干湿循环作用下岸坡的长期稳定性研究

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随着国民经济的快速发展、国家基础设施的大规模建设,以及西部大开发战略的进一步深化,大型水库、大量水利水电工程的兴建,尤其是举世瞩目的三峡建成投入使用后,库水每年都将在145m的排沙泄洪水位和175m的蓄水发电水位之间往复循环升降。必然会涉及到库水“饱水-风干”水-土循环作用而导致的岸坡稳定性问题。因此,这方面的研究工作显得更加突出。  本文研究工作是在室内试验的基础上并用多学科知识及前人研究成果,从理论、试验、数值计算等方面对岸坡土体在经受库水水-土干湿循环作用后的劣化特性给岸坡稳定性造成的影响进行了较系统地分析研究,探讨了土体在水-土作用下的劣化规律及其影响下的岸坡稳定性变化规律。总结了岸坡长期稳定性的影响因子并运用灰色关联度理论对其进行了敏感性分析。论文的主要工作及结论如下:  ①水-土干湿循环作用对土体强度的影响显著。主要是由于土样在突然烘干和加水过程中破坏了土的原有结构,对土的粒间联结造成不可逆的损伤。试验表明,在一定范围内,土体抗剪强度随着干湿循环次数的增加而减小;随着干湿循环作用次数的增加,作用时间的延长,水-土作用给土体造成的损伤效应在减小,其强度参数的变化趋于平缓。在干湿循环过程中土体抗剪强度参数粘聚力相对内摩擦角的衰减幅度要大。  ②结合试验结果进行数值分析,分析研究了岸坡土体在经受水-土干湿循环作用后所导致土性劣化给岸坡稳定造成的影响。计算结果表明,(1)库水水-土循环作用对岸坡造成的变形破坏是一个累积损伤并逐步扩大发展直至破坏的过程。(2)水-土循环作用在一定范围内是加剧了岸坡的变形破坏。增加了岸坡的下滑力,由于排水管道是布置于岸坡体内,势必会导致管道内应力的增加。(3)岸坡安全系数随着干湿循环次数的变化规律类似于试验结果中粘聚力c的递变规律,岸坡土体所有物理力学参数中粘聚力c是对其安全系数影响最大的因素之一。  ③岸坡的长期稳定性与一般山地边坡有所区别,其特殊性主要在于它的活动与库水的浸泡、库区水位的变化及库水波浪的冲刷有很大的关系。由于其特殊性,本文从岸坡结构特性、地下水、库岸水位、雨水气候、波浪冲刷等影响因素方面对其稳定性进行分析总结。所有这些不利因素可能对岸坡的稳定产生不利影响。  ④运用灰色关联度理论对岸坡土体的物理力学参数和坡体的几何参数进行敏感性分析,寻找出岸坡失稳的主要影响因子。
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