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降雨入渗对土石混填路堤边坡稳定性的影响分析

刘鹏辉  
【摘要】: 随着国民经济的不断发展,我国公路建设的步伐也越来越快。由于我国中西部地区的地质条件较为复杂,因此在修建公路时,使用开挖的土石混合体来修筑道路已成为工程界越来越多的选择,而降雨是引起边坡失稳的主要因素,本文针对在降雨条件下的边坡稳定问题,在现场进行了大型的人工降雨试验,并运用饱和-非饱和渗流理论,极限平衡方法等多种手段,系统地研究了在降雨条件下边坡内部渗流场的变化规律,以及其对边坡稳定性的影响。主要研究成果如下: 1、研究了作为路堤铺筑材料的土石混合体的基本物理力学性能,如密度、孔隙率等,研究了不同级配的土石体在不同含水率下的渗透特性,力学特性等,为后面的数值分析提供数据支持。 2、介绍了降雨入渗的一般过程以及影响降雨入渗的因素,如降雨强度、土石体的渗透系数等;阐述了饱和-非饱和稳定渗流问题的基本概念及其方程的推导,在此基础上介绍了渗流条件下的边界条件和降雨入渗所采用的定解条件,以及进行计算分析的原理。 3、进行了大型的现场降雨试验,通过对降雨过程中的土体变形、路堤内孔隙水压力、坡体位移的变化和坡体稳定性的变化情况等进行综合原位监测,探讨雨水在坡体的运移过程,分析降雨对边坡的影响。 4、利用有限元方法对降雨入渗的过程进行模拟分析,运用SEEP/W渗流计算程序计算降雨条件下水头、孔压的分布,运用SLOPE/W在渗流场的基础上,采用流固耦合的原理计算边坡的安全系数,评价边坡的稳定性;从而探求降雨强度、降雨持时对渗流场的影响,以及其对边坡稳定性的影响。 5、假如土石填料的强度在降雨过程中会减小,研究在此种情况下边坡的稳定性发展,并计算分析绿化带对坡体稳定性的影响。


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