【摘要】：我國(guó)黃土分布廣泛,占世界黃土總量的70%,特別是在西北地區(qū),基于脆弱的地質(zhì)環(huán)境,加之常年澆灌造成地下水位上漲,使得該地區(qū)滑坡頻繁產(chǎn)生,嚴(yán)重制約當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)的發(fā)展,因此研究黃土入滲特征對(duì)理清黃土滑坡產(chǎn)生機(jī)理具有重要意義。本文以黑方臺(tái)黃土滑坡為研究對(duì)象,綜合現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查和文獻(xiàn)調(diào)研方法,研究黑方臺(tái)黃土的非飽和入滲特征。通過(guò)野外現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查、室內(nèi)大型土柱試驗(yàn)、基于試驗(yàn)的理論模型和數(shù)值模擬等手段對(duì)黑方臺(tái)黃土的入滲特征進(jìn)行了深入的分析,主要得到以下結(jié)論:(1)室內(nèi)大型土柱試驗(yàn)過(guò)程中,裂縫主要分布在30-100cm內(nèi),具有聚集性;最大沉降量為4cm,最大沉降位置在106cm處,裂縫發(fā)育位置主要在最大沉降量之上。(2)入滲深度和累計(jì)入滲水量的增長(zhǎng)幅度均逐漸減小,濕潤(rùn)鋒運(yùn)移速率曲線和水量累計(jì)速率變化曲線趨勢(shì)相似。根據(jù)入滲速率的變化,將入滲進(jìn)程分為三個(gè)階段:A積水強(qiáng)度控制階段、B非飽和入滲階段、C飽和入滲階段。沉降量最大處以下土體為連續(xù)均勻沉降,沉降速率為0.9cm/d左右,黃土沉降量與深度呈線性相關(guān),黃土的沉降幅度(濕陷能力)為2.19cm/m,黃土入滲沉降期間干密度由1.42g/cm~3增加至1.45g/cm~3。(3)黃土體積含水率先增大后降低并保持穩(wěn)定值,含水率響應(yīng)時(shí)間變化趨勢(shì)和濕潤(rùn)鋒運(yùn)移趨勢(shì)基本吻合。根據(jù)土柱含水率剖面,將其分為了三個(gè)入滲階段:積水控制初期、非飽和運(yùn)移期、飽和穩(wěn)定期。(4)隨著水分的入滲基質(zhì)吸力迅速降低;淋溶液流量隨著水頭的下降逐漸降低減小,且下降幅度逐漸增大。粒徑在2.2um-28um之間的顆粒含量變化明顯,黏粒和粉粒含量的增加,對(duì)入滲速率具有一定的影響。(5)根據(jù)試驗(yàn)含水率變化特征并結(jié)合野外實(shí)際含水率剖面,建立了黃土的入滲概化模型。黃土的入滲方式以水氣運(yùn)移為主,屬于典型的非飽和穩(wěn)定流入滲。(6)基于Garder模型、van Genuchten模型、FredlundXing模型對(duì)實(shí)測(cè)基質(zhì)吸力和體積含水率進(jìn)行擬合,得到各模型相關(guān)系數(shù)R~2分別為:0.9894、0.9913、0.9916。通過(guò)圖法獲得該G-A水頭入滲模型中的k _s(h)和s_f的值為0.0004cm/min和12.18cm。修正了G-A入滲模型,發(fā)現(xiàn)在黃土的淺表層入滲中,該模型具有較好的吻合度,而伴隨著入滲深度的增加,該模型的吻合度逐漸降低。(7)應(yīng)用hydrus-1d軟件模擬了含水率隨剖面深度變化的關(guān)系,模擬值和試驗(yàn)實(shí)測(cè)值的變化趨勢(shì)基本吻合;分析了黃土滑坡實(shí)際地質(zhì)情況,應(yīng)用geo-studio軟件模擬了在灌溉作用下100天的周期中,黃土滲流場(chǎng)的變化,模擬發(fā)現(xiàn):模擬結(jié)果與水位孔監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)吻合,隨著入滲靠近坡面處水頭值不斷增大,造成地下水的波動(dòng)。通過(guò)入滲前后水位線對(duì)比發(fā)現(xiàn):在灌溉100天后,邊坡模型水位抬升了0.12m,實(shí)測(cè)地下水位抬升了0.15m,增長(zhǎng)幅度基本吻合。
【圖文】：

成都理工大學(xué)碩士學(xué)位論文內(nèi)，初始含水率越大，非飽和黃土滲透系數(shù)越小，且滲透系減小。但由于測(cè)試技術(shù)的限制，未能發(fā)現(xiàn)水在土體中真正的滲和入滲模型研究現(xiàn)狀土是由固液氣等組成的多項(xiàng)混合體，其性狀相比飽和土更加者對(duì)入滲做了大量的研究，建立了多種入滲模型。Green和Am在積水條件下的入滲模型，該模型假定存在一個(gè)濕潤(rùn)峰面，間的土體處于飽和狀態(tài)，濕潤(rùn)鋒面始終保持水平。濕潤(rùn)鋒前含水率狀態(tài)，稱為干燥區(qū)，濕潤(rùn)鋒后的土體受入滲影響為飽如圖 1-1 為 Green-Ampt 入滲模型簡(jiǎn)圖。

黑方臺(tái)隸屬甘肅省永靖縣鹽鍋峽鎮(zhèn)的東北方向，地處黃河與湟水河交匯處的西南方向，黃河的北岸，距甘肅省會(huì)蘭州市約 50km，距離永靖縣城約 20km，屬黃河Ⅳ級(jí)階地，臺(tái)面海拔在 1700m 左右，臺(tái)塬東西方向長(zhǎng)約 6km，南北方向?qū)捈s 2km，臺(tái)塬總面積約 11km2。從蘭州城區(qū)可以坐車或駕車前往黑方臺(tái)研究區(qū)路況在以水泥路為主，在靠近永靖縣路況以黃土路為主，彎道較多且，路線崎嶇，，灰塵大，不太利于高速前進(jìn)。黑方臺(tái)距離鹽鍋峽鎮(zhèn)約 3km，道路情況良好，彎道多，上臺(tái)塬部分坡度大，有公路直接通到黑方臺(tái)研究區(qū)。在西北地區(qū)的眾多階地中, 黑方臺(tái)臺(tái)塬是面積最大、臺(tái)面較平整、滑坡最聚集的階地之一，其地理位置坐標(biāo)為 N36°04′10″～36°07′20″，E103°16′40″～103°20′50″，臺(tái)塬被一條切割較深的虎狼溝一分為二，西側(cè)為方臺(tái)，東側(cè)為黑臺(tái)。研究區(qū)內(nèi)有大量的民用房屋建筑，距離研究區(qū)邊界約 300m，鹽蘭公路繞臺(tái)塬南緣通過(guò)，臺(tái)塬上有簡(jiǎn)易的鄉(xiāng)村便道，供農(nóng)業(yè)生產(chǎn)用車等，整個(gè)臺(tái)塬上交通較為便利，研究區(qū)地理位置如圖 2-1 所示。
【學(xué)位授予單位】：成都理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：TU444;P642.22

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2606580