本文選題：黃土優(yōu)先流　切入點：逾滲模型　出處：《長安大學》2015年博士論文

【摘要】：滑坡是黃土高原主要地質災害之一,降雨是誘發(fā)滑坡地質災害最主要的因素。在內外營力作用下,黃土中形成了不同規(guī)模、不同尺度、不同時期序列的裂隙、節(jié)理和孔洞,其種類、結構形態(tài)及其連通性決定著黃土滲透性質,直接造成降雨入滲的顯著差異。雨水匯聚于優(yōu)勢滲流通道,迅速入滲至斜坡土體深部,控制了潛在滑動面的形成、擴展和貫通。然而黃土地區(qū)降雨量不大,降雨集中,入滲途徑復雜,優(yōu)先流控滑機理研究相對薄弱,傳統(tǒng)的滑動面搜索方法難以應用于優(yōu)先流主導的滑坡穩(wěn)定性研究中。因此,開展黃土優(yōu)先流滲流特性及優(yōu)勢滑動面搜索研究,對揭示優(yōu)勢流致災機理過程及滑坡災害治理具有重要的理論意義和應用價值。本文從微觀黃土結構、細觀黃土體及宏觀黃土斜坡三個尺度對優(yōu)先流滲流特性進行研究,提出了黃土剪脹角為0情況下黃土塑性區(qū)域最大剪切應變帶的快速搜索方法,實現了黃土斜坡優(yōu)勢滑動面的確定。通過上面的研究工作,取得了如下研究成果：(1)將巖體裂隙滲流分析中的逾滲理論應用于黃土微觀空隙連通性分析。重新定義空隙連通率p,引入裂隙長度系數ω,構建黃土雙重逾滲模型,并給出該模型參數組合為：fc(n,D,p,λ,ω)=0。黃土逾滲現象除了與所處地層、空間位置有關外,還與黃土空隙率n、分形維數D、空隙連通率p、空隙面積系數λ以及裂隙長度系數ω等有著密切關系�；诿商乜宸ê虯RCGIS網絡分析方法建立了逾滲閡值判據,即當微觀裂隙貫通率pc》0.8時,含裂隙黃土發(fā)生逾滲。據此,得到4組逾滲閡值組合：(2)在涇陽南塬開展黃土體示蹤劑試驗。通過改進的優(yōu)先流入滲深度非均勻性系數Cu和入滲量非均勻性系數PFIA的計算公式,揭示了黃土優(yōu)先流的入滲量、入滲深度、含水率、孔隙率、分形等參數的相互關系及其內在規(guī)律。試驗結果表明：①入滲量的多少對入滲深度的非均勻特征具有明顯影響,入滲量越大,優(yōu)先流入滲深度的非均勻性越來越明顯；②初始含水率越大,優(yōu)先流入滲深度的非均勻性越不明顯,優(yōu)先流發(fā)育程度越低,優(yōu)先流通過的速度越快,平均入滲量越大,濕潤鋒跡線的分形維數則越�。虎埸S土孔隙率大小對優(yōu)先流入滲深度的相關性系數也有明顯影響,孔隙率越大,入滲量系數的非均勻性特征越明顯,優(yōu)先流入滲深度的非均勻性越明顯,且深度域值波動范圍也相對較大；④同一類型的黃土,其試驗尺度的大小對濕潤鋒跡線的分形維數沒有明顯影響；⑤涇陽南塬0-0.5Zmax黃土深度范圍內,分形特征值γ越大,活動流場占整個滲流場的比例越大,優(yōu)先流非均勻程度越強,優(yōu)先流越發(fā)育。(3)以涇陽南塬為例,基于SEEPA/W滲流軟件開展黃土斜坡優(yōu)先流滲流模擬研究。構建3類斜坡模型,分4種情形對優(yōu)先流滲流特征進行分析,并專門針對古土壤層構建4類斜坡子模型,討論古土壤層的存在對黃土斜坡優(yōu)先流滲流的影響。模擬結果表明：①灌溉強度是影響黃土斜坡優(yōu)先流的重要因素,灌溉強度是否大于土體飽和入滲系數是黃土斜坡漏斗流產生的前提；②灌溉持時與優(yōu)先流入滲速度及入滲深度呈正比；③黃土斜坡初始含水率是黃土斜坡優(yōu)先流滲流的敏感因素,初始含水率越大,優(yōu)先流入滲速度越快、入滲深度也越大；④裂縫所處位置不同對斜坡體內部優(yōu)先流滲流場分布產生明顯影響；⑤古土壤層的存在對優(yōu)先流滲流特征產生明顯影響,古土壤層較低的入滲系數使得優(yōu)先流垂向入滲速度減小,側向入滲速度增大,從而帶來滲流場分布形態(tài)的改變。此外,古土壤層表面有明顯滯水現象,滯水程度與古土壤層的厚度及傾斜角度有關,厚度越大,滯水現象越明顯,反傾角度越大,滯水現象也越明顯。(4)以涇陽南塬斜坡為例,開展優(yōu)先流滲流條件下的優(yōu)勢滑動面研究。提出了在黃土剪脹角為0的情況下,通過搜索黃土塑性區(qū)域最大剪切應變帶的方法,以此確定黃土斜坡優(yōu)勢滑動面。提出優(yōu)先流滲流條件下的三種潛在滑動模式,分別是：①強灌溉(或降雨)條件下,優(yōu)先流滲流致使土體內部孔隙水壓力劇增的斜坡淺層快速滑動；②灌溉(或降雨)強度與土體入滲率大致相等且灌溉持時較長條件下,鎖固段突然貫通的整體突發(fā)性滑動；③一定的灌溉(或降雨)條件下,斜坡前緣在孔隙水壓力和自重作用下沿滲流優(yōu)勢結構面蠕變滑動,進而對后緣裂縫產生持續(xù)拉張,牽引斜坡整體滑動。其中以鎖固段突然貫通情形下的整體突發(fā)性滑動模式最為危險,易誘發(fā)高速黃土滑坡,危害極其嚴重。
[Abstract]:This paper studies the seepage characteristics of loess slope with three scales of micro - loess structure , fine - view loess body and macro - loess slope . The relationship between water content , porosity , fractal and other parameters and its internal law are studied . The experimental results show that : 鈶，

本文編號：1677143