降雨條件下黃土深路塹邊坡穩(wěn)定性分析及加固技術(shù)研究.pdf

1、常年處于干旱地區(qū)的黃土通常都是非飽和土，在降雨條件下，由于雨水的入滲往往會(huì)導(dǎo)致邊坡失穩(wěn)。宄其原因，降雨條件下，黃土邊坡表層土體含水量增大，基質(zhì)吸力逐漸消散，進(jìn)而引起非飽和黃土抗剪強(qiáng)度減小，從而引發(fā)滑坡。
　　降雨是引發(fā)滑坡的主要因素，降雨條件下邊坡穩(wěn)定性分析早已成為巖土界的重要課題。研究降雨過(guò)程中邊坡水分場(chǎng)及穩(wěn)定性隨時(shí)間、空間的動(dòng)態(tài)變化對(duì)邊坡穩(wěn)定性研究和滑坡預(yù)測(cè)有重要意義。文章以飽和—非飽和滲流理論為基礎(chǔ)，研究降雨條件下邊坡水分場(chǎng)

2、的變化規(guī)律，分析了不同降雨強(qiáng)度、降雨持續(xù)時(shí)間、邊坡坡高、坡度以及黃土節(jié)理對(duì)邊坡表層土體含水量和孔隙水壓力的影響，然后基于瞬態(tài)滲流分析結(jié)果，結(jié)合極限平衡法對(duì)邊坡穩(wěn)定性的動(dòng)態(tài)變化過(guò)程進(jìn)行分析，最后對(duì)邊坡進(jìn)行了錨桿抗滑樁加固設(shè)計(jì)，以及對(duì)加固后邊坡的穩(wěn)定性進(jìn)行計(jì)算。具體的研究工作如下:
　　(1)歸納總結(jié)了飽和—非飽和滲流基礎(chǔ)理論。以達(dá)西定律和能量守恒定律為基礎(chǔ)，歸納總結(jié)了飽和—非飽和滲流微分方程以及微分方程的定解條件，用以后續(xù)有限元數(shù)值

3、計(jì)算的基礎(chǔ)。
　　(2)考慮降雨條件，進(jìn)行了非飽和黃土瞬態(tài)滲流計(jì)算，得到了不同降雨強(qiáng)度、降雨持續(xù)時(shí)間、邊坡坡高、坡度以及黃土節(jié)理存在下邊坡土體水分場(chǎng)的變化規(guī)律，即不同降雨條件對(duì)非飽和黃土本體積含水量、孔隙水壓力的影響。由計(jì)算結(jié)果得到:降雨條件下，由于雨水入滲主要影響邊坡的表層土體，主要表現(xiàn)為土體含水量增加，出現(xiàn)暫態(tài)飽和區(qū)，基質(zhì)吸力（負(fù)孔隙水壓力）減小;此外，盡管整個(gè)邊坡表層土體整體變化規(guī)律是含水量增加，基質(zhì)吸力減小，但土體含水量和

4、基質(zhì)吸力的變化速率和變化幅度因土體位置而異，越靠近坡腳處的表層土體含水量和孔隙水壓力變化的速率和幅度越大，坡頂處表層土體含水量和孔隙水壓力變化速度和幅度較小。坡腳處最開始土體出現(xiàn)暫態(tài)飽和區(qū)，隨著降雨時(shí)間增大，該區(qū)沿坡面向上延伸，最終整個(gè)邊坡表層土體都出現(xiàn)飽和區(qū)。降雨過(guò)程中，當(dāng)考慮黃土節(jié)理存在時(shí)，雨水的入滲速率和深度明顯增大，邊坡表層土體出現(xiàn)飽和區(qū)域時(shí)間提早。
　　(3)基于飽和—非飽和滲流計(jì)算結(jié)果分析了降雨過(guò)程中黃土深路塹邊坡的穩(wěn)

5、定安全系數(shù)的動(dòng)態(tài)變化。將滲流計(jì)算得到的結(jié)果和非飽和土抗剪強(qiáng)度理論相結(jié)合，運(yùn)用極限平衡法計(jì)算不同降雨強(qiáng)度和降雨持續(xù)時(shí)間下邊坡的穩(wěn)定安全系數(shù)。由計(jì)算結(jié)果可以看到:降雨條件不同邊坡穩(wěn)定安全系數(shù)值不同，同一降雨強(qiáng)度下，穩(wěn)定安全系數(shù)隨著時(shí)間的增加而減小;相同降雨持時(shí)，雨強(qiáng)大，系數(shù)越小;邊坡高度增大時(shí)，邊坡表層土體含水量的最大值大致相同，但是雨水的入滲深度則隨著坡度的增大而增大，因此受降雨影響的土體去增大了，抗剪強(qiáng)度減小的土體區(qū)域增大，導(dǎo)致邊坡穩(wěn)定

6、安全系數(shù)有所減小;邊坡坡度增大時(shí)，邊坡穩(wěn)定安全系數(shù)小;當(dāng)考慮節(jié)理存在時(shí)，降雨過(guò)程中，存在節(jié)理區(qū)的邊坡穩(wěn)定安全系數(shù)減小的幅度逐漸降低，這是由于降雨初期雨水入滲速度快，邊坡表層土體含水量增大的速率快，降雨后期土體含水量增大速率較緩，降雨3d后邊坡表層土體達(dá)到飽和，而均質(zhì)邊坡土體含水量增大幅度差異相較之下沒那么明顯，因而邊坡穩(wěn)定安全系數(shù)增大速率也沒明顯變化，降雨3d后邊坡土體未達(dá)到飽和狀態(tài)。
　　(4)對(duì)邊坡采用錨桿抗滑樁加固方案的比選