【摘 要】
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黄土滑坡是黄土塬较常见的地质灾害的一种,滑坡形成的因素有两个:一是因为外力作用导致黄土斜坡失去原有的应力平衡状态;二是外界环境的影响导致黄土的抗剪强度发生变化,不能
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黄土滑坡是黄土塬较常见的地质灾害的一种,滑坡形成的因素有两个:一是因为外力作用导致黄土斜坡失去原有的应力平衡状态;二是外界环境的影响导致黄土的抗剪强度发生变化,不能再保持原有的应力平衡状态,从而发生滑坡。降雨和灌溉是导致黄土滑坡地质灾害发生的最主要的因素。黄土塬上不同规模、不同尺寸、不同时期形成的裂缝、孔洞,可以形成降雨和灌溉等地表水快速入渗的优势通道。地表水汇聚于优势渗流通道,迅速的进入黄土塬内部,导致黄土塬坡体中的地下水位发生明显上升,促进了潜在滑动面的发展,导致滑坡发生。频繁的发生滑坡灾害,不仅会造成大量的人员伤亡和财产损失,还会使宝贵的土地资源不断流失,制约了当地的经济发展。黄土塬上每年的降雨量不大,但是降雨的时间较为集中,同时黄土塬上每年进行两次灌溉,并且灌溉方式均为漫灌,短时间内大量水沿着洞穴、裂缝进入坡体,因此,研究黄土优先流渗流特性以及通过阻断优先流渗流,增强黄土斜坡稳定性具有重要的理论意义和应用价值。本文通过制作EPS轻质混合土,对EPS轻质混合土进行室内试验,测定材料的强度性能,以及干湿循环对试样的影响。将EPS轻质混合土应用于黄土塬上裂缝填充,通过有限元软件GEO-studio模拟该种情况下的渗流方式,继而进行边坡稳定性计算,判断使用EPS轻质混合土填充裂缝是否能达到预期的目的。通过上述的研究试验,得到了如下的研究成果:1、EPS轻质混合的配合比中,当水泥掺入比提高时会提高材料的抗压强度,破坏应变会降低,同时粘聚力也会得到提高,水泥掺入比高的试样受干湿循环的影响较小,干燥时的尺寸变化率也较低;含水量的提高会降低材料的抗压强度,破坏应变会增大。50%含水量的时候粘聚力达到最高值,但是过多的水又会导致黄土中含水量提高,又降低了材料的稳定性,导致干湿循环的强度衰减率增高;EPS颗粒主要作用是降低材料的密度,EPS的添加量为3%的时候试样的抗压强度最低,1%的掺入比时试样的粘聚力最高,EPS颗粒掺入比越大,干湿循环的强度衰减率也就越大,干燥时的尺寸变化率最低变形最小;EPS颗粒的大小主要影响材料的均匀性,颗粒粒径大的试样,应力强度会降低,干湿循环的强度衰减率随着粒径的增大而降低,干燥时的尺寸变化率在粒径最小的时候最低。2、EPS轻质混合土经过干湿循环后会导致材料的性能降低,第一次干湿循环后,材料力学性能降低的最大,后续的每次降低幅度都在减小,材料性能趋于稳定。3、灌溉水和雨水等地表水入渗对边坡稳定性的影响较为明显。灌溉后,裂缝深处和两侧的孔隙水压力变化最为明显,有限元软件模拟能够清晰的看到裂缝周边的孔隙水压力变化情况。将EPS轻质混合土填充到裂缝,再进行渗流模拟,观察到孔隙水压力较没有填充发生了较大的变化,裂缝的填充消除了优先流带来的孔隙水压力集聚,改善了坡体孔隙水压力的分布。通过SLOPE/W的边坡稳定性计算结果,对裂缝进行填充后,边坡稳定安全系数得到明显提高,说明用EPS轻质混合土填充裂缝对坡体的稳定性有着明显的改善,再将各配合比的EPS轻质混合土填充裂缝后,分别进行渗流和边坡稳定性耦合计算,得到边坡稳定安全系数,对比可以发现,EPS轻质混合土的粘聚力、干重度对安全系数均有影响。随着EPS轻质混合土粘聚力的增大,黄土斜坡的稳定安全系数增大;随着EPS轻质混合土干重度的增大,黄土斜坡的稳定安全系数减小。
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