泾阳南塬黄土边坡可靠度分析

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陕西泾阳南塬自1976年引水灌溉以来,地下水位逐年抬升,不断诱发滑坡灾害,蚕食农田,危及生命,急需系统的处治措施。由于黄土形成过程受气候影响显著,黄土-古土壤地层层序众多,边坡土体强度参数空间变异性大,参数准确测定困难,导致传统安全系数法评价边坡稳定性存在较大的不确定性。为此,本文以泾阳南塬为研究区,基于Bayes理论,提出考虑工程地质条件判断经验临滑边坡可靠度分析方法,降低可靠度计算结果的不确定性。采用所提方法对西安咸阳国际机场排污口边坡进行可靠度结果估计。此外,灌溉是造成该区域滑坡频发的重要原因,由于滑坡数量多,分布广,对区域滑坡进行工程防治是不现实的。为此,耦合非饱和渗流与强度,研究台塬灌溉入渗规律和边坡瞬态稳定性变化规律,分析台塬禁灌区宽度和黄土渗透性对边坡瞬态稳定性的影响。获得成果如下:(1)本文采取滤纸法测定L1、L5和L9黄土的土水特征曲线(SWCC),应用Van Genuchten模型进行曲线拟合,应用Van Genuchten非饱和渗透性方程预测三者的非饱和渗透曲线。表明黏性越高、致密性越好的黄土,在饱和状态下SWCC持水能力越强,土体渗透性越弱。在非饱和状态下,持水能力越弱,渗透性越强。(2)基于Bayes理论提出了一种边坡可靠度计算结果估计方法,采用该方法对西安咸阳国际机场排污口边坡进行稳定性评价。结果表明:稳定系数和失效概率后验分布方差更小,精度更高,评价结果更加符合实际。此外,采用后验期望损失法对稳定系数和失效概率后验分布进行了稳健性分析。结果表明:二者的后验分布均存在较好的稳健性。因此,本文所提方法可考虑区域工程地质经验,对黄土边坡进行更为精确的稳定性评价。(3)考虑引水灌溉对边坡稳定性的影响,在实际灌溉模式下对边坡进行70年瞬态可靠度分析,研究孔隙水压力剖面和边坡稳定性变化规律,分析禁灌区宽度和黄土渗透性对边坡稳定性的影响。结果表明:(1)灌溉入渗导致台塬剖面孔隙水压力的变化是缓慢过程,地下水位抬升、稳定系数下降和失效概率增大是多阶段缓慢过程。地下水位抬升与稳定系数下降和失效概率增大息息相关;(2)禁灌区宽度越长,地下水位抬升越缓慢,总抬升量越小;稳定系数降低越迟缓,最终降低幅度越小;失效概率增大越缓慢,最终增大幅度越小。设置60m的禁灌区是最经济、科学的区域滑坡防治措施;(3)高渗透性对边坡稳定性存在两面性。一方面,高渗透性,加快地表水分入渗,边坡稳定性越早发生明显下降。另一方面,增大台塬地下水排泄,边坡最终稳定性越高。
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