论文部分内容阅读
黄土台塬正在引起公众以及工程地质界的重视。这是因为引水灌溉工程、水电工程的扩建虽然提高了农业的基本产值,但也引起了较多的地质灾害,影响深远。本文以黑方台灌区塬边黄土斜坡为研究对象,通过对地质环境、斜坡灾害特征、灌溉水作用等较为全面的系统探索,取得的主要成果包括:(1)提出“塬边距”概念,建立“塬边距”水文地质模型和数学模型,利用GESTUDIO软件,进行非饱和瞬态渗流数值模拟。结果表明:“塬边距”(灌溉边界至塬边距离)是影响塬区及塬边斜坡体内地下水位抬升和渗透流速的关键因素,灌溉10年间,“塬边距”为100m和0m时,最大渗透流速由0.810m/d增加至0.850m/d;塬区地下水位线高程由灌前1642m上升至1660m和1665m,坡体内地下水位线高程由灌前1642m上升至1651.75m和1656.75m;-150kPa孔压线由分布于坡面和坡顶转移至仅分布于斜坡坡面。(2)基于“塬边距”概念模型,建立“灌溉强度”模型,进行非饱和瞬态渗流数值模拟。结果表明:灌溉10年间,灌溉强度由300×104m3增加至900×104m3时,最大渗透流速由0.810m/d增加至0.852m/d;塬区地下水位线高程由灌前1642m上升至1657.50m和1671.50m,斜坡体内地下水位线高程由灌前1642m上升至1652m和1661m。(3)基于非饱和抗剪强度的极限平衡法,考虑地下水位线变化与斜坡土体内基质吸力分布状态的关系,并且利用了Morgenstern-Price法,对塬边斜坡地质模型进行了稳定性分析。稳定分析结果是:当灌溉强度一定(500×104m3/a),随“塬边距”的减小,斜坡稳定系数逐渐递减,当“塬边距”小于50m时,斜坡稳定系数均小于1.100,说明斜坡处于欠稳定或不稳定状态,“塬边距”50m是一阀值,称为斜坡稳定安全距离。(4)提出两套地下排水方案,即“竖井”和“平孔”排水,建立水文地质概念模型及数学模型,验证其排水时效性。对“竖井”方案,灌溉10年间,“塬边距”由100m减小至0m、灌溉强度由300×104m3增加至900×104m3时,塬边斜坡稳定系数皆高于1.150;对“平孔”方案,灌溉10年间,“塬边距”由100m减小至0m、灌溉强度由300×104m3增加至900×104m3时,塬边斜坡稳定系数皆高于1.200。结果表明,两方案均能快速降低坡体内地下水位,减小了孔隙的水压,增大了有效正应力,增强了土体的抗滑力。