本文關(guān)鍵詞： 孔隙水 滑坡 滲流 化學(xué)效應(yīng) 數(shù)值模擬　出處：《蘭州大學(xué)》2017年碩士論文　論文類型：學(xué)位論文

【摘要】：孔隙水是巖土體的重要組成部分,孔隙水與土體之間的相互作用是影響其物理力學(xué)性質(zhì)的重要因素。流動(dòng)的孔隙水不僅對(duì)土顆粒骨架施加滲透力的作用,更能夠通過溶濾淋失、搬運(yùn)沉積等作用,使得土體中的鹽分溶出擴(kuò)散,與土中所含礦物成分發(fā)生反應(yīng),影響土顆粒之間的作用力,進(jìn)而發(fā)生一系列的分散絮凝作用,最終改變顆粒的尺寸與排列方式。滲流產(chǎn)生的孔隙水壓力直接影響著土體的有效應(yīng)力的大小,孔隙水排泄不暢產(chǎn)生的超孔隙水壓力是土體破壞的重要誘發(fā)因素,強(qiáng)烈影響著諸如滑坡泥石流以及地基液化等地質(zhì)災(zāi)害的激發(fā)啟動(dòng)模式。文章從孔隙水的化學(xué)與力學(xué)效應(yīng)兩方面,通過室內(nèi)試驗(yàn)以及基于FLAC 3D的數(shù)值模擬,從微觀結(jié)構(gòu)到宏觀的力學(xué)性能,詳細(xì)闡述了在黃土臺(tái)塬灌溉區(qū)孔隙水作用下的黃土滑坡機(jī)理。得出了以下結(jié)論:(1)隨著溶液濃度的增大,黃土的滲透系數(shù)先下降后上升,這是由于黃土中粘土含量較少并且粘土顆粒主要作為粉粒之間的聯(lián)結(jié)物,粘土顆粒的絮凝作用首先增大了粉粒之間的聯(lián)結(jié)力,減小了孔隙體積,而當(dāng)濃度升高到某一特定值時(shí),絮凝作用形成的大顆粒之間孔隙體積逐漸增大,造成了滲透系數(shù)的上升。(2)不同離子類型對(duì)黃土滲透性的影響與其對(duì)粘性土的影響類似。陽(yáng)離子價(jià)態(tài)越高、離子半徑越大,黃土的滲透系數(shù)越大;而陰離子對(duì)滲透性的影響取決于其對(duì)粘土礦物表面電荷的中和能力和溶液體系的pH值,陰離子中和能力越強(qiáng)、溶液體系pH值越大,黃土滲透系數(shù)越小。(3)FLAC 3D數(shù)值模擬的結(jié)果顯示隨著灌溉時(shí)間延長(zhǎng)和表層土體滲透系數(shù)的增大,坡體內(nèi)的孔隙水壓力逐漸升高,粉質(zhì)粘土與馬蘭黃土的交界面處以及粉質(zhì)粘土層內(nèi)孔隙水壓力升高較快,同時(shí)也是坡體內(nèi)最大孔隙水壓力的分布區(qū)域。灌溉停止后坡體內(nèi)部的地下水在重力作用下繼續(xù)下滲,表層土體的孔隙水壓力逐漸下降,粉質(zhì)粘土層內(nèi)孔壓繼續(xù)上升。(4)在整個(gè)滲流過程中,坡體在X方向的位移隨著滲流時(shí)間與表層滲透系數(shù)的增大而增大,位移發(fā)生的范圍主要集中于馬蘭黃土與粉質(zhì)粘土層內(nèi),最大位移發(fā)生于坡頂臨空面的位置,豎直方向上的單位長(zhǎng)度位移增量大于水平方向。
[Abstract]:Pore water is an important part of rock and soil, and the interaction between pore water and soil is an important factor affecting its physical and mechanical properties. The removal and deposition of the soil lead to the dissolution and diffusion of salt in the soil, reaction with the mineral components contained in the soil, which affects the interaction between the soil particles and a series of dispersed flocculation. The pore water pressure produced by seepage directly affects the effective stress of soil, and the excess pore water pressure caused by poor pore water drainage is an important inducing factor of soil failure. It has a strong influence on the excitation and start-up model of geological hazards such as landslide, debris flow and foundation liquefaction. In this paper, from the aspects of chemical and mechanical effects of pore water, laboratory tests and numerical simulation based on FLAC 3D are carried out. From the microstructure to the macroscopic mechanical properties, the mechanism of loess landslide under the action of pore water in the irrigated area of Loess Plateau is expounded in detail. The following conclusion is drawn: (1) with the increase of solution concentration, the permeability coefficient of loess decreases first and then rises. This is due to the fact that the clay content in loess is low and clay particles are mainly used as connectors between silt particles. The flocculation of clay particles firstly increases the bonding force between silt particles and reduces the pore volume, but when the concentration increases to a certain value, The pore volume between large particles formed by flocculation increases gradually, which results in the increase of permeability coefficient. The effect of different ion types on loess permeability is similar to that on cohesive soil. The higher the cationic valence state, the larger the ionic radius. The greater the permeability coefficient of loess is, the greater the influence of anions on permeability depends on the neutralization ability of anions on the surface charge of clay minerals and the pH value of the solution system. The stronger the neutralization ability of anions is, the greater the pH value of the solution system is. The smaller the permeability coefficient of loess is, the more the FLAC 3D simulation results show that the pore water pressure in slope gradually increases with the increase of irrigation time and permeability coefficient of surface soil. The interface between silty clay and Ma Lan loess and pore water pressure in silty clay layer are rising rapidly, which is also the distribution area of maximum pore water pressure in slope. In the whole seepage process, the displacement of slope in X direction increases with the increase of seepage time and surface permeability coefficient. The range of displacement occurred mainly in Ma Lan loess and silty clay layer, the maximum displacement occurred in the position of the top of slope near the empty surface, and the increment of unit length displacement in vertical direction was larger than that in horizontal direction.
【學(xué)位授予單位】：蘭州大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號(hào)】：P642.22

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