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贵州石化高填方边坡渗流稳定性研究

胡元进  
【摘要】:经济基础薄弱的西部地区随国家西部大开发战略实施,各项设施建设取得突飞猛进的发展。西部地区,尤其是云贵高原独特的环境、地质条件以及多雨气候条件,使山区工程建设中高挖深填所形成的边坡稳定性问题尤为突出。贵州织金石化场区高填方边坡地表高程1200m,填方设计标高1250m,坡高50m,预计填方达4100万方。本文在前人研究成果的基础上,以贵州省织金石化高填方场地平整工程为对象,探明研究区的工程地质和水文地质条件;根据Visual MODFLOW模型运行后发现,研究区在场区填方前后,地下水渗流场在地势较高的区域地下水水位变动在1m以内,填方较高的地方水位变动较大,最大达到4m左右。渗流场分布图显示出原有地形对场地填方后地下水渗流场重分布影响较大。运用FLAC ~(3D)软件,结合渗流耦合机理,模拟三种不同工况下贵州织金石化场区填方后所形成的高边坡在降雨入渗条件下的稳定性。根据填方边坡模型分析可以得出,在三种不同工况降雨强度下,随着降雨入渗时间的不同,边坡应力应变反映出不同的分布特征。(1)在第一种工况及降雨强度为25mm/d,持续雨水入渗。由于降雨量较小,雨水入渗量不大,水土作用较弱,剪应变增量不敏感,雨水入渗对边坡岩土体影响较小。剪应变增量大多出现在坡面及边坡交界面处,最大剪应变增量0.003左右,与边坡变形位移场一致。(2)随着降雨强度增大,在50mm/d的第二种工况,持续降雨入渗24h后,剪应变增量和位移场都有较大幅度的变化。最大剪应变增量和最大位移分别达到0.0035和3.64mm,边坡坡脚部分应力集中,可能出现较大的错动,影响边坡稳定性。(3)在180mm/d的暴雨工况,边坡持续雨水入渗作用后,剪应变和位移迅速达到一定量值,分别为0.13、21mm,距离坡面一定范围内出现一条最为薄弱的滑移带。一旦暴雨持续,填方边坡最有可能在此薄弱带发生变形破坏,滑移失稳。对边坡稳定性极为不利。(4)结合极限平衡法、流固耦合计算等不同方法进行高填方边坡安全系数计算,显示了降雨入渗对填方边坡稳定性有较大的影响。从模型预测的结果可以看出,在一般工况下填方边坡稳定性系数在1以上,处于基本稳定状态;在暴雨工况下,雨水入渗对边坡岩土体影响明显,随着强降雨持续下渗,边坡可能在薄弱带变形破坏,诱导边坡滑移失稳。必须注意观测和监控边坡裂隙等结构的发育情况,加强边坡周界地表径流拦截以及坡面雨水防渗,及时开展边坡防护和边坡稳定性预测。


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