降雨对黄土边坡稳定性的影响研究

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滑坡是全球普遍存在的地质灾害之一,对人类的生命财产和经济建设构成了巨大的威胁。大量资料调查结果显示,降雨是众多边坡工程失稳的主要诱导因素之一,因此研究降雨入渗对边坡内的地下水位、孔隙水压力和含水量的影响,是边坡稳定性研究的前提条件。  论文第一部分以一个理想土坡模型为研究对象,研究了降雨强度、降雨历时、雨型、前期降雨、初始条件、土体渗透系数、竖直向与水平向渗透系数之比、土水特征曲线等参数对渗流与稳定性分析的影响,从机理上解释了各种参数对边坡稳定性的影响。研究结果表明:降雨强度的增大、降雨历时的增大、降雨分布的均匀化、初始含水率的增大、土体渗透系数的提高、竖直向渗透系数与水平向渗透系数比的增大、土水特征曲线中a值的增大、n值的减小、残余含水率θr的增大等都会导致边坡体内的体积含水率增大,从而使水分在边坡内的运动速率增大,导致边坡体内的基质吸力减小,使得基质吸力对土体抗剪强度的贡献减弱,进而导致边坡的安全系数减小。  论文第二部分以铜川某黄土高边坡为背景,研究了不考虑应力场和渗流场耦合、考虑应力场和渗流场耦合两种情况下边坡在多年平均降雨、20年一遇暴雨、100年一遇暴雨条件下边坡内渗流场的变化,并提出了一种减小初始条件对渗流分析结果影响的方法;进而在渗流结果的基础上采用单纯的极限平衡法、有限元与极限平衡的联合法对边坡稳定性进行了对比分析,得出了有限元与极限平衡法的联合使用对安全系数的变化比较敏感,并且求得安全系数偏小,所以说单纯使用极限平衡法偏于危险,建议在以后分析降雨条件下的边坡稳定性时采用有限元和极限平衡的联合法。采用改进后的边坡稳定性分析方法得到的结果表明:2-2剖面无论是旱季还是雨季都处于不稳定状态;4-4剖面在旱季和雨季都处于基本稳定状态,但安全储备不足;7-7剖面在旱季与雨季都处于稳定状态。
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