在我國(guó)西部黃土高原地區(qū),大量覆蓋黃土地層,由于其特殊的結(jié)構(gòu)性與水敏特性,在持續(xù)性降雨或強(qiáng)降雨條件下,變形破壞現(xiàn)象嚴(yán)重,導(dǎo)致了大量的災(zāi)害事件。為有效減輕此類地質(zhì)災(zāi)害給社會(huì)與人民造成的損失,開展降雨作用下滑坡的實(shí)驗(yàn)研究具有重要意義。本文在野外地質(zhì)調(diào)繪、工程地質(zhì)勘察的基礎(chǔ)上,以甘肅天水甘谷縣及周邊區(qū)域的降雨滑坡為研究對(duì)象,開展了滑坡巖土體的基本物性試驗(yàn)與力學(xué)特性實(shí)驗(yàn),從微觀角度解釋了斜坡發(fā)生變形破壞的內(nèi)在原因;通過室內(nèi)大型物理模型實(shí)驗(yàn),從宏觀角度,分析研究了不同預(yù)制結(jié)構(gòu)面情況下斜坡內(nèi)部水分的入滲規(guī)律、變形破壞特征;基于Geostudio有限元數(shù)值計(jì)算軟件,對(duì)模型實(shí)驗(yàn)的工況進(jìn)行了數(shù)值模擬計(jì)算,并與模型實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行了對(duì)比。主要得出以下認(rèn)識(shí):(1)黃土的壓縮試驗(yàn)表明含水率是影響黃土強(qiáng)度的直接因素。相比于天然原狀黃土,飽和狀態(tài)下,其強(qiáng)度大大減小,主要表現(xiàn)為黏聚力的下降,內(nèi)摩擦角下降較小,解釋了降雨作用下斜坡變形破壞的內(nèi)在原因。(2)泥巖的壓縮試驗(yàn)與壓縮蠕變實(shí)驗(yàn)表明,泥巖的破壞主要為剪切破壞,隨著圍壓的升高,其破裂面越光滑平直,而相比于天然泥巖強(qiáng)度,其長(zhǎng)期強(qiáng)度大為折減,極限強(qiáng)度約為常規(guī)壓縮試驗(yàn)強(qiáng)度的36%-53%。(3)根據(jù)實(shí)驗(yàn)與數(shù)值計(jì)算結(jié)果可以得出:斜坡內(nèi)部水分入滲具有明顯的規(guī)律性。濕潤(rùn)鋒基本與斜坡表面及結(jié)構(gòu)面平行,并逐漸向兩側(cè)擴(kuò)展;在各部位的入滲速度有差異,具體為:結(jié)構(gòu)面坡肩坡腳后緣坡面。(4)含有先存破裂面的黃土-泥巖滑坡的破壞基本沿預(yù)制結(jié)構(gòu)面發(fā)展,其結(jié)構(gòu)面產(chǎn)狀越陡,變形破壞越嚴(yán)重,達(dá)到破壞所需的降雨強(qiáng)度越小,結(jié)構(gòu)面控制著斜坡的變形破壞,其變形破壞模式具體為:坡肩侵蝕與微裂隙產(chǎn)生→微裂隙擴(kuò)展、貫通→局部滑動(dòng)破壞→整體滑動(dòng)破壞。(5)含有先存結(jié)構(gòu)面的黃土—泥巖滑坡具有如下滑動(dòng)機(jī)理:斜坡在天然狀態(tài)下沿著老滑面、黃土泥巖接觸面、軟弱結(jié)構(gòu)面、最大剪應(yīng)力集中帶發(fā)生長(zhǎng)期緩慢的蠕動(dòng)變形演化,在坡體內(nèi)部產(chǎn)生了貫通性的潛在滑動(dòng)面;降雨作用下,水分滲入土體,一方面增加土體的自重,另一方面,降低了土體抗剪強(qiáng)度,當(dāng)達(dá)到土體抗剪強(qiáng)度極限時(shí),土體便發(fā)生剪切破壞,滑坡發(fā)生。
【學(xué)位單位】：中國(guó)地質(zhì)科學(xué)院
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2020
【中圖分類】：P642.22
【部分圖文】：

中國(guó)地質(zhì)科學(xué)院碩士學(xué)位論文12最后利用數(shù)值軟件GEO-Studio中的SEEP/W和SLOPE/W模塊，獲取不同工況下斜坡的滲流場(chǎng)的動(dòng)態(tài)變化情況及其對(duì)斜坡穩(wěn)定性的影響。技術(shù)路線如圖1-1所示。1.4特色與創(chuàng)新之處（1）通過黃土循環(huán)剪切試驗(yàn)，獲取了黃土的殘余強(qiáng)度參數(shù)，對(duì)解釋裂隙斜坡的內(nèi)在變形破壞現(xiàn)象有重要意義；通過泥巖的壓縮試驗(yàn)、剪切蠕變?cè)囼?yàn)，對(duì)傳統(tǒng)的蠕變模型進(jìn)行了優(yōu)化，優(yōu)化后的模型可對(duì)非線性蠕變曲線進(jìn)行描述，克服了傳統(tǒng)模型的缺點(diǎn)。（2）設(shè)計(jì)了兩組斜坡內(nèi)含預(yù)制垂直節(jié)理及預(yù)制滑面的降雨模型實(shí)驗(yàn)，力求更加真實(shí)地反映野外中實(shí)際老滑坡在強(qiáng)降雨條件下的復(fù)活機(jī)理。（3）通過模型試驗(yàn)與數(shù)值分析結(jié)果，對(duì)比分析了不同軟弱結(jié)構(gòu)面對(duì)斜坡變形破壞的影響，且得出了軟弱結(jié)構(gòu)面控制著斜坡的變形破壞模式這一結(jié)論。圖1-1技術(shù)路線圖Fig.1-1Technologyroadmap

第二章研究區(qū)區(qū)域地質(zhì)環(huán)境和災(zāi)害特征13第二章研究區(qū)區(qū)域地質(zhì)環(huán)境和災(zāi)害特征2.1研究區(qū)位置研究區(qū)主要位于甘肅省天水市西北部甘谷縣及周邊區(qū)域，屬于渭河上游地帶（圖2-1）。渭河穿過研究區(qū)中部，該區(qū)為西秦嶺山地和隴中黃土高原的過渡地帶，西秦嶺縱亙于南，隴中黃土高原橫延于北，出露的地層主要有下元古界牛頭河群、上元古界震旦系、古生界泥盆系與二疊系、中生界三疊系、白堊系及新生界古近系、新近系、第四系。圖2-1研究區(qū)位置Fig.2-1Thelocationofresearcharea2.2研究區(qū)地質(zhì)環(huán)境特征2.2.1氣象水文研究區(qū)處于我國(guó)二級(jí)階梯，其氣候類型為溫帶季風(fēng)氣候，冬季寒冷少雨，夏無酷暑，

中國(guó)地質(zhì)科學(xué)院碩士學(xué)位論文14雨季集中，春季升溫較快，秋多連陰雨。四季分明，降水較為集中。研究區(qū)所在的天水市有“隴上江南”的美譽(yù)。據(jù)氣象資料統(tǒng)計(jì)，研究區(qū)年平均氣溫22.8℃，極端最高氣溫38.2℃，極端最低氣溫-17.4℃；年平均降水量為491.6mm；年平均蒸發(fā)量為1481.5mm；區(qū)內(nèi)最大凍土深度為51cm。研究區(qū)內(nèi)降水分布受溫帶大陸性季風(fēng)氣候和地形影響，降雨時(shí)空分布不均，具有年際變化大的特點(diǎn)。據(jù)1965~2015年氣象水文站的降雨量資料（圖2-2），2003年降雨量最大為635mm，1969年降雨量最小為297.1mm；降水在時(shí)間空間分布上極不均勻，冬季少，夏秋多，東南多，西北少。圖2-2區(qū)內(nèi)1965~2015年降雨量分布Fig.2-2Rainfalldistributionintheregionfrom1965to2015本區(qū)降水量在年內(nèi)分配很不平衡，7～9三個(gè)月降水量較多，為237.6mm（圖2-3），占全年降水總量的48.3%。區(qū)內(nèi)具有降雨集中、雨強(qiáng)大的特點(diǎn)，最長(zhǎng)連續(xù)降水日數(shù)達(dá)11天（1976年8月18日～8月28日）；中雨平均每年11.7次，大雨2.5次，暴雨為0.2次，大、暴雨集中在5～10月，而暴雨多出現(xiàn)在7月（姚延鋒等，2014；王小龍等，2015）；一次連續(xù)最大降雨量為205.8mm，日最大降雨量為110.3mm（圖2-4），小時(shí)最大降雨量為32.0mm，10分鐘最大降雨量為25.4mm（李悅等，2015）。降雨歷時(shí)短、強(qiáng)度高，極易誘發(fā)地質(zhì)災(zāi)害如滑坡、崩塌、泥石流。區(qū)內(nèi)降水大部分以暴雨及連陰雨形式降落。截止到目前，區(qū)內(nèi)大到暴雨（≥25mm）年出現(xiàn)日數(shù)平均為21.8天，連陰雨天氣（≥16天）平均每年出現(xiàn)3-4次，且連陰雨、暴雨均出現(xiàn)在夏秋兩季，降雨時(shí)間上集中。因此，區(qū)內(nèi)降雨誘發(fā)的地質(zhì)災(zāi)害如滑坡、崩塌、泥石流等大多數(shù)發(fā)生在降雨集中的夏秋兩季。
【參考文獻(xiàn)】

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3 李國(guó)榮;陳文婷;朱海麗;郭章軍;李進(jìn)芳;王濤;胡夏嵩;;青藏高原東北部黃土地區(qū)降雨入滲對(duì)土質(zhì)邊坡穩(wěn)定性的影響研究[J];水文地質(zhì)工程地質(zhì);2015年02期

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本文編號(hào)：2864173