲過程,觀測分析了土體含水率的變化以及濕潤鋒運移的特征。通過室內剪切試驗,研究了含水率變化對邊坡土體抗剪強度的影響。根據(jù)降雨積水入滲試驗得到的不同時刻土體飽和區(qū)分布情況,結合飽和區(qū)土體重度、粘聚力、內摩擦角的具體數(shù)值,采用FLAC3D巖土工程數(shù)值計算軟件計算分析了持續(xù)降雨條件下邊坡的安全穩(wěn)定性以及潛在滑動面的變化情況。最后針對開挖邊坡在自然狀態(tài)下的穩(wěn)定性,通過計算不同坡型與坡比下坡體的安全系數(shù)研究了邊坡開挖方式的優(yōu)化。本文得到的主要結論如下:(1)土體垂直方向一維積水入滲試驗結果表明:在降雨積水入滲條件下,淺層土體中濕潤鋒運移速度較快,隨著深度的增加濕潤鋒運移速度逐漸減緩;當濕潤鋒到達時,不同深度土體含水率均呈現(xiàn)先陡升再趨于平緩上升的變化;入滲持續(xù)一定時間后,某一深度土體的含水率基本保持不變,飽和度可達80%。(2)對比分析強度折減法的三種失穩(wěn)判據(jù)可得:數(shù)值計算不收斂判據(jù)的求解過程高效,簡便快捷;特征部位位移突變判據(jù)的求解過程繁瑣,但該判據(jù)得到的安全系數(shù)精確度較高;塑性區(qū)貫通判據(jù)求解過程能直觀反映剪切帶發(fā)展過程,但該判據(jù)得到的安全系數(shù)精確度不高。三種判據(jù)各有優(yōu)勢,但結合三種判據(jù)共同進行安全系數(shù)的計算能全面掌握邊坡穩(wěn)定性。(3)降雨入滲使土體的抗剪強度顯著降低,隨著降雨歷時的增加,邊坡土體中的飽和區(qū)域增大,土體局部的剪切變形增大。局部發(fā)生的塑性變形逐步擴展到一定程度時,坡體會產生位移突變以及剪切應變增量突變進而形成貫通的剪切帶,從而導致滑坡。因此,黃土邊坡應設置排水措施,避免降雨入滲引發(fā)滑坡等自然災害。(4)通過計算開挖邊坡在自然狀態(tài)時不同坡型與坡比下的安全系數(shù),證實了在坡體中間增設平臺能夠提升邊坡的安全系數(shù),增大邊坡的穩(wěn)定性。在邊坡頂點和坡腳位置固定的情況下,隨著平臺寬度的增加,邊坡安全系數(shù)呈現(xiàn)先增大后減小的變化情況。因此建議工程實際中合理增設平臺,控制平臺寬度。
[Abstract]:Landslide is one of the main geological disasters in China. In the Northwest and North China, where loess is widely distributed, a large number of construction projects will form a large number of loess excavation slopes in the process of implementation. How to avoid the occurrence of landslides has become the focus and difficulty. In recent years, severe extreme weather disasters such as continuous heavy rainfall occur frequently, which further increases the probability of landslide occurrence. In this paper, the landslide formation mechanism of excavated slope is studied by field investigation, laboratory test and numerical simulation calculation of slope stability, taking Yanan City Zhigou Land Reclamation Project as an example. The continuous heavy rainfall in summer in the engineering area leads to the accumulation of water at the top, platform and foot of the slope. In view of this phenomenon, the influence of water infiltration caused by continuous heavy rainfall on slope stability is studied. By simulating the infiltration process of one-dimensional rainfall water in vertical direction, the variation of soil moisture content and the characteristics of wetting front migration were observed and analyzed. The influence of water content on the shear strength of slope soil was studied by indoor shear test. According to the distribution of saturated soil at different times, the specific values of soil mass, cohesive force and internal friction angle in saturated area are obtained by rainfall water infiltration test. The safety and stability of slope and the variation of potential sliding surface under the condition of continuous rainfall are calculated and analyzed by FLAC3D geotechnical engineering numerical calculation software. Finally, aiming at the stability of excavation slope under natural condition, the optimization of slope excavation mode is studied by calculating the safety factor of slope body with different slope types and slope ratio. The main conclusions of this paper are as follows: (1) the results of one-dimensional water infiltration test in vertical direction show that under the condition of rainfall water infiltration, the velocity of wetting front migration in shallow soil is faster, and the migration velocity of wetting front gradually slows down with the increase of depth; When the wetting front arrives, the moisture content of the soil at different depths is steeply rising and then tends to rise slowly, and the moisture content of the soil at a certain depth remains basically unchanged after the infiltration lasts for a certain time. Saturation can reach 80. 2) three kinds of instability criteria for comparing and analyzing strength reduction method can be obtained: the calculation process of numerical calculation non-convergence criterion is efficient, simple and fast, and the calculation process of displacement catastrophe criterion of characteristic position is complicated. However, the accuracy of safety factor obtained by this criterion is high, and the calculation process of plastic zone penetrating criterion can directly reflect the development process of shear band, but the accuracy of safety factor obtained by this criterion is not high. Each of the three criteria has its own advantages, but the calculation of the safety factor combined with the three criteria can fully grasp the slope stability. 3) rainfall infiltration can significantly reduce the shear strength of soil, and with the increase of rainfall duration, The local shear deformation of the slope increases with the increase of the saturated area. When the local plastic deformation gradually extends to a certain extent, the slope experience the displacement abrupt change and the shear strain increment abrupt change to form the through shear zone, thus causes the landslide. Therefore, drainage measures should be set up in loess slope to avoid natural disasters such as landslide caused by rainfall infiltration. It is proved that adding a platform in the middle of the slope can enhance the safety factor of the slope and increase the stability of the slope. When the position of the top and foot of the slope is fixed, the slope safety coefficient increases first and then decreases with the increase of the platform width. Therefore, it is suggested that the platform should be added reasonably and the width of the platform should be controlled.
【學位授予單位】：西北農林科技大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2017
【分類號】：TU43

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本文編號：1829424