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考虑非饱和土体的土石坝渗流与坝坡稳定分析研究

朱晓源  
【摘要】:由渗流引起的土坡稳定问题一直是土力学和岩土工程界的热点问题之一。非饱和土指的是具有基质吸力的土,基质吸力的存在是造成非饱和土与饱和土工程性质有明显差异的根本原因。但目前,在土石坝渗流安全分析和坝坡稳定分析中较少考虑非饱和土渗流作用的影响。 本文根据饱和—非饱和渗流遵循的达西定律,以压力水头为基本未知量,从固、液相质量守恒方程出发,推导二维饱和—非饱和渗流控制方程。讨论了一般极限平衡法的特点,推导了考虑渗流作用下瑞典法和简化毕肖普法安全系数的计算公式,在分析非饱和土土坡稳定性时,考虑基质吸力对抗剪强度的贡献。 本文利用SEEP/W对一些典型的心墙坝、斜墙坝和均质坝进行断面剖分,计算了大坝浸润线位置、等势线、等压线、渗流量、渗透坡降等。根据饱和渗流数学模型,对这些典型土石坝工程进行实例研究,计算了稳定渗流状态下的坝身浸润线位置、等势线、等压线、渗流量、渗透坡降和坝坡稳定等。用饱和—非饱和数学模型、饱和数学模型和电模拟实验等三种方法对同一土石坝工程成果进行分析比较,同时还利用饱和—非饱和流流模型对库水位涨落情况下的非稳定渗流进行了分析。以三种典型坝型为工程实例,使用SLOPE/W程序进行了坝坡稳定计算,很好地解决了土坡渗流和稳定分析结果相结合的问题。


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