【摘要】：由于西南地區(qū)特殊的地形和地質(zhì)環(huán)境條件,給區(qū)域工程建設(shè)帶來了問題,特別是機(jī)場(chǎng)建設(shè)難度較大。攀枝花機(jī)場(chǎng)是其中具有代表性的一座機(jī)場(chǎng),在其建成期間及建成之后發(fā)育著大大小小不同規(guī)模的地質(zhì)災(zāi)害隱患,威脅著機(jī)場(chǎng)乃至周邊居民的生命財(cái)產(chǎn)安全。國內(nèi)外眾多的學(xué)者對(duì)其產(chǎn)生的原因做了全方位多角度的分析,認(rèn)為降雨是導(dǎo)致其滑坡的一個(gè)最重要的原因。為進(jìn)一步深入研究西南地區(qū)高山機(jī)場(chǎng)建設(shè)場(chǎng)地填方邊坡引發(fā)滑坡影響重要因子,本課題選擇其中最典型攀枝花機(jī)場(chǎng)12#滑坡為例,以離心模型實(shí)驗(yàn)的降雨為研究核心,通過成都理工大學(xué)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室的大型土工離心機(jī)(500gt)構(gòu)建攀枝花12#滑坡的離心模型實(shí)驗(yàn),研究其降雨和滲流對(duì)邊坡失穩(wěn)造成的影響。主要研究成果如下:(1)研究和分析了以往降雨-滲流響應(yīng)相關(guān)的離心模型實(shí)驗(yàn)中存在的誤差,指出主要的影響因素包括:模型箱的選取、降雨裝置的構(gòu)成、模型的基座、填料的級(jí)配等。針對(duì)此次的實(shí)驗(yàn),對(duì)以上可能產(chǎn)生的誤差設(shè)計(jì)了不同的解決方案,并采取了合理的解決方案。主要解決方案如下:選取合適的密閉模型箱;研制了可供拆卸組裝拼接的降雨裝置;對(duì)模型的基座進(jìn)行了重新設(shè)計(jì)與制作,并測(cè)定其各項(xiàng)指標(biāo);對(duì)填料的級(jí)配依據(jù)滲透系數(shù)在原型的基礎(chǔ)上滲透系數(shù)增加了100倍;對(duì)坡體表面的徑流現(xiàn)象通過實(shí)驗(yàn)確定了合理的改變方向,即使用防滑墊B能夠明顯降低坡體表面徑流;對(duì)其它可能產(chǎn)生的誤差進(jìn)行了合理的改善。(2)根據(jù)相似比N=130在原始剖面的基礎(chǔ)上制作了離心模型。主要設(shè)計(jì)包括以及幾個(gè)方面:根據(jù)核心降雨及邊坡滲流響應(yīng),設(shè)計(jì)了儲(chǔ)水槽、水槽用以收集并模擬地下水和降雨;考慮到坡體的滲流情況,以滲透系數(shù)為主要因素,使用類砂巖材料和高滲透性級(jí)配達(dá)到了增大滲透系數(shù)的目的;使用孔隙水壓力傳感器和土壓力傳感器實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)了模型在實(shí)驗(yàn)過程中的變化情況;進(jìn)行了六次降雨,以2年為回歸周期分別模擬雨季和旱季階段坡體的降雨情況。(3)根據(jù)土壓力傳感器和孔隙水壓力傳感器數(shù)據(jù)的變化情況,結(jié)合實(shí)驗(yàn)過程中實(shí)際拍攝的視頻和照片,確定了本次實(shí)驗(yàn)過程中邊坡失穩(wěn)的三個(gè)主要階段分別為:1.固結(jié)壓密階段2.起裂-滑動(dòng)面孕育階段3.邊坡(緩慢)滑動(dòng)階段。通過物理實(shí)驗(yàn)和力學(xué)實(shí)驗(yàn)對(duì)坡體填料實(shí)驗(yàn)前試驗(yàn)后級(jí)配的變化進(jìn)行了分析,指出坡頂為應(yīng)力集中部位,并且從坡腳到坡頂顆粒逐漸變粗,不均勻系數(shù)逐漸變大。該滑坡失穩(wěn)的機(jī)理主要為:坡體軟弱巖層促滑作用,降雨誘發(fā)的邊坡變形,地下水長期耦合作用。(4)使用Geostudio的seep模塊和sigma模塊作為主要的數(shù)值模擬研究手段。建立了基于原始剖面為基礎(chǔ)的模型和以實(shí)驗(yàn)剖面為基礎(chǔ)的模型。對(duì)這兩個(gè)模型分別進(jìn)行了滲流場(chǎng)、應(yīng)力場(chǎng)、應(yīng)變場(chǎng)等的計(jì)算,并得出了相應(yīng)的結(jié)論。將兩個(gè)模型與實(shí)際的離心模型實(shí)驗(yàn)進(jìn)行了兩兩對(duì)比,指出了三者具有共同現(xiàn)象的部位和時(shí)間點(diǎn),同時(shí)也分析了三者具有的差異性。得出結(jié)論:數(shù)值模擬能夠反映實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ偷淖兓厔?shì),滲流響應(yīng)最為敏感的部位位于基覆界面和填筑體部位。
【圖文】：

最大厚度約 35-40m。易家坪老滑坡面積約 250 萬平方米，最大厚度約 25 米。具體如圖1-1 所示圖 1-1 滑坡治理后實(shí)拍圖（攝于 2018 年 1 月 24 日 來源 google earth）攀枝花 12#滑坡是一個(gè)降雨誘發(fā)填方體失穩(wěn)，并進(jìn)一步觸發(fā)老滑坡復(fù)活的典型案例。前人面對(duì)滑坡失穩(wěn)機(jī)理通常采用離心模型試驗(yàn)進(jìn)行過研究。但總的來說，并不成功，未能實(shí)現(xiàn)滲流對(duì)降雨的響應(yīng)模擬，因此沒有更好地分析清楚變形與不穩(wěn)定機(jī)制。為此，筆者基于 973 項(xiàng)目“山區(qū)支線機(jī)場(chǎng)高填方變形和穩(wěn)定控制關(guān)鍵基礎(chǔ)問題研究”。在導(dǎo)師指導(dǎo)的課題 4“機(jī)場(chǎng)高填方穩(wěn)定性分析研究”下，選擇“攀枝花12號(hào)#滑坡降雨-滲流響應(yīng)及失穩(wěn)機(jī)理研究”作為碩士論文的研究主題。在本次課題中，擬采用離心模擬試驗(yàn)和數(shù)值模擬相結(jié)合的手段，著重研究降

者針對(duì)不同的條件、不同的角度對(duì)降雨與邊坡的穩(wěn)定性進(jìn)行了不同的離心模型實(shí)驗(yàn)，得出了合理的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，以下作為重點(diǎn)分析：張敏（2008）其主要研究的是松散砂土質(zhì)邊坡的滲透特性。為此，主要設(shè)計(jì)了兩個(gè)背景條件條件均不同的離心模型實(shí)驗(yàn)，將降雨與地下水作用分開考慮。實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ椭饕粋�(gè)以降雨入滲為基礎(chǔ)的模型和一個(gè)以地下水上升的為基礎(chǔ)的模型（圖 1-2）。針對(duì)實(shí)驗(yàn)的降雨裝置而言，設(shè)計(jì)了一套新型的離心模型降雨裝置并且后期的實(shí)驗(yàn)也成功的證明了該裝置的可靠性。降雨裝置主要安裝在坡肩部位，坡面部位的降雨相對(duì)較少，因此覆蓋范圍有限。降雨的強(qiáng)度為 31.5mm/hr。同時(shí)考慮了雨水可能對(duì)坡面造成的侵蝕以及滲流現(xiàn)象，采取了一定·措施來防止其產(chǎn)生。而坡體采用的是砂土堆積體，因而具有很高的滲透性�？紫端畨毫鞲衅骶鶆虻姆植荚谄麦w的各個(gè)部位分別為 PPT1~PPT6.其加載過程主要為在 50g 的離心加速度下固結(jié)，在停機(jī)安裝降雨裝置，再加載到設(shè)計(jì)加速度 60g，之后開始降雨。開始降雨時(shí) PPT6 埋藏較淺沒有產(chǎn)生響應(yīng)，當(dāng)水位升高最底部的 PPT1 開始出現(xiàn)響應(yīng)，PPT2~6 依次產(chǎn)生響應(yīng)圖 1-3 所示。主要研究的為理想化環(huán)境的坡體，未對(duì)坡體失穩(wěn)機(jī)制進(jìn)行深入研究。
【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】：2019
【分類號(hào)】：P642.22

【相似文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 羅加福;;土工離心模型實(shí)驗(yàn)的發(fā)展與應(yīng)用[J];內(nèi)蒙古科技與經(jīng)濟(jì);2017年11期

2 ;離心模型[J];巖土工程界;2006年02期

3 蔡榮,梁媛,隋旺華,蔡振;離心模型試驗(yàn)概述及其在煤礦開采中的應(yīng)用探討[J];工程地質(zhì)學(xué)報(bào);2003年02期

4 周正濂;田良燦;;膠結(jié)充填設(shè)計(jì)的離心模型研究[J];國外采礦技術(shù)快報(bào);1988年07期

5 張利民;胡定;;高重力場(chǎng)中離心模型的水流控制設(shè)備[J];成都科技大學(xué)學(xué)報(bào);1989年03期

6 汪小剛,張建紅,趙毓芝,韓連兵;用離心模型研究巖石邊坡的傾倒破壞[J];巖土工程學(xué)報(bào);1996年05期

7 劉守華;韓文喜;李景林;劉鵬;;用離心模型研究超高填方地基變形特性[J];工程勘察;2005年02期

8 方浩;段雪鋒;王永志;王海;袁曉銘;王體強(qiáng);;離心模型砂雨法制備技術(shù)研究與展望[J];世界地震工程;2018年04期

9 周健,劉寧;離心模型試驗(yàn)技術(shù)應(yīng)用的新進(jìn)展[J];上海地質(zhì);2002年01期

10 劉守華，，蔡正銀;土工離心模型填料裝置研究[J];巖土工程學(xué)報(bào);1996年03期

相關(guān)會(huì)議論文 前6條

1 易進(jìn)棟;徐光明;劉守華;蔡正銀;;用離心模型檢驗(yàn)幾種地基處理方案[A];中國土木工程學(xué)會(huì)土力學(xué)及基礎(chǔ)工程學(xué)會(huì)地基處理學(xué)術(shù)委員會(huì)第三屆地基處理學(xué)術(shù)討論會(huì)論文集[C];1992年

2 熊冰;胡定;;黃土路基濕化特性的離心模型研究[A];巖土力學(xué)的理論與實(shí)踐——第三屆全國青年巖土力學(xué)與工程會(huì)議論文集[C];1998年

3 張利民;胡定;;土工離心模型在巖土工程中的應(yīng)用[A];海峽兩岸土力學(xué)及基礎(chǔ)工程地工技術(shù)學(xué)術(shù)研討會(huì)論文集[C];1994年

4 Dong Soo Kim;;通過離心模型評(píng)估大壩的抗震性能[A];水庫大壩高質(zhì)量建設(shè)與綠色發(fā)展——中國大壩工程學(xué)會(huì)2018學(xué)術(shù)年會(huì)論文集[C];2018年

5 劉清秉;項(xiàng)偉;;離子土固化劑改性膨脹土離心模型靜力觸探實(shí)驗(yàn)[A];第九屆全國工程地質(zhì)大會(huì)論文集[C];2012年

6 馮玉濤;肖盛燮;戎進(jìn)章;;公路邊坡新型防護(hù)體系及其力學(xué)解析[A];第二屆全國巖土與工程學(xué)術(shù)大會(huì)論文集（上冊(cè)）[C];2006年

相關(guān)博士學(xué)位論文 前1條

1 劉德乾;深埋煤層采動(dòng)過程頂板聚壓與煤柱受力的關(guān)聯(lián)性及其斷層結(jié)構(gòu)影響[D];中國礦業(yè)大學(xué);2009年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前9條

1 陳文濤;攀枝花12#滑坡降雨-滲流響應(yīng)及失穩(wěn)機(jī)理研究[D];成都理工大學(xué);2019年

2 宋登艷;灌溉誘發(fā)型黃土滑坡離心模型實(shí)驗(yàn)和數(shù)值分析[D];長安大學(xué);2014年

3 龔麗飛;分離卸荷式地下連續(xù)墻板樁碼頭結(jié)構(gòu)與土相互作用研究[D];南京水利科學(xué)研究院;2007年

4 曾友金;超長單樁荷載傳遞機(jī)理及其樁筏基礎(chǔ)共同作用研究[D];南京水利科學(xué)研究院;2002年

5 周禹;高填方路基沉降預(yù)測(cè)與控制沉降施工技術(shù)的研究[D];重慶交通大學(xué);2013年

6 孫笑;長安綜合試車場(chǎng)（墊江）高填方路基沉降變形和穩(wěn)定性研究[D];重慶交通大學(xué);2011年

7 蔡國軍;軟土地基中橋頭路基填筑對(duì)橋臺(tái)樁的影響研究[D];東南大學(xué);2004年

8 唐軍;高填方邊坡在強(qiáng)降雨條件下穩(wěn)定性分析[D];成都理工大學(xué);2014年

9 陳彬;小間距加筋擋土墻特性研究[D];重慶交通大學(xué);2017年

本文編號(hào)：2635884