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黄河下游堤防非饱和土边坡稳定性分析

刘海宁  
【摘要】: 非饱和土边坡稳定性研究尚处于探索阶段。本文结合室内非饱和土的基质吸力试验、非饱和土的直接渗透试验和非饱和土的强度试验的试验结果,对黄河下游堤防工程这一典型的非饱和土边坡,考虑在降雨、洪水和降雨与洪水共同作用下,分析了非饱和土渗流场的变化情况,研究了这些因素对非饱和土边坡稳定性的影响。主要工作有以下几方面: 1、进行室内非饱和土的试验。试验土样取自黄河下游大堤某段,其岩性为粉质粘土,由于黄河大堤是人工填筑压实而成的,为了模拟大堤的实际工作状态,室内重塑土的最大干密度以现场最大干密度为标准进行了制样。进行了基质吸力试验、非饱和土的直接渗透试验和非饱和土的强度试验。 2、以非饱和土的基质吸力试验为出发点,利用应力应变控制式非饱和土三轴仪测定非饱和土的基质吸力和体积含水量,由此得出一系列粉质粘土的土水特征曲线;由非线性曲线拟合得出土-水特征曲线方程,根据其与渗透函数的关系,推导出Mualem渗透函数方程的具体形式。由Mualem方程的具体形式计算得出的非饱和土的渗透系数和直接测量法得到的渗透系数存在一致性,从而进一步证明了Mualem方程具体形式的合理性,并为进行非饱和土的渗透分析提供条件。 3、以非饱和土的强度试验为出发点,整理试验结果得出非饱和土强度参数,试验结果亦表明:基质吸力对非饱和土强度是有贡献的,考虑这一因素对强度的影响有重要意义。 4、具体分析了降雨、洪水和降雨与洪水共同作用下,黄河大堤这一典型的非饱和土边坡的非饱和土区域的渗流场的变化情况,并得出降雨、洪水和降雨与洪水共同作用下对非饱和土区域的影响范围,这一影响范围大致在1至2米内。该影响范围的确定对进行非饱和土的边坡稳定性分析具有重要意义。 5、考虑非饱和土基质吸力对边坡安全性的影响后,边坡的安全系数有所增大;而且可以定量的解释水对土体强度的弱化的影响。


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