本文關(guān)鍵詞：降雨入滲—重分布下土質(zhì)邊坡穩(wěn)定性研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

《浙江大學(xué)》 2015年

降雨入滲—重分布下土質(zhì)邊坡穩(wěn)定性研究

豆紅強(qiáng)  

【摘要】：準(zhǔn)確預(yù)測預(yù)報(bào)滑坡和減少滑坡的危害一直是世界各國政府所關(guān)心的重要議題,其中降雨誘發(fā)滑坡的穩(wěn)定分析更是滑坡研究中的熱點(diǎn)問題。國內(nèi)外眾多學(xué)者已對降雨誘發(fā)滑坡這一現(xiàn)象開展了大量而有益的探索,并取得了實(shí)質(zhì)性進(jìn)展。但目前有關(guān)降雨誘發(fā)滑坡的研究大多集中在探討降雨期間邊坡的穩(wěn)定性,且多采用確定性分析方法來評估其穩(wěn)定性而忽略土體參數(shù)的自身變異特性。為此本文在現(xiàn)有研究成果的基礎(chǔ)上,針對土質(zhì)邊坡分別從物理入滲模型和數(shù)值模型兩個(gè)方面開展了雨水入滲-重分布條件下邊坡穩(wěn)定性的研究工作,并著重探討了飽和滲透系數(shù)變異性及其趨勢分量對邊坡破壞概率的影響。本文主要開展工作及其相應(yīng)的研究成果如下： 1.基于經(jīng)典Green-Ampt入滲模型分別針對均質(zhì)土坡和雙層土坡建立了相應(yīng)的雨水入滲-重分布統(tǒng)一模型,并采用SEEP/W數(shù)值模型驗(yàn)證了該模型的合理性。計(jì)算結(jié)果表明：(1)原入滲雨水在基質(zhì)吸力和自身重力的雙重作用下繼續(xù)下滲,表現(xiàn)為濕潤鋒持續(xù)下移,坡體內(nèi)原濕潤區(qū)的體積含水率逐漸下降,但下降速率隨雨水重分布持時(shí)的增加而逐漸降低,并最終趨于穩(wěn)定。伴隨著濕潤鋒的下移,斜坡體內(nèi)深處的基質(zhì)吸力在雨水重分布階段繼續(xù)喪失,此即從雨水重分布的角度上闡釋了滑坡失穩(wěn)滯后性的原因；(2)雨后邊坡的穩(wěn)定性主要取決于前期累積入滲量和雨水重分布持時(shí),且邊坡的安全系數(shù)隨前期累積入滲量和雨水重分布持時(shí)的增加而逐漸降低。相較而言,前期累積入滲量是決定雨水重分布階段邊坡穩(wěn)定性的最關(guān)鍵因素。 2.土體飽和滲透系數(shù)表現(xiàn)為天然的變異性且決定雨水入滲梯度,為此基于蒙特卡羅法提出了考慮土體飽和滲透系數(shù)變異性的邊坡概率分析框架。其中,基于Green-Ampt入滲模型定義了一個(gè)關(guān)于降雨強(qiáng)度、降雨持時(shí)的函數(shù)以實(shí)現(xiàn)降雨入滲過程中不同入滲邊界的轉(zhuǎn)換,以建立不同入滲邊界下相應(yīng)的入滲控制方程,并結(jié)合無限長邊坡穩(wěn)定模型建立了解析形式的極限狀態(tài)函數(shù)。研究表明：(1)在常降雨條件下,邊坡破壞概率隨降雨持時(shí)的增加而增加,且存在一個(gè)臨界降雨持時(shí)區(qū)間使邊坡破壞概率驟然上升；同時(shí),在降雨初期,飽和滲透系數(shù)變異性較小的邊坡表現(xiàn)為較小的破壞概率；隨著降雨的持續(xù),飽和滲透系數(shù)變異性較小的邊坡開始表現(xiàn)為較大的破壞概率。變異系數(shù)的大小并不影響滑坡最可能的發(fā)生時(shí)間,但滑坡最可能發(fā)生時(shí)間所對應(yīng)的最大概率卻隨變異系數(shù)的增加而逐漸減��；(2)隨著降雨強(qiáng)度的增加,邊坡的破壞概率呈上升趨勢,且滑坡最可能發(fā)生時(shí)間逐漸減小,但減速變緩,表明降雨強(qiáng)度直接決定滑坡的最可能發(fā)生時(shí)間；當(dāng)降雨強(qiáng)度較低時(shí),滑坡發(fā)生時(shí)間概率分布的有效區(qū)間相對較廣,表明邊坡在低雨強(qiáng)、長歷時(shí)的情況下更有可能發(fā)生滑坡破壞；(3)在給定降雨強(qiáng)度下,雨水重分布階段的邊坡破壞概率及其相應(yīng)的滯后時(shí)長取決于前期降雨持時(shí),并受變異系數(shù)大小的影響；(4)盡量避免采用平均安全系數(shù)來評價(jià)降雨誘發(fā)滑坡的穩(wěn)定性。 3.以FLAC為平臺(tái),利用FISH語言基于局部平均法建立了表征土體飽和滲透系數(shù)均值沿深度遞減的一維非平穩(wěn)隨機(jī)場模型,并采用FLAC兩相流模塊模擬雨水的入滲過程,進(jìn)而以蒙特卡羅法為框架,結(jié)合考慮正孔隙水壓力的廣義有效應(yīng)力無限邊坡穩(wěn)定模型,探討了飽和滲透系數(shù)空間變異性及其趨勢分量在不同降雨時(shí)刻下對邊坡最危險(xiǎn)滑裂面分布規(guī)律以及相應(yīng)的邊坡破壞概率的影響。結(jié)果表明：(1)降雨誘發(fā)淺層風(fēng)化滑坡的最危險(xiǎn)滑裂面并非總位于濕潤鋒處,而是有可能發(fā)生坡底基巖處。隨著降雨持時(shí)的增加,邊坡最危險(xiǎn)滑裂面發(fā)生在坡底基巖處的概率逐漸降低。但當(dāng)降雨持續(xù)時(shí)間足夠大時(shí),此時(shí)最危險(xiǎn)滑裂面又必然發(fā)生在坡底；(2)飽和滲透系數(shù)趨勢分量的變化系數(shù)△k對邊坡臨界滑裂面的分布有重要影響,且忽略飽和滲透系數(shù)趨勢分量的影響將會(huì)低估邊坡的破壞概率,使邊坡設(shè)計(jì)趨于危險(xiǎn)；(3)邊坡臨界滑裂面發(fā)生在坡底基巖處的概率隨飽和滲透系數(shù)變異系數(shù)和相關(guān)距離的增加而增加；一旦降雨持時(shí)足夠長,臨界滑裂面發(fā)生在坡底處的概率反而隨變異系數(shù)和相關(guān)距離的增加而降低。同時(shí),相較于變異系數(shù),相關(guān)距離對邊坡臨界滑裂面的分布和邊坡破壞概率的影響并不顯著。

【關(guān)鍵詞】：
【學(xué)位授予單位】：浙江大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TU43
【目錄】：

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4 姜屏;基于位移實(shí)時(shí)監(jiān)測的季節(jié)冰凍區(qū)土質(zhì)邊坡穩(wěn)定性分析方法研究[D];吉林大學(xué);2012年

5 崔凱;多元層狀陡立土質(zhì)邊坡差異性風(fēng)蝕效應(yīng)研究[D];蘭州大學(xué);2009年

6 豆紅強(qiáng);降雨入滲—重分布下土質(zhì)邊坡穩(wěn)定性研究[D];浙江大學(xué);2015年

中國碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 唐亮;類土質(zhì)邊坡穩(wěn)定性分析與工程應(yīng)用[D];華南理工大學(xué);2010年

2 李凌;暴雨條件下土質(zhì)邊坡大變形損傷破壞的高效無網(wǎng)格分析[D];廈門大學(xué);2009年

3 葉自釗;基于蠕變特性土質(zhì)邊坡穩(wěn)定性的研究[D];中南大學(xué);2010年

4 舒蘇荀;基于有限元的土質(zhì)邊坡隨機(jī)可靠度分析[D];華中科技大學(xué);2012年

5 嚴(yán)珺凡;基于分布式光纖感測技術(shù)的土質(zhì)邊坡穩(wěn)定性模型試驗(yàn)研究[D];南京大學(xué);2012年

6 張顯坤;類土質(zhì)邊坡破壞的鏈?zhǔn)綑C(jī)理及對策跟蹤[D];重慶交通大學(xué);2008年

7 范漢秀;土質(zhì)邊坡地震破壞機(jī)理及穩(wěn)定性研究[D];重慶交通大學(xué);2012年

8 肖幼文;基于有限元理論對土質(zhì)邊坡穩(wěn)定性影響因素的研究[D];湖南大學(xué);2013年

9 汪中杰;基于灰色理論的土質(zhì)邊坡穩(wěn)定性分析及應(yīng)用[D];西南交通大學(xué);2014年

10 陽琳;水位驟降情況下的土質(zhì)邊坡穩(wěn)定性分析[D];華南理工大學(xué);2011年

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本文編號：177963