连续降雨条件下牛斐村大咀山高边坡安全性分析研究

摘要

也许““5.12汶川大地震””的阴影还没有从人们的脑海中抹去，“4.20芦山”7.0级地震又一次带给人们强大的心灵冲击，地震瞬间房屋倒塌、山河改道、人员伤亡、财产损失、生态环境改变。地震后，次生灾害不断发生，山体滑坡随处可见、抗震救灾、重建家园最大的威胁是在强降雨或连续条件下，这些残留在山体上的地震诱发崩塌、滑坡所产生的大量的松散固体物质极易导致滑坡崩塌的再次发生乃至形成泥石流等重大次生地质灾害。专家预测5年内重灾区的滑坡、泥石流等地质灾害将频繁发生，灾害链表现比较突出。
　　国内外专家研究表明，诱发滑坡的机理十分复杂，但最根本的原因是降雨入渗导致边坡体自重增加、土体颗粒抗剪强度降低，进而引起边坡系统基质吸力场、土体容重场及地下动水压力场的改变，从而影响边坡的安全稳定性，并形成危险或灾害，影响人民群的生命财产安全。综合国内外研究表明，目前对饱和-非饱和渗流的相关理论和数值模拟的研究还不是十分深入，尤其是在连续降雨条件下引起的边坡地下水暂态渗流场的模拟，影响因素的分析等还有待深入。
　　鉴于上述，本论文针对重灾区平通镇牛斐村大咀山震后高边坡实际工程，以避免或减轻滑坡灾害为应用背景，开展连续降雨条件下震后高边坡安全性评价研究工作。具体研究工作与内容如下:
　　(1)针对地震引起的平通镇西侧李家坝滑坡、东北侧麻柳树山体滑坡、牛斐村大咀山滑坡降雨滑坡进行了详细调查，了解震后滑坡灾害与边坡整治情况，选择本论文的研究对象。
　　(2)采用牛斐村大咀山高边坡降雨滑坡体岩土材料，通过室内试验研究了降雨入渗对震后边坡岩土材料力学参数的影响，建立了土体强度参数粘聚力、摩擦角与含水率之间的函数关系，为降雨条件下边坡安全评价准备了基础数据。
　　(3)根据饱和土-非饱和土降雨入渗理论，综合考虑降雨入渗对渗透力增大、土的重度增加、土的强度软化等影响，采用弹-塑性有限元分析原理，建立降雨入渗条件下饱和土-非饱和土边坡稳定性数值分析模型并编制完成相应的计算程序USlope-Fem。
　　(4)针对平通镇牛斐村大咀山震后高边坡，进行连续降雨条件下边坡渗流稳定性的数值模拟分析，并定量评价了本边坡工程降雨条件下的安全系数。研究表明，降雨过程中，边坡上部土层含水量变化出现饱和区因降雨入渗使得，负压区消失;不仅土体的重量增大随着降雨时间延长，形成暂态饱和区的坡体表层便逐渐向内部推移，而且渗透力显著增大、抗剪强度明显降低，坡体中剪应力整体增大且沿土-基岩分界面的下滑力明显增加，逐渐贯通的坡体因塑性应变区不断向坡顶扩展，临空面出现局部滑塌，表现为溯源滑动。鉴于上述，建议针对木边坡预先人工处理或者加强变形监测，连续降雨时的预警尤其重要。

目录

摘要

1 绪论

1．1 课题背景与研究目的意义

1．1．1 四川5．12地震灾后重建与滑坡

1．1．2 研究目的与意义

1．2 国内相关研究现状及发展趋势

1．3 研究目标与研究内容

1．3．1 研究目标

1．3．2 研究内容

2 震后重灾区滑坡现场调查

2．1 现场调查概况

2．2 平通镇滑坡现场调查

2．3 牛斐村大咀山滑坡

2．3．1 地形条件

2．3．2 地质条件

2．3．3 强降雨条件

2．4 本章小结

3 降雨入渗对牛斐村大咀山高边坡岩土力学参数影响

3．1 实验简介

3．1．1 土样性质与试制备件

3．1．2 实验方案

3．2 牛斐村大咀山岩土力学参数

3．2．1 含水率w对土体抗剪强度τf的影响

3．2．2 干密度ρd对土体抗剪强度τf的影响

3．2．3 最大粒径dmax对土的抗剪强度τf的影响

3．2．4 正交试验结果分析

3．3 本章小结

4 连续降雨条件下牛斐村大咀山高边坡安全稳定性分析

4．1 建立降雨条件下非饱和土边坡安全稳定性分析模型

4．1．1 建立连续降雨条件下饱和土—非饱和土渗流函数关系

4．1．2 降雨入渗分析其机理

4．1．3 确定连续降雨入渗边界

4．1．4 确定连续降雨条件下水力渗透参数

4．1．5 确定连续降雨条件下渗流场参数描述指标

4．1．6 找准渗流场起始参数

4．1．7 确定土的重力增量离散变化关系函数

4．1．8 确定渗透力增量离散变化关系函数

4．1．9 基于饱和—非饱和土抗剪强度变化原理

4．2 牛斐村大咀山高边坡安全稳定性分析

4．2．1 建立研究对象计算模型与选择研究对象计算参数

4．2．2 对研究选取的对象进行连续降雨条件下渗透过程分析

4．2．3 连续降雨条件下边坡稳定性分析

4．2．4 连续降雨条件下边坡安全性分析

4．3 本章小结

结论与展望

参考文献

攻读学位期间发表的学术论文

致谢

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